Stickstoff ist ein chemisches Element des PeriodensystemsSystem, bezeichnet mit dem Buchstaben N und mit der Seriennummer 7. Es gibt in Form eines Moleküls N2, bestehend aus zwei Atomen. Diese Chemikalie ist ein farbloses, geruchloses und geschmackloses Gas, sie ist unter Standardbedingungen inert. Die Dichte von Stickstoff unter normalen Bedingungen (bei 0ºC und einem Druck von 101,3 kPa) beträgt 1,251 g / dm³. Das Element ist ein Teil der Erdatmosphäre in einer Menge von 78,09% seines Volumens. Es wurde erstmals 1772 von dem schottischen Arzt Daniel Rutherford als Luftkomponente entdeckt.
Flüssiger Stickstoff ist eine kryogene Flüssigkeit. Bei Atmosphärendruck kocht es bei einer Temperatur von -195,8 ° C. Daher kann es nur in isolierten Gefäßen gelagert werden, bei denen es sich um Stahlzylinder für verflüssigte Gase oder Dewar-Gefäße handelt. Nur in diesem Fall kann es ohne besondere Verluste durch Verdunstung gelagert oder transportiert werden. Wie Trockeneis (verflüssigtes Kohlendioxid, auch Kohlendioxid genannt) wird flüssiger Stickstoff als Kühlmittel verwendet. Darüber hinaus wird es zur Kryokonservierung von Blut, Geschlechtszellen (Spermatozoen und Eiern) sowie anderen biologischen Proben und Materialien verwendet. Es ist in der klinischen Praxis gefragt, zum Beispiel in der Kryotherapie bei der Entfernung von Zysten und Warzen auf der Haut. Die Dichte von flüssigem Stickstoff beträgt 0,808 g / cm³.
Viele industriell wichtige Verbindungen, wie zSalpetersäure, Ammoniak, organische Nitrate (Sprengstoffe, Treibstoff) und Cyanide, enthalten N2. Extrem starke Bindungen von elementarem Stickstoff im Molekül verursachen Schwierigkeiten bei der Beteiligung an chemischen Reaktionen, was seine Inertheit unter Standardbedingungen (Temperatur und Druck) erklärt. Aus diesen Gründen ist N2 in vielen wissenschaftlichen und produktionstechnischen Bereichen von großer Bedeutung. Zum Beispiel ist es notwendig, den Druck in der Umgebung aufrechtzuerhalten, wenn Öl oder Gas extrahiert wird. Jede seiner praktischen oder wissenschaftlichen Anwendungen erfordert, dass man weiß, wie hoch die Stickstoffdichte bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur ist. Aus den Gesetzen der Physik und der Thermodynamik ist bekannt, dass bei einem konstanten Volumen mit steigender Temperatur der Druck und die Dichte des Gases zunehmen und umgekehrt.
Wann und warum müssen Sie die Stickstoffdichte kennen? Die Berechnung dieses Indikators wird bei der Gestaltung von technologischen Prozessen, die mit N2 stattfinden, in der Laborpraxis und in der Produktion verwendet. Mit einem bekannten Wert der Gasdichte ist es möglich, seine Masse in einem bestimmten Volumen zu berechnen. Es ist beispielsweise bekannt, dass das Gas unter normalen Bedingungen ein Volumen von 20 dm³ einnimmt. In diesem Fall kann seine Masse berechnet werden: m = 20 • 1.251 = 25,02 g. Wenn sich die Bedingungen von den Standardbedingungen unterscheiden und das Volumen von N2 unter diesen Bedingungen bekannt ist, muss zuerst die Stickstoffdichte bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur gefunden werden Dann multipliziere diesen Wert mit dem vom Gas eingenommenen Volumen.
Ähnliche Berechnungen werden bei derErstellung von Materialbilanzen für technologische Anlagen. Sie sind für die Durchführung der technologischen Prozesse, die Auswahl der Instrumentierung, die Berechnung der technischen und wirtschaftlichen Kennziffern und so weiter notwendig. Zum Beispiel müssen nach dem Stoppen der chemischen Produktion alle Apparate und Rohrleitungen mit einem Inertgas, Stickstoff gespült werden, bevor sie geöffnet und zur Reparatur gebracht werden (es ist das billigste und günstigste im Vergleich zum Beispiel mit Helium oder Argon). In der Regel werden sie mit einer solchen Menge an N2 geblasen, die um ein Vielfaches größer ist als das Volumen von Apparaturen oder Rohrleitungen, nur so ist es möglich, entflammbare Gase und Dämpfe aus dem System zu entfernen und eine Explosion oder ein Feuer auszuschließen. Bei der Planung von Vorgängen vor dem Abbruch der Reparatur berechnet der Technologe, der das Volumen des Entleerungssystems und die Stickstoffdichte kennt, die zum Spülen erforderliche N2-Masse.
Für vereinfachte Berechnungen, die keine Genauigkeit erfordern,Reale Gase werden mit idealen Gasen gleichgesetzt und das Avogadro-Gesetz wird angewendet. Da das Gewicht von 1 Mol N2 numerisch gleich 28 g, und 1 Mol eines Volumens eines idealen Gas nimmt 22,4 Liter, ist die Stickstoffdichte gleich 28 / 22,4 = 1,25 Gramm / Liter = 1,25 g / dm3. Diese Methode der schnellen Bestimmung der Dichte ist für jedes Gas und nicht nur für N2 anwendbar. Es wird oft in analytischen Laboratorien verwendet.
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