液氮是可再生资源吗?
属于可再生资源,液氮挥发后进入大气层重新成为空气的一部分,因为空气中氮约占78%,氧约占21%,工业上在低温条件下将空气加压转变为液态,然后逐渐加温分馏,氮气首先从液态空气中蒸发出来。然后收集就可以得到氮气,接着对收集得到的氮气降温加压,即可得到液氮。
这是从液氦,液氢的制作难度,存储问题以及安全性三方面综合考虑,才会选择使用液氮。
我们先来看一下液氦,液氦需要大量的氦原子,而因氦原子质量太小,在空气中的氦原子很容易直接脱离地心引力飞出地球。
就目前来看,现在所使用的液氦基本来自于地下稀有气体矿开采。而一个含有大量氦气的气体矿需要几千上万年的地质积累。也就是说,氦气在地球上存储上不高,短时间内属于不可再生资源,从这两点,我们也可以推测出氦的价格一定很贵。
反观液氮,空气中就含有大量的氮气,而只要制作出大量的液态空气就可以获得充足的液氮。在相同体积下,液氮价格甚至比矿泉水更便宜。因此制造液氦所耗费的资源要远高于液氮,同时,液氦的温度相较于液氮要低得多,在相同条件下,液氮可以降温,但液氦很可能冻坏实验器材。同时因氦原子太轻,其存储方式也有更高的要求。综合这两点条件,在对低温没有太高要求的时候,一般都是用液氮,但如果是核磁设备等还是会采用液氦。
至于液氢,目前液氢价格相较于液氦还是比较低的,但还是比液氮贵,且液氢温度比不上液氮。同时,也是最重要的一点,液氢真的很难存储,相较于液氦可以直接排放到空气中,液氢在使用时,一旦处理不好,就有可能请全实验室的人一起看爆炸。
装着液氢的钢瓶连挪动都需要小心翼翼,一旦混入空气中超过百分之四就会爆炸,这么危险的东西,拿它制冷,万一产生一点电火花,不要说人能不能平安出来,实验室还在不在都是个问题。
简单概括一下,不选择液氦的主要原因是液氦的价格,不选择液氢的原因是存储方式和实验人员的生命安全。在多方判断下,还是使用价格便宜,制作方便不管怎么用都不心疼的液氮更加合算。
液氮是指液态的氮气。液氮是惰性,无色,无臭,无腐蚀性,不可燃,温度极低的液体,汽化时大量吸热接触造成冻伤。氮气构成了大气的大部分(体积比78.03%,重量比75.5%)。在常压下,氮的沸点为-196.56℃,1立方米的液氮可以膨胀至696立方米的纯气态氮(21℃)。如果加压,可以在更高的温度下得到液氮。
在工业中,液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后,在加压、冷却的环境下液化,借由空气中各组分之沸点不同加以分离。人体皮肤直接接触液氮瞬间是没有问题的,超过2秒才会冻伤且不可逆转。
工业用途
工业生产中,用压缩液体空气分馏的方法获得液氮,可以用于作为深度制冷剂,由于其化学惰性,可以直接和生物组织接触,立即冷冻而不会破坏生物活性,因此可以用于:
1、迅速冷冻和运输食品,或制作冰品。
2、进行低温物理学的研究。
3、在科学教育中演示低温状态。在常温下柔软的物体在液氮中浸泡一下,就会脆如玻璃。
4、提供高温超导体显示超导性所需的温度,例如钇钡铜氧。
5、可作制冷剂,用来迅速冷冻生物组织,防止组织被破坏。
1.液态氮是惰性的,无色,无嗅,无腐蚀性,不可燃,温度极低.氮构成了大气的大部分(体积比78.03%,重量比75.5%).氮是不活泼的,不支持燃烧;
2.在常压下,液氮温度为-196℃;
3.1 立方米的液氮可以膨胀至696立方米 21°C的纯气态氮.
液氮是无色、无味,在高压下低温的液体和气体.液氮在常压下气化体积会膨胀696.5倍.
一般用作制冷剂
氮气
NITROGEN
产品名称 执行标准 技术标准
纯度%
(V/V)≥ 氧含量
ppm≤ 氢含量
ppm≤ CO+CO2+CH4
ppm≤ 水份含量}
ppm≤
液态氮 GB/T8980-96 99.999 2 1 2 不规定水含量
性状:无色、无臭、无味、几乎完全隋性气体、氮不可燃
物性:密度1.25kg/m3(0℃、气体)、0.804kg/m3 (-183℃、液体)
熔点-210℃;沸点-195.8℃临界温度-147℃;临界压力3.39Mpa
用途:食品冷藏、冶金工业、洗涤及保护气、用于气体激光器、空份设备、电力输送和废物处理
注意事项:它是一种使人窒息的气体、液氮为低温会对人造成冻伤、不可与皮肤接触。
原子的质量很小,容易脱离地球引力而逸散到宇宙空间,所以氦在地球个高,是昂贵、稀缺的(暂时)不可再生的资源。地球上目前的氦基本来自于放射性元素的a衰变,产生的氦从地下的稀有气体矿被开采出来(比如某些天然气矿就含有很高含量的氦)。中国天然气和氦储量都很稀少,基本依靠进口,但价格嘛……超导材料的确很多用到这个温度,但这是刚性需求,没法避免。所以很多地方已经开始回收液氨了,比如我校核磁中心大星使用液氦所以建了氦气回收装置,据说几年就可以补回成本。总结:液氦很稀缺,难再生,如果没有极低温需求则不需要用。
液氢也是比较好的低温介质,只是这20K的温度有点鸡肋,远低于液氨的温度,却不足以满足某些更低温的需求,所以可以用很多其它低温介质替代。另外这玩意最为人熟知的用涂是火箭燃料啊,用氢气钢瓶都得无比小心,用液氢制冷的话那可就是个大型氢气发生部。(PS一直想试试吸一大口氢气飙几句从来唱不上去的高音hhh)总结:氢气易繁,危险性太高,相同温度下有足够的替代品。
提到的氧气比氯气沸点高,液可能导致氧气的液化。化学中很多反应也需要低温,但过低的女温度会在动力学上阻止反应的进行,所以选取合适的低温介质非常重要,常用的低温介质如78°C千冰丙酮浴、-40°C千冰乙腈浴、各种温度的冰盐浴等。
最后再说液氢…液氨的工业获取方式相对很简单,只需要将空气压缩-节流膨胀几次即降温得到液态空气,随后可以分离为氩和氧。对着空气做几次活塞运动就出来了,不用白不用
1. 液态氮是惰性的,无色,无嗅,无腐蚀性,不可燃,温度极低。氮构成了大气的大部分(体积比78.03%,重量比75.5%)。氮是不活泼的,不支持燃烧;
2. 在常压下,液氮温度为-196℃;
3. 1 立方米的液氮可以膨胀至696立方米 21°C的纯气态氮。
液氮是无色、无味,在高压下低温的液体和气体。液氮在常压下气化体积会膨胀696.5倍。
液氮,惰性的,无色,无臭,无腐蚀性,不可燃,
《危险化学品名录2018版》中第172项,CAS号(美国化学文 摘社对化学品的唯一登记号)7727-37-9,那么液氮属于危险 化学品,它对人体的伤害主要是致人窒息和冻伤,它是一种 深度制冷剂
但是不管是液氮还是废弃的液氮,都不具有危 险特性腐蚀性C、毒性T、易燃性I、反应性R、感染性In中的 任何一种,所以废弃的液氮并不能归类为危险废物”