Азот

Физические свойства

При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде (2,3 мл/100г при 0 °C, 0,8 мл/100г при 80 °C).

В жидком состоянии (темп. кипения -195,8 °C) – бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.

При -209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте. 

Газообразный азот пожаро- и взрывобезопасен, препятствует окислению, гниению.

Применение

В настоящее время азот находит широкое применение. 

Благодаря низкой температуре кипения ( ― 196 °C) жидкий азот применяется как хладагент. Промышленные применения газообразного азота обусловлены его инертными свойствами. Если в процессе, традиционно проходящем с использованием воздуха, окисление или гниение являются негативными факторами — азот может успешно заместить воздух.

В горнодобывающей промышленности

В горнодобывающем деле азот может использоваться для создания в шахтах взрывобезопасной среды, для распирания пластов породы.

В металлургии

В металлургии при криообжиге и криозакаливании металлов, для вакуумной дегазации расплавов, в качестве инертной среды для непрерывной разливки стали, для травления холодом. Большие количества азота используются в коксовом производстве («сухое тушение кокса») при выгрузке кокса из коксовых батарей.

В нефтедобыче

В нефтедобыче как безопасный рабочий агент при газлифтном способе добычи нефти и при запуске скважин (заменитель сжатого воздуха), при авариях на нефтепроводах (замораживание порыва), для тушения пожаров на нефтяных и газовых скважинах, создание криоледяных платформ в открытом море или на слабых грунтах для ведения бурения.

В химической и нефтехимической промышленности

В химической и нефтехимической промышленности как инертная среда в химических процессах, для криогенного разделения продуктов химических реакций, в криохимии для получения полимеров высокого качества – при производстве этилена, полиэтилена, пропилена, полиформальдегида и т. д., для очистки взрывчатых смесей, регенеративных катализаторов, для хранения и перевозки легковоспламеняющихся жидкостей. Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных соединений, содержащих азот, таких, как аммиак, азотные удобрения, взрывчатые вещества, красители и т. п.

В машиностроении и строительстве

В машиностроении и строительстве ― упрочнение стальных деталей и инструментов методом низкотемпературной закалки, запрессовка и выпрессовка сопрягаемых деталей холодом, замораживание грунтов при строительстве метро и трубопроводов, вымораживание и снятие плиток, глубокое охлаждение минерального сырья для его последующего тонкого размола (например при производстве цемента высшего качества), при изготовлении туфового покрытия.

В производстве электроники

В производстве электроники азот применяется для продувки областей, не допускающих наличия окисляющего кислорода.

В сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве как инертная среда для хранения пищевых продуктов, для хранения спермы племенных животных, заморозка продуктов в полевых условиях.

В пищевой промышленности

В пищевой промышленности азот зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941, как газовая среда для упаковки и хранения, хладагент, а жидкий азот применяется при розливе масел и негазированных напитков для создания избыточного давления и инертной среды в мягкой таре.

В пожаротушении

В пожаротушении. Литр жидкого азота, испаряясь и нагреваясь до 20 °C, образует примерно 700 литров газа. На этом факте основан принцип тушения пожаров жидким азотом. Испаряясь, азот вытесняет кислород, необходимый для горения, и пожар прекращается. Так как азот, в отличие от воды, пены или порошка, просто испаряется и выветривается, азотное пожаротушение — самый эффективный с точки зрения сохранности ценностей механизм тушения пожаров.

В медицине

В медицине для сохранения крови и кровесодержащих препаратов, для быстрого замораживания и хранения тканей и различных органов, в технологиях получения полноценных порошковых лекарственных препаратов, в криотерапии.

Азот применяется также для «передавливания» топлива в ракетах из баков в насосы или двигатели.

Накачка автомобильных шин азотом

В последнее время в мире все большую популярность приобретает накачка автошин азотом. В чем преимущество азота перед воздухом?

Отсутствует окислительный процесс металлокорда шины. Кислород, содержащийся в атмосферном воздухе, является окислителем, а высокая влажность внутри покрышки, накачанной воздухом, приводит к конденсации влаги при перепадах температур. Вместе эти факторы приводят к коррозии металлокорда, следовательно, уменьшают срок жизни покрышки. Влажность азота близка к нулевой, к тому же он не является окислителем.

Давление в шине, накачанной воздухом, резко меняется в зависимости от текущей температуры шины, а летом, естественно, это давление достигает максимальных величин. Коэффициент теплового расширения воздуха велик, поэтому для колеса легкового автомобиля повышение давления в разогретой после движения шины может достигать 0,5 ― 0,8 атмосферы. Под нагрузкой малейшая шишка на покрышке автомобиля или серьезный прокол может привести к взрыву, причем если лопнет переднее колесо, то результат будет непредсказуемый. Для азота коэффициент теплового расширения гораздо ниже: давление в шине в результате разогрева меняется лишь на 0,1 атмосферы, следовательно, азот обеспечивает стабильное давление внутри шины при любой температуре. 

Колеса спортивных автомобилей, начиная с Формулы-1 и заканчивая кольцевыми гонками, накачиваются только азотом.

Хранение и перевозка азота

Азот газообразный хранится и транспортируется в баллонах окрашенных в черный цвет с надписью "АЗОТ" желтого цвета. 

Азот жидкий хранится и транспортируется в специальных криогенных емкостях.

Азот газообразный и жидкий
ГОСТ 9293-74, марка особой чистоты

Азот газообразный и жидкий
ГОСТ 9293-74, марка повышенной чистоты