L'azoto è un elemento chimico del periodicosistema, indicato dalla lettera N e avente il numero di serie 7. Esiste nella forma di una molecola N2, costituita da due atomi. Questo prodotto chimico è un gas incolore, inodore e insapore, è inerte in condizioni standard. La densità dell'azoto in condizioni normali (a 0 ° C e pressione 101,3 kPa) è 1,205 g / dm3. L'elemento fa parte dell'atmosfera terrestre in una percentuale del 78,09% del suo volume. Fu scoperto per la prima volta come componente dell'aria dal medico scozzese Daniel Rutherford nel 1772.
L'azoto liquido è un liquido criogenico. A pressione atmosferica, bolle ad una temperatura di -195,8 ° C. Pertanto, può essere immagazzinato solo in recipienti isolati, che sono bombole di acciaio per gas liquefatti o navi Dewar. Solo in questo caso può essere immagazzinato o trasportato senza perdite speciali dovute all'evaporazione. Come il ghiaccio secco (diossido di carbonio liquefatto, altrimenti chiamato biossido di carbonio), l'azoto liquido viene usato come refrigerante. Inoltre, è usato per la crioconservazione di sangue, cellule sessuali (spermatozoi e uova), così come altri campioni e materiali biologici. È richiesto nella pratica clinica, ad esempio nella crioterapia quando si rimuovono le cisti e le verruche sulla pelle. La densità di azoto liquido è 0,808 g / cm3.
Molti composti di importanza industriale, comeacido nitrico, ammoniaca, nitrati organici (esplosivi, carburante) e cianuri, contengono N2. Legami estremamente forti di azoto elementare nella molecola causano difficoltà per la sua partecipazione a reazioni chimiche, il che spiega la sua inerzia in condizioni standard (temperatura e pressione). Includendo per questi motivi, N2 è di grande importanza in molti campi scientifici e produttivi. Ad esempio, è necessario mantenere la pressione in loco durante l'estrazione di petrolio o gas. Una qualsiasi delle sue applicazioni pratiche o scientifiche richiede di sapere quale sarà la densità dell'azoto a una particolare pressione e temperatura. Dalle leggi della fisica e della termodinamica è noto che per un volume costante, con l'aumentare della temperatura, aumentano la pressione e la densità del gas e viceversa.
Quando e perché è necessario conoscere la densità dell'azoto? Calcolo di questo parametro viene utilizzato nella progettazione di processi che avvengono con N2, in laboratorio e in produzione. Utilizzando il valore noto della densità del gas, è possibile calcolare la massa di un certo volume. Ad esempio, è noto che prende il volume di gas in condizioni normali di 20 dm3. In questo caso, è possibile calcolare il peso: m = 20 • 1,251 = 25,02 g Se condizioni diverse rispetto allo standard, e il volume noto di N2 in queste condizioni, si deve prima trovare (per le directory), la densità di azoto ad una pressione e temperatura definita, e questo valore viene quindi moltiplicato per il volume occupato dal gas.
Calcoli simili sono effettuati pressostesura di bilanci materiali di impianti tecnologici. Sono necessari per la conduzione dei processi tecnologici, la selezione della strumentazione, il calcolo degli indicatori tecnici ed economici e così via. Ad esempio, dopo aver fermato la produzione chimica, tutti gli apparati e le tubazioni devono essere spurgati con gas inerte, azoto (è il più economico e il più economico a confronto, ad esempio, con elio o argon) prima della loro apertura e recupero. Di norma, vengono gonfiati con una tale quantità di N2, che è diverse volte più grande del volume di apparati o condotte, solo in questo modo è possibile rimuovere gas e vapori infiammabili dal sistema ed escludere un'esplosione o un incendio. Quando pianifica le operazioni prima di interrompere la riparazione, il tecnologo, conoscendo il volume del sistema di svuotamento e la densità dell'azoto, calcola la massa di N2 necessaria per lo spurgo.
Per i calcoli semplificati che non richiedono accuratezza,I gas reali sono equiparati ai gas ideali e viene applicata la legge di Avogadro. Poiché la massa di 1 mole di N2 è numericamente uguale a 28 grammi e 1 mole di qualsiasi gas ideale occupa un volume di 22,4 litri, la densità di azoto sarà pari a: 28 / 22,4 = 1,25 g / l = 1,25 g / dm3. Questo metodo di determinazione rapida della densità è applicabile a qualsiasi gas e non solo a N2. Viene spesso utilizzato nei laboratori di analisi.
