Johdanto
Haluan näyttää tässä aiheessa yksinkertaiset käsittelysäännöt ja video-ohjeet nestemäisen typen dewar-kylpyammeen asetonin valmistamisesta. Tämä säie on seuraava osa matalan lämpötilan kylpy aiheita, voit oppia edellisen osan Kuivajää (-78,5 astetta) laboratoriokäsittelyä, jotta voit olla varmempi ja turvallisempi matalan lämpötilan synteesimenetelmissä.
Yleistä
Kryogeenisten nesteiden kiehumispisteet ovat alle -73ºC (-100ºF). Nestemäinen typpi, nestemäinen happi ja hiilidioksidi ovat yleisimpiä laboratoriossa käytettäviä kryogeenisiä aineita. Vaaroja voivat olla tulipalo, räjähdys, haurastuminen, paineen nousu, paleltuminen ja tukehtuminen.
Monet paineistettuja kaasuja koskevat varotoimenpiteet koskevat myös kryogeenisiä nesteitä. Kryogeenisten nesteiden ainutlaatuisista ominaisuuksista aiheutuu kaksi lisävaaraa:
Erittäin alhaiset lämpötilat - Kryogeenisten nesteiden kylmä kiehumishöyry jäädyttää nopeasti ihmiskudoksen. Useimmat metallit vahvistuvat kylmissä lämpötiloissa, mutta hiiliteräksen, muovien ja kumin kaltaiset materiaalit haurastuvat tai jopa murtuvat näissä lämpötiloissa. Oikea materiaalivalinta on tärkeää. Kryogeenisten nesteiden aiheuttamat kylmät palovammat ja paleltumat voivat aiheuttaa laajoja kudosvaurioita.
Höyrystyminen - Kaikki kryogeeniset nesteet tuottavat höyrystyessään suuria määriä kaasua. Nestemäinen typpi laajenee 696 kertaa höyrystyessään. Argonin laajenemissuhde on 847:1, vedyn 851:1 ja hapen 862:1. Jos nämä nesteet höyrystyvät suljetussa säiliössä, ne voivat tuottaa valtavia paineita, jotka voivat rikkoa säiliön. Tästä syystä paineistetut kryogeeniset säiliöt suojataan yleensä useilla paineenrajoituslaitteilla.
Kryogeenisten nesteiden (paitsi hapen) höyrystyminen suljetussa tilassa voi aiheuttaa tukehtumisen. Nestemäisen hapen höyrystyminen voi tuottaa happirikkaan ilmakehän, joka tukee ja nopeuttaa muiden materiaalien palamista. Nestemäisen vedyn höyrystyminen voi muodostaa erittäin helposti syttyvän seoksen ilman kanssa.
Kryogeenisten nesteiden kiehumispisteet ovat alle -73ºC (-100ºF). Nestemäinen typpi, nestemäinen happi ja hiilidioksidi ovat yleisimpiä laboratoriossa käytettäviä kryogeenisiä aineita. Vaaroja voivat olla tulipalo, räjähdys, haurastuminen, paineen nousu, paleltuminen ja tukehtuminen.
Monet paineistettuja kaasuja koskevat varotoimenpiteet koskevat myös kryogeenisiä nesteitä. Kryogeenisten nesteiden ainutlaatuisista ominaisuuksista aiheutuu kaksi lisävaaraa.
Yleistä
Kryogeenisten nesteiden kiehumispisteet ovat alle -73ºC (-100ºF). Nestemäinen typpi, nestemäinen happi ja hiilidioksidi ovat yleisimpiä laboratoriossa käytettäviä kryogeenisiä aineita. Vaaroja voivat olla tulipalo, räjähdys, haurastuminen, paineen nousu, paleltuminen ja tukehtuminen.
Monet paineistettuja kaasuja koskevat varotoimenpiteet koskevat myös kryogeenisiä nesteitä. Kryogeenisten nesteiden ainutlaatuisista ominaisuuksista aiheutuu kaksi lisävaaraa:
Erittäin alhaiset lämpötilat - Kryogeenisten nesteiden kylmä kiehumishöyry jäädyttää nopeasti ihmiskudoksen. Useimmat metallit vahvistuvat kylmissä lämpötiloissa, mutta hiiliteräksen, muovien ja kumin kaltaiset materiaalit haurastuvat tai jopa murtuvat näissä lämpötiloissa. Oikea materiaalivalinta on tärkeää. Kryogeenisten nesteiden aiheuttamat kylmät palovammat ja paleltumat voivat aiheuttaa laajoja kudosvaurioita.
