النيتروجين المسال
النيتروجين المسال هو شكل من أشكال النيتروجين الذي يتم تبريده إلى درجة حرارة شديدة الانخفاض حتى يتحول إلى سائل.
النيتروجين المسال
يعد النيتروجين واحداً من العناصر الهامة في الجدول الدوري، حيث يقع ضمن عناصر الدورة الثانية وعلى رأس المجموعة الخامسة عشر وله عدد ذري 7.
النيتروجين المسال هو شكل من أشكال النيتروجين الذي يتم تبريده إلى درجة حرارة شديدة الانخفاض حتى يتحول إلى سائل.
ويتم ذلك عن طريق تعريض النيتروجين الغازي لدرجات حرارة تصل إلى حوالي 196 درجة تحت الصفر مئوية، وتحت ضغط عالي جداً.
ويتميز النيتروجين المسال بأنه عديم اللون والرائحة والطعم، ويتم استخدامه في العديد من التطبيقات الصناعية والطبية والعلمية، مثل تبريد المواد الحساسة للحرارة وتخزين العينات الحيوية وتبريد الكمبيوترات والأجهزة الإلكترونية وغيرها من الاستخدامات.
كما يستخدم النيتروجين المسال في بعض العلاجات الطبية، مثل إزالة الجلد المتضرر أو السرطان باستخدام تقنية تسمى الكراهية بالنيتروجين المسال.
خصائصه:
النيتروجين المسال هو شكل من أشكال النيتروجين الذي يتميز بأنه يكون في حالة سائلة عند درجات حرارة شديدة الانخفاض،
وهو عبارة عن عنصر كيميائي غير متفاعل وغير سام وعديم اللون والرائحة والطعم.
يتم تبريد النيتروجين الغازي عند درجة حرارة -196 درجة مئوية (77 كيلوفهرنهايت)، فتتحول الجزيئات الغازية إلى سائل يمكن حفظه ونقله وتخزينه في أوعية خاصة.
ويتميز النيتروجين المسال بأنه يحتاج إلى تعامل حذر واحتياطي خاص لأنه يمكن أن يتسبب في تجمد الأشياء ويؤدي إلى حدوث إصابات.
ويتسم بالتطاير السريع عند تعرضه للهواء الجوي.
كيفية تحضيره في المعمل؟
يتم تحضير النيتروجين المسال في المعمل بطريقة تسمى “عملية التقطير التجزيئي” (Fractional distillation)،
والتي تعتمد على فصل المكونات الرئيسية للهواء (النيتروجي ن والأكسجين والأرجون وغيرها) باستخدام عملية التقطير بالتبخر.
في هذه العملية، يتم ضغط الهواء المحتوي على النيتروجين والأكسجين والأرجون وغيرها،
وتبريده بواسطة وحدة تبريد حتى يتحول إلى الحالة السائلة. ثم يتم إدخال الهواء المسال إلى وحدة التقطير،
حيث يتم تسخينها بطريقة تدريجية لتبخر مكونات الهواء عند درجات حرارة مختلفة تبعاً لنقطة غليان كل مكون.
وبهذه الطريقة يتم فصل النيتروجين عن المكونات الأخرى.
يتم جمع النيتروجين المسال في حاويات خاصة، وتستخدم عادة عازلات حرارية للحفاظ على درجة حرارة النيتروجين المسال بمستوى بارد، وبهذا يتم الحفاظ على حالة السائلية للنيتروجين المسال.
يجب أن يتم تحضير وتخزين النيتروجين المسال بحرص شديد، حيث إنه يمثل خطراً على السلامة العامة نظراً لدرجة حرارته الشديدة الانخفاض والتي يمكن أن تؤدي إلى حروق جلدية خطيرة في حالة ملامسته مباشرة.
كيفية تحضيره في الصناعة؟
يتم إنتاج النيتروجين المسال في الصناعة بطريقة مشابهة لطريقة إنتاجه في المعامل، ولكن بمقدار أكبر. وتتضمن الخطوات الرئيسية التالية:
- تنقية الهواء: يتم تنقية الهواء بواسطة عمليات التصفية والترشيح وإزالة الجسيمات الصلبة والسوائل والغازات الأخرى.
- تبريد الهواء: يتم تبريد الهواء بواسطة مبردات هواء حتى يتم تحويله إلى سائل عند درجة حرارة -196 درجة مئوية.
- تحليل الهواء: يتم تحليل الهواء المتجمد باستخدام عملية التقطير المتعدد الأطوار لفصل النيتروجين عن الأكسجين والأرجون.
- تخزين النيتروجين المسال: يتم تخزين النيتروجين المسال في صهاريج خاصة ومعزولة حرارياً للحفاظ على درجة حرارته الباردة.
لاحظ أنه : يمكن شراء النيتروجين المسال من الموردين المختصين، ويتم تسليمه عادة في أوعية خاصة معزولة للحفاظ على درجة حرارته المنخفضة.
أستخدامات النيتروجين المسال الهامة :
يستخدم النيتروجين المسال في مجموعة واسعة من التطبيقات الهامة في العديد من المجالات، ومن بين أهمها:
1- صناعة الإطارات: يستخدم في إطارات السيارات لأنه يقلل من تأثير الحرارة والتآكل الناتج عن الاحتكاك، مما يؤدي إلى زيادة عمر الإطار وتقليل احتمالات انفجاره.
2- صناعة الإلكترونيات: يستخدم في صناعة الإلكترونيات لأنه يوفر بيئة نقية للعمليات التي تتطلب الاستخدام المستمر للمعدات والأجهزة الحساسة.
3- صناعة الأغذية والمشروبات: يستخدم في تبريد وتجميد الأطعمة والمشروبات وتحسين نكهتها وجودتها.
4- الطب: يستخدم في الطب في إجراءات التجميد للأنسجة وتقليل الألم وتخدير المرضى، ويتم استخدامه أيضاً في تخزين ونقل العينات الحيوية.
5-صناعة البترول والغاز: يستخدم في صناعة البترول والغاز لإزالة المواد الصلبة والمسببة للتلوث من النفط والغاز.
6- الأبحاث العلمية: يستخدم النيتروجين المسال في الأبحاث العلمية في العديد من المجالات مثل الفيزياء والكيمياء والهندسة، وذلك لتبريد المواد الحساسة وتقليل التداخل الحراري.
7- الطيران: يستخدم في صيانة وإصلاح الطائرات، حيث يتم استخدامه لتبريد بعض الأجزاء التي تحتاج إلى تبريد قبل الإصلاح.
مخاطر النيتروجين المسال:
يعتبر النيتروجين المسال مادة خطرة إذا تم التعامل معها بشكل غير سليم، حيث يتميز بدرجات حرارة شديدة الانخفاض تصل إلى نحو -196 درجة مئوية،
مما يعني أنه يمكن أن يتسبب في إصابة الجلد والأنسجة بالتجمد إذا تعرضت له مباشرة.
وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي التعرض للنيتروجين المسال إلى اختناق بسبب استنشاق البخار الناتج عنه، وهذا يعني أنه يجب توخي الحذر عند التعامل معه والعمل على اتباع الإجراءات الأمنية المناسبة.
ويجب أن يتم تخزين النيتروجين المسال في أوعية خاصة معزولة ومصممة لتحمل درجات الحرارة المنخفضة، ويجب عدم التعرض له لأي مصادر للحرارة أو اللهب.
ويجب استخدام الأدوات والمعدات الواقية المناسبة،
مثل القفازات الحرارية والنظارات الواقية، عند التعامل مع النيتروجين المسال. وبشكل عام، يجب أن يتم التعامل مع النيتروجين المسال بحذر وفقاً للإرشادات الصحيحة لتفادي أي حوادث أو أضرار.
