Dinitrogênio

equação: $\ rho = 3,2091 / 0,2861 ^ {{(1+ (1-T / 126,2) ^ {{0,2966}})}}$
Densidade do líquido em kmol m -3 e temperatura em Kelvin, de 63,15 a 126,2 K.
Valores calculados:

T (K)	T (° C)	ρ (kmol m -3 )	ρ (gcm -3 )
63,15	-210	31.063	0,8702
67,35	-205,8	30.42895	0,85244
69,46	-203,7	30,10489	0,84336
71,56	-201,59	29,77585	0,83414
73,66	-199,49	29,44153	0,82478
75,76	-197,39	29,10159	0,81525
77,86	-195,29	28,75563	0,80556
79,96	-193,19	28,40323	0,79569
82,07	-191,09	28.04391	0,78562
84,17	-188,98	27.67712	0,77535
86,27	-186,88	27,30225	0,76485
88,37	-184,78	26,9186	0,7541
90,47	-182,68	26.52537	0,74308
92,57	-180,58	26,12162	0,73177
94,68	-178,48	25,70628	0,72014

T (K)	T (° C)	ρ (kmol m -3 )	ρ (gcm -3 )
96,78	-176,37	25,27806	0,70814
98,88	-174,27	24.83545	0,69574
100,98	-172,17	24,3766	0,68289
103,08	-170,07	23.89926	0,66951
105,18	-167,97	23.40063	0,65555
107,29	-165,87	22.87715	0,64088
109,39	-163,76	22,32416	0,62539
111,49	-161,66	21,73542	0,6089
113,59	-159,56	21,10221	0,59116
115,69	-157,46	20.41175	0,57181
117,79	-155,36	19,64393	0,55031
119,9	-153,26	18,76395	0,52565
122	-151,15	17,70125	0,49588
124,1	-149,05	16,26236	0,45557
126,2	-146,95	11,217	0,31423

Pressão de vapor de saturação

1 atm ( −195,8 ° C )

equação: $P _ {{vs}} = exp (58,282 + {\ frac {-1084,1} {T}} + (- 8,3144) \ vezes ln (T) + (4,4127E-2) \ vezes T ^ {{1}} )$
Pressão em pascais e temperatura em Kelvins, de 63,15 a 126,2 K.
Valores calculados:

T (K)	T (° C)	P (Pa)
63,15	-210	12.508
67,35	-205,8	25.723,45
69,46	-203,7	35.577,59
71,56	-201,59	48.184,42
73,66	-199,49	64.031,18
75,76	-197,39	83.637,54
77,86	-195,29	107.551,97
79,96	-193,19	136.348,25
82,07	-191,09	170 622,28
84,17	-188,98	210.989,32
86,27	-186,88	258.081,72
88,37	-184,78	312.547,23
90,47	-182,68	375.047,83
92,57	-180,58	446.259,15
94,68	-178,48	526.870,41

T (K)	T (° C)	P (Pa)
96,78	-176,37	617.584,89
98,88	-174,27	719 120,88
100,98	-172,17	832.213,04
103,08	-170,07	957.614,16
105,18	-167,97	1.096.097,28
107,29	-165,87	1.248.458,14
109,39	-163,76	1.415.517,87
111,49	-161,66	1.598.125,98
113,59	-159,56	1.797.163,56
115,69	-157,46	2.013.546,67
117,79	-155,36	2.248.229,99
119,9	-153,26	2.502.210,55
122	-151,15	2.776.531,76
124,1	-149,05	3.072.287,54
126,2	-146,95	3.390.600

Ponto crítico

-147,1 ° C , 33,5 atm , 3.216 dm 3 · kg -1

Ponto Triplo

-210,05 ° C , 0,127 atm

Velocidade do som

336,96 m · s -1 ( 101,325 kPa , 0 ° C )

Termoquímica

Δ vap H °

5,57 kJ · mol -1 ( 1 atm , -195,79 ° C )

C p

equação: $C _ {{P}} = (281970) + (- 1,2281E4) \ vezes T + (248,00) \ vezes T ^ {{2}} + (- 2,2182) \ vezes T ^ {{3}} + (7,4902 E- 3) \ vezes T ^ {{4}}$
Capacidade térmica do líquido em J kmol -1 K -1 e temperatura em Kelvin, de 63,15 a 112 K.
Valores calculados:

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {kmol \ times K})$	C p $(\ tfrac {J} {kg \ vezes K})$
63,15	-210	55 930	1997
66	-207,15	56.113	2.003
68	-205,15	56.292	2.009
69	-204,15	56.392	2.013
71	-202,15	56.607	2.021
72	-201,15	56 722	2.025
74	-199,15	56.962	2.033
76	-197,15	57 215	2.042
77	-196,15	57.347	2.047
79	-194,15	57.624	2.057
81	-192,15	57 923	2.068
82	-191,15	58.084	2.073
84	-189,15	58.434	2.086
85	-188,15	58 626	2.093
87	-186,15	59.055	2 108

T (K)	T (° C)	C p $(\ tfrac {J} {kmol \ times K})$	C p $(\ tfrac {J} {kg \ vezes K})$
89	-184,15	59.559	2.126
90	-183,15	59.844	2 136
92	-181,15	60.497	2 160
94	-179,15	61.279	2 187
95	-178,15	61 727	2.203
97	-176,15	62.756	2.240
98	-175,15	63 344	2 261
100	-173,15	64 690	2 309
102	-171,15	66.292	2366
103	-170,15	67 201	2 399
105	-168,15	69.260	2.472
107	-166,15	71 677	2.559
108	-165,15	73.034	2 607
110	-163,15	76.076	2.716
112	-161,15	79.600	2.841

Propriedades eletrônicas

1 energia de re ionização

15.5808 eV (gás)

Constante dielétrica

1,454 ( −203 ° C ),

1.0005480 ( 20 ° C , 101,325 kPa , gás)

Propriedades ópticas

Índice de refração

n _ {{D}} ^ {{25}}

1.0002732 ( 101,325 kPa )

Precauções

WHMIS

PARA, A :
Temperatura crítica do gás comprimido = −147,1 ° C

Divulgação a 1,0% de acordo com os critérios de classificação

NFPA 704

líquido refrigerado e criogênico:

0 3 0

Transporte

1066

Código Kemler:
20 : gás asfixiante ou gás que não apresenta risco subsidiário
Número ONU :
1066 : NITROGÊNIO COMPRIMIDO
Classe:
2.2
Código de classificação:
1A : Gás comprimido, asxidante;
Etiqueta: 2.2 : Gases não inflamáveis e não tóxicos (corresponde aos grupos designados por A ou O maiúsculo);

1977

Código Kemler:
22 : gás liquefeito refrigerado, asfixiante
Número ONU :
1977 : NITROGÊNIO LÍQUIDO REFRIGERADO
Classe:
2.2
Código de classificação:
3A : Gás liquefeito refrigerado, asfixiante;
Etiqueta: 2.2 : Gases não inflamáveis e não tóxicos (corresponde aos grupos designados por A ou O maiúsculo);

Unidades de SI e STP, salvo indicação em contrário.

O dinitrogênio é uma molécula diatômica composta por dois átomos de nitrogênio . Nota-se N 2 .

Em condições normais de temperatura e pressão , as moléculas de nitrogênio formam um gás incolor, constituindo 78% do ar .

Em XXI th século, diazoto é geralmente obtido por liquefacção do ar, que é o componente principal, com uma concentração de 78,06% em volume e 75,5% em peso, seguido por destilação fraccionada .

Produção

O dinitrogênio atmosférico pode ser convertido em amônia usando o método Haber-Bosch . A amônia produzida dessa forma é utilizada principalmente na fabricação de fertilizantes.

A extração do nitrogênio do ar pode, entre outras coisas, ser realizada por meio de membranas semipermeáveis alimentadas com ar comprimido . Essas membranas são compostas por feixes de fibras de óxido de polifenil de casca permeável, revestidas com uma camada de 40 nm .

A pureza do nitrogênio produzido por uma membrana depende da taxa de fluxo necessária: por exemplo, a obtenção de uma pureza de 95% permite taxas de fluxo de até 5.000 Nm 3 / h , enquanto a produção de nitrogênio a 99,5% permite apenas 0,5 Nm 3 / h .

Outro método de produção de nitrogênio a partir de ar comprimido é por adsorção : esse tipo de gerador de nitrogênio é composto por um sistema simétrico de reservatórios preenchidos por uma peneira molecular de carbono (CMS). O ar comprimido passa pela coluna "em linha" e durante essa passagem O 2 e outros gases atmosféricos são absorvidos. O gás restante é nitrogênio pronto para uso. Após um tempo pré-definido, o ciclo é revertido, a coluna “em linha” entra em modo de regeneração para liberar novamente os gases capturados e liberá-los na atmosfera (pureza de até 10 ppm O 2 ).

Produção mundial em milhões de toneladas em 2014:

	País	Produção	% no mundo todo
1	China	47,3	32,6
2	Rússia	11,8	8,1
3	Índia	11,0	7,6
4	Estados Unidos	9,33	6,4
5	Indonésia	5.0	3,4
6	Trinidad e Tobago	4,73	3,3
7	Ucrânia	4,24	2,9
8	Canadá	3,94	2,7
9	Arábia Saudita	3,2	2,2
10	Catar	2,99	2,1
11	Alemanha	2,8	1,9
12	Paquistão	2,7	1,9
13	Egito	2,66	1,8
14	França	2,6	1,8
15	Irã	2,5	1,7
TOTAL DO MUNDO		145,0	100

Fixação biológica

Várias bactérias são capazes de fixar nitrogênio molecular no ar, o primeiro passo antes de ser capaz de incorporá-lo em moléculas orgânicas, como proteínas ou bases nucléicas, constituindo ácidos nucléicos que sustentam a hereditariedade, como DNA e RNA . Essas bactérias são encontradas principalmente na simbiose nas raízes das plantas da família das fabaceae .

Estabilidade

O nitrogênio, caracterizado pela presença de uma ligação covalente tripla (uma ligação σ e duas ligações π ), é uma molécula muito estável que, portanto, é utilizada como um gás inerte para substituir a atmosfera na síntese química . O nitrogênio apenas reage diretamente com o lítio e o magnésio para formar os nitretos correspondentes Li 3 N e Mg 3 N 2 .

A estabilidade da molécula de dinitrogênio é a força motriz, a origem da instabilidade, ou mesmo a explosividade dos compostos que podem liberar uma molécula de dinitrogênio: azidas , sais de diazônio , azodicarbonamida , etc.

Usar

O nitrogênio não líquido é usado como gás criogênico .

O gás nitrogênio é usado como uma atmosfera inerte para proteger produtos ( sódio , alimentos, compostos orgânicos , vinhos, por exemplo), objetos ou recipientes (tanques) da oxidação, corrosão, insetos, fungos, etc.

O nitrogênio é usado para ajustar a composição das misturas respiratórias em câmaras de descompressão ou cilindros de mergulho .