Höyrystyminen - Kaikki kryogeeniset nesteet tuottavat höyrystyessään suuria määriä kaasua. Nestemäinen typpi laajenee 696 kertaa höyrystyessään. Argonin laajenemissuhde on 847:1, vedyn 851:1 ja hapen 862:1. Jos nämä nesteet höyrystyvät suljetussa säiliössä, ne voivat tuottaa valtavia paineita, jotka voivat rikkoa säiliön. Tästä syystä paineistetut kryogeeniset säiliöt suojataan yleensä useilla paineenrajoituslaitteilla.
Kryogeenisten nesteiden kiehumispisteet ovat alle -73ºC (-100ºF). Nestemäinen typpi, nestemäinen happi ja hiilidioksidi ovat yleisimpiä laboratoriossa käytettäviä kryogeenisiä aineita. Vaaroja voivat olla tulipalo, räjähdys, haurastuminen, paineen nousu, paleltuminen ja tukehtuminen.
Monet paineistettuja kaasuja koskevat varotoimenpiteet koskevat myös kryogeenisiä nesteitä. Kryogeenisten nesteiden ainutlaatuisista ominaisuuksista aiheutuu kaksi lisävaaraa.
Vaarat
Äärimmäinen kylmyysNestemäisen typen höyryt voivat jäädyttää nopeasti ihokudoksen ja silmänesteen, mikä voi aiheuttaa kylmäpalovammoja, paleltumia ja pysyviä silmävaurioita jopa lyhytaikaisesta altistumisesta.
Tukehtuminen
Nestemäinen typpi laajenee tilavuudeltaan 696-kertaiseksi höyrystyessään, eikä sillä ole varoittavia ominaisuuksia, kuten hajua tai väriä. Näin ollen, jos nestemäistä typpeä höyrystyy niin paljon, että happipitoisuus laskee alle 19,5 prosenttiin, on olemassa hapenpuutteen vaara, joka voi aiheuttaa tajuttomuuden. Jos hapenpuute on äärimmäinen, seurauksena voi olla kuolema. Tukehtumisvaaran välttämiseksi käsittelijöiden on varmistettava, että huone on hyvin tuuletettu, kun kryogeenejä käytetään sisätiloissa.Hapen rikastuminen
Nestemäistä typpeä siirrettäessä kryogeenin säilytysjärjestelmää ympäröivässä ilmassa oleva happi voi liueta ja luoda hapella rikastuneen ympäristön, kun järjestelmä palaa ympäristön lämpötilaan. Koska typen kiehumispiste on alhaisempi kuin hapen, nestemäinen happi haihtuu hitaammin kuin typpi ja voi kerääntyä tasolle, joka voi lisätä järjestelmän lähellä olevien materiaalien, kuten vaatteiden, syttyvyyttä. Kryogeenisiä nesteitä sisältävät laitteet on pidettävä erillään palavista materiaaleista palovaaran minimoimiseksi. Kylmäloukkuun tiivistynyt happi voi yhdistyä loukussa olevan orgaanisen materiaalin kanssa muodostaen räjähdyskelpoisen seoksen.
Nestemäistä typpeä siirrettäessä kryogeenin säilytysjärjestelmää ympäröivässä ilmassa oleva happi voi liueta ja luoda hapella rikastuneen ympäristön, kun järjestelmä palaa ympäristön lämpötilaan. Koska typen kiehumispiste on alhaisempi kuin hapen, nestemäinen happi haihtuu hitaammin kuin typpi ja voi kerääntyä tasolle, joka voi lisätä järjestelmän lähellä olevien materiaalien, kuten vaatteiden, syttyvyyttä. Kryogeenisiä nesteitä sisältävät laitteet on pidettävä erillään palavista materiaaleista palovaaran minimoimiseksi. Kylmäloukkuun tiivistynyt happi voi yhdistyä loukussa olevan orgaanisen materiaalin kanssa muodostaen räjähdyskelpoisen seoksen.
Paineen nousu ja räjähdykset
Jos säiliöissä ei ole riittävää ilmanpoistoa tai paineenalennuslaitteita, kryogeenin haihtuessa voi muodostua valtavia paineita. Käyttäjien on varmistettava, että kryogeeniset nesteet eivät koskaan ole suljetussa järjestelmässä. Käytä paineenalennusastiaa tai tuuletuskantta paineen muodostumisen estämiseksi.Käsittely
Varovaiset turvallisuuskäytännöt- Nestemäistä typpeä on käsiteltävä hyvin ilmastoidussa tilassa.
