گاز نیتروژن

همانطور که بسیاری از شما می‌دانید گاز نیتروژن که به آن ازت هم می‌گویند بسیار کاربردی است. نیتروژن یکی از عناصر جدول تناوبی که در گذشته به آن جدول مندلیف نیز می‌گفتند می‌باشد. نیتروژن دارای نماد شیمیایی N است. معمولا نیتروژن حالت گازی دارد و در گروه 5 جدول تناوبی است. عدد اتمی نیتروژن 7 است. البته باید گفت نیتروژن در گروه 5 اصلی و 15 فرعی ( با احتساب عناصر واسطه) موجود است. گاز نیتروژن دارای نماد شیمیایی N2 است و بصورت دو اتمی دیده می‌شود. در حقیقت دو اتم نیتروژن با یک پسوند سه گانه ناپایدار به یکدیگر متصل میگردند.

گاز نیتروژن یک گاز بی رنگ و بی بو است که نافلز است. نیتروژن به صورت دو اتمی یافت می‌شود. می‌توان گفت در حدود 78% از جو زمین را گاز نیتروژن فرا گرفته است. نیتروژن عنصر اساسی و مهم در بدن جانداران است و ترکیبات زیادی از آن حاصل شده اند.

کاربرد گاز نیتروژن

از کاربرد‌های مهم و مقرون به صرفه نیتروژن می‌توان به استفاده آن در فرآیند هابر(Haber) اشاره نمود. آمونیاک در کود های شیمیایی و مواد تقویت کننده و نیتریک اسید کاربرد دارد.

گفتنی است از نیتروژن در پرکننده‌های بی اثر و در مخازن بزرگ برای نگهداری مایعاتی که منفجرشونده و برای ساخت بعضی قطعات الکترونیکی مثل دیود و مدارهای یکپارچه و ترانزیستور مورد استفاده قرار می‌گیرند.

گاز نیتروژن را می‌توان به عنوان یک خنک کننده در صنایع غذایی و منجمد کننده نمونه ها در پزشکی و زیست شناسی استفاده کرد.

نیتروژن می‌تواند ترکیباتی مانند نمک اسید نیتریک و نیترات تولید نماید. اسید نیتریک دارای نیترات پتاسیوم و سدیم و نیترات آمونیوم است. نیترات پتاسیوم و سدیم در تهیه باروت کاربرد دارند و نیترات آمونیوم در تولید کود استفاده می‌گردد. برخی ترکیبات دارای نیتروژن مانند نیترو‌گلیسیرین و TNT خاصیت انفجاری دارند.

اسید نیتریک حاصل شده از نیتروژن خاصیت اکسید‌کنندگی دارد که در سوخت موشک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مهمترین کاربرد نیتروژن

معمولا برای خشک کردن حلال اضافی از نیتروژن استفاده می‌کنند. این کاربرد نیتروژن را می‌توان از اصلی‌ترین کاربردهای نیتروژن در صنایع و تحقیقات به شمار آورد.

نیتروژن در صنعت داروئی

یکی دیگر از کاربردهای نیتروژن در صنعت دارو است. از نیتروژن در ساختار و ذخیره سازی برخی ترکیبات پزشکی استفاده می‌شود، از این رو بسیار حائز‌اهمیت است. نیتروژن گازی عموما در پاکسازی، انتقال فشار، ادغام و پوشش (محافظت از یک فرآیند در برابر نفوذ رطوبت) اکسیداسیون، تنزل و آلودگی به کار می‌رود.

از نیتروژن مایع کرایوژنیک به منظور مدیریت دما در سیستم خنک‌سازی راکتور و نگهداری نمونه‌های بیولوژیکی استفاده می‌شود. گاز نیتروژن معمولا جهت محافظت از فرایند در برابر نفوذ رطوبت، اکسیداسیون، تخریب و آلودگی مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین کاربرد های دیگر این گاز در تصفیه، انتقال فشار، مخلوط کردن و جذب انتشارات هوا می باشد. ازت مایع برودتی برای کنترل دما در برنامه های خنک کننده راکتور و حفظ نمونه های بیولوژیکی نیز استفاده می شود.

ویژگی های بی اثر نیتروژن آن را به یک گاز همه کاره در کاربردهای دارویی تبدیل می کند. به طور مرتب به عنوان عامل فشار استفاده می شود. مخازن، خطوط لوله، شیلنگ، شناورها و سایر تجهیزات فرآیند را می توان از نظر نشت با گاز نیتروژن آزمایش کرد. همچنین می تواند برای پخش یا انتقال تقریباً هر نوع مایعی از مخازن یا مخازن ذخیره سازی استفاده شود. استفاده از آن به عنوان یک ماده خفه کننده، آن را برای پاکسازی حجم دیگر گازهای خورنده یا فرار مناسب می کند.

کاربرد نیتروژن در صنایع غذایی

از گاز نیتروژن در صنعت بسته بندی غذایی استفاده می‌کنند و گاز نیتروژن باعث چرخش هوا درون بسته غذایی می‌گردد. این عمل در حقیقت از فساد مواد غذایی با حذف اکسیژن جلوگیری می‌کند.

از این گاز برای هوا زدایی در صنعت غذایی استفاده می‌شود. دلیل این گاز جلوگیری از فساد مواد غذایی می باشد. باکتری های هوازی در حضور اکسیژن باعث اکسایش سریع این مواد می شوند و در نهایت کیفیت مواد از بین می‎‌رود. این گاز را برای ممانعت از کپک و قارچ در بسته بندی ها به کار می‌برند. برای مثال در بسته بندی های چیپس برای جلوگیری از فساد سیب زمینی از این گاز استفاده می‌گردد.

مواد خوراکی

ممکن است شما هم از طرفدارن بستنی نیتروژنی باشید. این مورد یکی از کاربرد های جدید از گاز ازت است. عملکرد نیتروژن به عنوان سرد کننده و خنک کننده در اینگونه مواد خوراکی است.

کاربرد گاز نیتروژن در صنایع نفتی

نیتروژن در جداسازی گازهای مختلف از مخزن‌های بزرگ و آماده‌سازی آنها برای ذخیره کردن نفت عامل مهمی به شمار می آید. چون نیتروژن بعنوان یک گاز بی‌اثر با نفت وارد واکنش نمی‌شود به همبن دلیل می‌تواند در مخازن ذخیره شود.

برخی از کاربردهای نیتروژن در صنایع نفتی:

1. تزریق گاز نیتروژن به مخازن نفتی: در مرحله بازیابی نفت از مخازن، گاز نیتروژن به عنوان یک عامل فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. تزریق گاز نیتروژن به مخازن نفتی می‌تواند باعث افزایش فشار، اختلاط و تغییر خواص مایعات نفتی شود، که بهبود قابلیت جابجایی و بازیابی نفت را به همراه دارد.

3. حذف اکسیژن: گاز نیتروژن به عنوان یک عامل غیرقابل احتراق مورد استفاده قرار می‌گیرد تا اکسیژن را از فضاهای مختلف صنعت نفت حذف کند. اکسیژن می‌تواند منجر به ایجاد خطر انفجار و اکسیداسیون مواد نفتی شود، بنابراین استفاده از گاز نیتروژن به عنوان جایگزین امن و غیرقابل اشتعال می‌تواند محیط‌های کاری را ایمن‌تر کند.

4. تست فشار هیدروستاتیک: گاز نیتروژن می‌تواند در تست فشار هیدروستاتیک سازه‌ها و تجهیزات مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از گاز نیتروژن به جای آب در فشاردهی، خطر آسیب به تجهیزات به دلیل اکسیداسیون و یا خوردگی کاهش می‌یابد.

کاربرد این گاز در تولید آمونیاک

از مهمترین موارد استفاده آن که از لحاظ اقتصادی بسیار کار‌آمد است می‌توان به تولید آمونیاک اشاره نمود. به واکنشی که منجر به تولید این گاز می‌گردد فرآیند هابر می‌گویند.

موارد استفاده آمونیاک

آمونیاک توسط کشاوران به عنوان کود نیتروژن برای کمک به تداوم تولید مواد غذایی استفاده می کنند. برای اینکار معمولاً مخازن حاوی گاز مایع به طور مستقیم به خاک اعمال می شوند.

آمونیاک در بسیاری از محصولات مصرفی از جمله لوازم آرایشی و بهداشتی، مورد استقاده قرار میگیرد. آمونیاک موجود در رنگ مو باعث جدا شدن کوتیکول های مو و نفوذ رنگ به داخل آن می شود.

آمونیاک در صنعت جهت تصفیه منابع آب و تولید پلاستیک ، مواد منفجره ، منسوجات ، سموم دفع آفات ، رنگها و سایر مواد شیمیایی نیز صورت می گیرد.

همانطور که می‌دانید N2 یک گاز بی اثر است و به عنوان پر کننده در مخازنی که دارای مایعات قابل انفجار هنگام تولید قطعات الکترونیکی هستند، مورد استفاده قرار می گیرد.

از دیگر کاربرد‌های آن گاز‌های سرد کننده هستند که که هم برای مواد غذایی و هم برای نگهداری اجساد و نمونه های زیستی  کاربرد دارند.

خطرات نیتروژن

این گاز پرکاربرد را در زمینه های مختلفی مورد استفاده قرار می‌دهند، بنابراین بهتر است از نکات ایمنی آن و هشدارهای مربوط به آن آگاه باشید.

همانگونه که در بخش های قبل گفته شد نیتروژن یک گاز بی اثر است ولی در برخی موارد می‌تواند خطر برای افرادی که با آن سروکار دارند ایجاد  کند.

برای مثال یکی از ترکیبات نیتروژن دار که باعث آلودگی شدید آبها و رودها است را می توان کودهای نیتراتی شسته شده در نظر گرفت. مورد دیگر از ترکیبات خطرناک این عنصر، سیانور (-CN) است که بسیار سمی است.

گاز نیتروژن را با پایین آوردن دما می توان به مایع تبدیل نمود که این مایع بسیار سرد و خطرناک است و در صورت برخورد با بافت های بدن باعث از بین رفتن و آسیب آن می‌شود.

اگر نیتروژن با هموگلبین خون ترکیب شود باعث کاهش توانایی خون برای انتقال اکسیژن می شود.باعث نقص در عملکرد غده تیروِِیید می شود.باعث کمبود ویتامین Aمی شود.

ایمنی کار با نیتروژن 

تمام سیلندرها و مخازن نیتروژن را برچسب بزنید.

سیلندرها و مخازن نیتروژن را در جای خشک و خنک نگهداری کنید.

سیلندرها و مخازن نیتروژن را به طور منظم از نظر نشتی بررسی کنید.

از سیلندرها یا مخازن نیتروژن آسیب دیده یا دارای نشتی استفاده نکنید.

سیلندرها و مخازن نیتروژن را به درستی دور بریزید.

با رعایت این اقدامات احتیاطی، می توانید در هنگام کار با نیتروژن از حوادث و صدمات جلوگیری کنید.