窒素の密度

窒素は、文字Nで示され、シリアル番号7を有する、周期系の化学要素である。それは、2つの原子からなる分子N2の形態で存在する。 この化学物質は無色で、無臭であり、味のガスがなく、標準条件下で不活性である。 通常の条件下（0℃および圧力101.3kPaにおける）の窒素密度は1.251g / dm 3である。 この元素は 地球大気の 一部であり 、 その体積の78.09％を占めています。 それは1772年にスコットランドの医師ダニエル・ラザフォードによって空気の構成要素として最初に発見されました。

液体窒素は極低温液体である。 大気圧では、-195.8℃の温度で沸騰する。 したがって、液化ガス用のスチールシリンダーまたはデュワー（Dewar）容器である孤立した容器にのみ保管することができます。 この場合にのみ、蒸発による特別な損失なしに貯蔵または輸送することができる。 ドライアイス（液化 二酸化炭素、 二酸化炭素とも呼ばれる）と同様に、液体窒素が冷却剤として使用される。 さらに、それは血液、性細胞（精子および卵）、ならびに他の生物学的サンプルおよび材料の凍結保存に使用される。 例えば、皮膚の嚢胞および疣贅を除去する凍結療法においては、臨床的実践において要求されている。 液体窒素の密度は0.808g / cm 3である。

硝酸、 アンモニア、有機硝酸塩（爆薬、燃料）、シアン化物など多くの工業的に重要な化合物はN2を含む。 分子中の元素状窒素の非常に強い結合は、化学反応に関与することを困難にし、標準的な条件（温度および圧力）下での不活性を説明する。 これらの理由から、N2は多くの科学産業分野において非常に重要である。 例えば、油又はガスを抽出する際に現場圧力を維持することが必要である。 その実用的または科学的な用途のいずれも、特定の圧力および温度で窒素の密度がどのようになるかを知ることを必要とする。 物理的および熱力学の法則から、一定の体積の場合、温度が上昇すると 、ガスの 圧力および 密度 が増加し 、 逆も同様であることが知られている。

いつ、なぜ窒素の密度を知る必要がありますか？ この指標の計算は、N2を使用して、実験室プラクティスおよび生産において行われる技術プロセスの設計に使用されます。 既知のガス密度の値を用いて、ある体積の質量を計算することが可能である。 例えば、通常の条件下でガスが20dm3の体積を占めることが知られている。 この場合、その質量は次のように計算することができる：m = 20・1,251 = 25.02g条件が標準の条件と異なる場合、これらの条件でN 2の量が分かっている場合、まず、ある圧力と温度での窒素の密度を（ディレクトリに従って）次に、これをガスが占める容積で掛けます。

同様の計算は、技術的設備の物質収支の編集中に生産で実行されます。 それらは、技術プロセスの実施、計測器の選択、技術および経済指標の計算などに必要です。 例えば、化学製造を停止した後、すべての装置およびパイプラインを、不活性ガス、窒素でパージしてから開放して修理する必要があります（これは、ヘリウムやアルゴンなどと比較して最も安価で最も手頃です）。 原則として、装置または配管の容積の数倍の量のN 2を吹き込み、システムから可燃性ガスおよび蒸気を除去し、爆発または火災を排除することができる。 修理を停止する前に作業を計画するとき、技術者は空のシステムの容積と窒素の密度を知って、パージに必要なN2の質量を計算します。

実際のガスは、精度を必要としない単純化された計算のために、理想気体に等しくなり、アボガドロの法則が適用されます。 N2の1モルの質量は28グラムに数値的に等しく、あらゆる1モルの理想気体が22.4リットルの体積を占めるので、窒素密度は、28 / 22.4 = 1.25g / l = 1.25g / dm3に等しくなる。 密度の迅速な決定のこの方法は、N 2だけでなく、任意のガスに適用可能である。 それはしばしば分析ラボで使用されます。