- Käsittele nestettä hitaasti kiehumisen ja roiskumisen minimoimiseksi. Käytä pihtejä kryogeeniseen nesteeseen upotettujen esineiden nostamiseen - Kiehumista ja roiskeita tapahtuu aina, kun lämmintä säiliötä täytetään tai täytetään kryogeenisellä nesteellä tai kun esineitä työnnetään näihin nesteisiin.
- Älä kuljeta nestemäistä typpeä leveäaukkoisissa lasisissa Dewareissa tai Dewareissa, joita ei ole suojattu suojateipillä.
- Käytä vain hyväksyttyjä säiliöitä. On käytettävä iskunkestäviä säiliöitä, jotka kestävät erittäin alhaisia lämpötiloja. Materiaalit, kuten hiiliteräs, muovi ja kumi haurastuvat näissä lämpötiloissa.
- Säilytä nestemäistä typpeä vain astioissa, joissa on löysät kannet (älä koskaan sulje nestemäistä typpeä astiaan). Tiiviisti suljettuun säiliöön muodostuu paine nesteen kiehuessa ja se voi räjähtää lyhyen ajan kuluttua.
- Älä koskaan koske kryogeenisiä nesteitä sisältäviin eristämättömiin astioihin. Liha tarttuu erittäin kylmiin materiaaleihin. Jopa ei-metalliset materiaalit ovat vaarallisia koskettaa alhaisissa lämpötiloissa.
- Älä koskaan peukaloi tai muuta turvalaitteita, kuten kaasupullon venttiiliä tai säiliön säädintä.
- Nestemäistä typpeä saa varastoida vain hyvin tuuletetuissa tiloissa (ei saa varastoida suljetuissa tiloissa).
- Älä säilytä nestemäistä typpeä pitkiä aikoja kattamattomassa säiliössä.
- Kaasupulloja ja dewareita ei saa täyttää yli 80 %:iin tilavuudesta, koska kaasujen laajeneminen lämpenemisen aikana voi aiheuttaa liiallisen paineen nousun.
Henkilökohtaiset suojavarusteet
Silmien ja kasvojen suojausKryogeenisten nesteiden siirron ja käsittelyn aikana suositellaan täyttä kasvosuojaa suojalasien päälle tai kemikaaliroiskesuojia, jotta minimoidaan roiskeista tai räjähdyksestä aiheutuvat vammat.
Ihonsuojaus
Nestemäistä typpeä käsiteltäessä on käytettävä väljästi istuvia lämpöeristettyjä tai nahkakäsineitä, pitkähihaisia paitoja ja housuja, joissa ei ole hihansuita. Säiliöitä käsiteltäessä suositellaan myös turvakenkiä.Erityinen huomautus eristetyistä käsineistä: Käsineiden on oltava löysät, jotta ne voidaan riisua nopeasti, jos kryonestettä valuu käsineiden päälle. Eristettyjä käsineitä ei ole tehty siten, että kädet voidaan laittaa kryogeeniseen nesteeseen. Ne suojaavat vain lyhytaikaisesti vahingossa tapahtuvalta kosketukselta nesteen kanssa.
Nestemäisen typen/asetonikylpy (-94 °C) video-opas.
Perinteiset jäähdytyskylvyt
Vesi- ja jääkylvyt
Jää- ja vesikylpy pitää lämpötilan 0 °C, koska veden sulamispiste on 0 °C. Suolan, kuten natriumkloridin, lisääminen laskee kuitenkin lämpötilaa jäätymispistettä alentavan ominaisuuden ansiosta. Vaikka tarkkaa lämpötilaa voi olla vaikea hallita, suolan ja jään painosuhde vaikuttaa lämpötilaan.
Jää- ja vesikylpy pitää lämpötilan 0 °C, koska veden sulamispiste on 0 °C. Suolan, kuten natriumkloridin, lisääminen laskee kuitenkin lämpötilaa jäätymispistettä alentavan ominaisuuden ansiosta. Vaikka tarkkaa lämpötilaa voi olla vaikea hallita, suolan ja jään painosuhde vaikuttaa lämpötilaan.
- -10 °C voidaan saavuttaa kalsiumkloridiheksahydraatin ja jään massasuhteella 1:2,5.
- -20 °C voidaan saavuttaa natriumkloridin ja jään massasuhteella 1:3.
