液氮的特性以及应用

液氮的特性以及应用

液氮是一种温度极低的液体，由氮元素组成，在工业、医疗和科研等领域有着广泛的应用。本文将详细介绍液氮的特性、安全使用方法及其在各个领域的具体应用。

液氮是氮元素的一种形式，它非常冷以液态存在，用于许多食品和医疗行业应用。以下是有关液氮的一些介绍以及如何安全处理液氮的具体内容。

• 液氮由处于液态的纯氮分子（N2）组成。
• 在常压下，氮气在−195.8°C 或−320.4°F 时变为液体，在−209.86°C或−345.75°F时变为固体。在如此低的温度下，它非常冷，以至于会立即冻结组织。
• 液氮与固态和气态氮一样，是无色的。

液氮介绍

• 液氮是元素氮的液化形式，通过液态空气的分馏在工业上生产。与氮气一样，它由共享共价键 (N2) 的两个氮原子组成。
• 有时液氮表示为LN2、LN或LIN。
• 联合国编号（UN或UNID）是用于识别易燃和有害化学品的四位代码。液氮被确定为联合国编号1,977。
• 在常压下，液氮的沸点为77K（-195.8°C或-320.4°F）。
• 氮气的液气膨胀比为1:694，这意味着液氮会很快沸腾并充满氮气。
• 氮气无毒、无味、无色。它相对惰性，不易燃。
• 氮气在达到室温时比空气稍轻。它微溶于水。
• 1883年4月15日，波兰物理学家Zygmunt Wróblewski和Karol Olszewski首次将氮气液化。
• 液氮储存在特殊的隔热容器中，这些容器可以通风以防止压力升高。根据杜瓦瓶的设计，它可以存放数小时或长达数周。
• LN2 表现出莱顿弗罗斯特效应，这意味着它沸腾得非常快，以至于它在表面周围环绕着一层氮气绝缘层。这就是溢出的氮气液滴在地板上掠过的原因。

液氮安全

使用液氮时，采取安全预防措施至关重要：

• 液氮的温度足以在与活组织接触时造成严重的冻伤。处理液氮时必须穿戴适当的安全装备，以防止接触或吸入极冷的蒸气。覆盖和隔离皮肤以避免暴露。
• 饮用液氮可能是致命的。虽然它会冻结组织，但真正的问题是从液体迅速膨胀成气体，这会导致胃肠道破裂。
• 因为它沸腾得如此之快，所以从液体到气体的相变会很快产生很大的压力。请勿将液氮装入密封容器中，否则可能会导致其爆裂或爆炸。
• 向空气中添加大量氮气会降低氧气的相对含量，这可能会导致窒息风险。冷氮气比空气重，因此在地面附近风险最大。在通风良好的地方使用液氮。
• 液氮容器可能会积聚从空气中凝结的氧气。随着氮气的蒸发，有机物存在剧烈氧化的风险。

液氮用途

液氮有很多用途，主要基于其低温和低反应性。常见应用示例包括：

• 食品的冷冻和运输
• 精子、卵子、动物基因样本等生物样本的冷冻保存
• 用作超导体、真空泵和其他材料和设备的冷却剂
• 用于冷冻疗法以去除皮肤异常
• 保护材料免受氧气暴露
• 快速冻结水或管道，以便在阀门不可用时对其进行操作
• 极度干燥的氮气来源
• 特殊食品和饮料的分子美食制备
• 材料冷却以便于加工或压裂
• 科学项目，包括制作液氮冰淇淋、制造氮气雾和瞬间冻结花朵，然后观察它们在轻敲坚硬表面时破碎。

液氮不能在常温下产生，需要采用深冷空分技术制得。