Outros usos:
- gás usado como um pesticida suave para eliminar carunchos ou certos organismos por asfixia (exemplo: minhoca pequena ) que colonizaram objetos antigos frágeis (molduras, esculturas e objetos de madeira, incunábulos, pergaminhos, gravuras, etc.);
- gás de inflação para acumuladores hidráulicos devido à sua passividade para com os óleos;
- Agente de combate a incêndios: misturado com 50% de árgon e por vezes com dióxido de carbono , está presente em determinadas instalações automáticas de extinção de gases que protegem salas de informática ou armazéns particulares que não devem ser danificados pelo fogo, pó ou água. Preservado em cilindros de metal sob uma pressão de cerca de 200 bar , é liberado em uma sala onde foi detectado o início de um incêndio . O volume de nitrogênio injetado substitui parte da atmosfera da sala e provoca uma queda no nível de oxigênio do ar. O nível geralmente retido de 15% do oxidante interrompe o fenômeno da combustão sem efeito letal na respiração humana;
- gás de inflação do pneu . Embora o ar já contenha 78% de nitrogênio (nitrogênio para ser mais preciso), certos profissionais da aviação , do automóvel ou da Fórmula 1 (por exemplo), aumentam essa proporção e enchem os pneus com nitrogênio quase puro. Este gás, tendo a propriedade de ser inerte e estável, mantém uma pressão mais constante mesmo em caso de aquecimento intenso do pneu. Além disso, é mais difícil fugir.

Foi usado para a preservação de carne .

O nitrogênio, ao contrário dos gases inibidores químicos halogenados e dos CFCs, não tem, a priori, nenhum efeito prejudicial ao meio ambiente (nenhum impacto no efeito estufa ou na camada de ozônio ). Mas requer tanques volumosos, tubulações adequadas e medidas construtivas para lidar com a expansão repentina de um equivalente a 40 a 50% do volume protegido.

Segurança

Risco de anóxia : o caso mais frequente é o de pessoas que entram em tanques cheios de nitrogênio sem perceber, pois esse gás é inodoro e não causa sensação de asfixia (causada pelo excesso de dióxido de carbono , e não pela ausência de oxigênio ). Essas pessoas então adoecem, perdem a consciência e, se não forem retiradas muito rapidamente dessa situação, sucumbem. É necessário verificar a presença de uma proporção suficiente de oxigênio em tais espaços confinados antes de entrar neles, ou equipar-se com um aparelho de respiração autônomo.

Referência da ONU para o transporte de mercadorias perigosas

Nome (francês): nitrogênio comprimido
- Classe: 2
- número: 1066

Nome (francês): nitrogênio líquido refrigerado
- Classe: 2
- número: 1977

Massa molar de nitrogênio 28,0 g mol -1

Notas e referências

NITROGEN (GAS comprimido) e NITROGEN (Gás Liquefeito) , ficha de segurança (s) de Programa Internacional sobre a Segurança das Substâncias Químicas , consultado sobre 09 de maio de 2009
massa molecular calculada de " pesos atômicos dos elementos 2007 " em www.chem.qmul.ac.uk .
" Azoto " , sobre substâncias perigosas Data Bank (acedida 02 março de 2010 )
(en) Robert H. Perry e Donald W. Green , Perry's Chemical Engineers 'Handbook , EUA, McGraw-Hill,1997, 7 th ed. , 2400 p. ( ISBN 0-07-049841-5 ) , p. 2-50
(em) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press,2009, 90 th ed. , 2804 p. , Capa dura ( ISBN 978-1-4200-9084-0 )
(em) David R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC,2008, 89 th ed. , 2736 p. ( ISBN 978-1-4200-6679-1 ) , p. 10-205
" Office of Radiation, Chemical & Biological Safety (ORCBS) " (acessado em 21 de abril de 2009 )
" Nitrogênio " no banco de dados de produtos químicos Reptox da CSST (Organização de Quebec responsável pela segurança e saúde ocupacional), acessado em 24 de abril de 2009
Por exemplo, consulte (em) Stephen A. Lawrence, Amines. Synthesis, Properties and Applications , Cambridge University Press,2006, 384 p. ( ISBN 978-0-521-02972-8 , leia online ) , "Uma introdução às aminas".
(in) Deborah A. Kramer , " USGS Minerals Information: Nitrogen " on minerals.usgs.gov (acessado em 20 de novembro de 2016 ) .
Por que encher seus pneus com nitrogênio? norauto.fr, consultado em setembro de 2017