Kuivajääkylvyt -78 °C:ssa
Koska kuivajää sublimoituu -78 °C:ssa, asetonin ja kuivajään kaltainen seos säilyttää -78 °C:n lämpötilan. Liuos ei myöskään jäädy, koska asetoni vaatii noin -93 °C:n lämpötilan aloittaakseen jäätymisen. Sen vuoksi voidaan käyttää myös muita nesteitä, joiden jäätymispiste on alhaisempi (pentaani: -95 °C, isopropyylialkoholi: -89 °C), jotta kylpy voidaan pitää -78 °C:ssa.
Kuivajääkylvyt yli -77 °C:ssa
Yli -77 °C:n lämpötilojen pitämiseksi yllä on käytettävä liuotinta, jonka jäätymispiste on yli -77 °C:ssa. Kun asetonitriiliin lisätään kuivajäätä, kylpy alkaa jäähtyä. Kun lämpötila saavuttaa -41 °C, asetonitriili jäätyy. Siksi kuivajäätä on lisättävä hitaasti, jotta vältetään koko seoksen jäätyminen. Näissä tapauksissa kylpylämpötila -55 °C voidaan saavuttaa valitsemalla liuotin, jonka jäätymispiste on samankaltainen (n-oktaani jäätyy -56 °C:ssa).
Nestetyppikylvyt yli -196 °C:ssa
Nestetyppikylvyt noudattavat samaa ideaa kuin kuivajääkylvyt. -115 °C:n lämpötilaa voidaan ylläpitää lisäämällä etanoliin hitaasti nestemäistä typpeä, kunnes se alkaa jäätyä (-116 °C:ssa).
Vesi-/jäävaihtoehdot
Vesi- ja jääpohjaisissa kylvyissä käytetään yleensä vesijohtovettä, koska se on helposti saatavilla ja koska erittäin puhtaan veden käyttö on kalliimpaa. Vesijohtovesi ja vesijohtovedestä johdettu jää voivat kuitenkin saastuttaa biologisia ja kemiallisia näytteitä. Tämän vuoksi on kehitetty lukuisia eristettyjä laitteita, joiden tarkoituksena on saada aikaan samanlainen jäähdytys- tai jäädytysvaikutus kuin jääkylvyillä ilman veden tai jään käyttöä.
Koska kuivajää sublimoituu -78 °C:ssa, asetonin ja kuivajään kaltainen seos säilyttää -78 °C:n lämpötilan. Liuos ei myöskään jäädy, koska asetoni vaatii noin -93 °C:n lämpötilan aloittaakseen jäätymisen. Sen vuoksi voidaan käyttää myös muita nesteitä, joiden jäätymispiste on alhaisempi (pentaani: -95 °C, isopropyylialkoholi: -89 °C), jotta kylpy voidaan pitää -78 °C:ssa.
Kuivajääkylvyt yli -77 °C:ssa
Yli -77 °C:n lämpötilojen pitämiseksi yllä on käytettävä liuotinta, jonka jäätymispiste on yli -77 °C:ssa. Kun asetonitriiliin lisätään kuivajäätä, kylpy alkaa jäähtyä. Kun lämpötila saavuttaa -41 °C, asetonitriili jäätyy. Siksi kuivajäätä on lisättävä hitaasti, jotta vältetään koko seoksen jäätyminen. Näissä tapauksissa kylpylämpötila -55 °C voidaan saavuttaa valitsemalla liuotin, jonka jäätymispiste on samankaltainen (n-oktaani jäätyy -56 °C:ssa).
Nestetyppikylvyt yli -196 °C:ssa
Nestetyppikylvyt noudattavat samaa ideaa kuin kuivajääkylvyt. -115 °C:n lämpötilaa voidaan ylläpitää lisäämällä etanoliin hitaasti nestemäistä typpeä, kunnes se alkaa jäätyä (-116 °C:ssa).
Vesi-/jäävaihtoehdot
Vesi- ja jääpohjaisissa kylvyissä käytetään yleensä vesijohtovettä, koska se on helposti saatavilla ja koska erittäin puhtaan veden käyttö on kalliimpaa. Vesijohtovesi ja vesijohtovedestä johdettu jää voivat kuitenkin saastuttaa biologisia ja kemiallisia näytteitä. Tämän vuoksi on kehitetty lukuisia eristettyjä laitteita, joiden tarkoituksena on saada aikaan samanlainen jäähdytys- tai jäädytysvaikutus kuin jääkylvyillä ilman veden tai jään käyttöä.
Last edited: