N₂ (Nitơ hay Nitrogen) là khí không màu, không mùi, không vị, chiếm khoảng 78% thể tích khí quyển. Đây là nguyên tố hóa học quan trọng, tồn tại chủ yếu dưới dạng phân tử hai nguyên tử (N₂) và đóng vai trò thiết yếu trong tự nhiên cũng như các ngành công nghiệp hiện đại.
Tính chất của khí Nitơ
Tính chất vật lý
- Là chất khí không màu, không mùi, không vị.
- Nhẹ hơn không khí một chút.
- Không duy trì sự cháy và không hỗ trợ hô hấp.
- Tan rất ít trong nước.
- Nhiệt độ hóa lỏng -196°C.
- Nhiệt độ hóa rắn -210°C.
Tính chất hóa học
- Ở điều kiện thường, N₂ rất kém hoạt động hóa học do liên kết ba bền vững giữa hai nguyên tử N.
- Ở nhiệt độ cao (trong buồng đốt, sấm sét), N₂ phản ứng với O₂ tạo thành NO.
- Phản ứng với H₂ (xúc tác, áp suất cao) để tạo NH₃.
- Tác dụng với kim loại hoạt động mạnh tạo nitrua (Mg₃N₂, Ca₃N₂…).
- Trong công nghiệp, Nitơ được xem là môi trường trơ, hạn chế oxy hóa và cháy nổ.
Ứng dụng của Nitơ trong cuộc sống
- Dùng để tạo môi trường trơ trong bảo quản thực phẩm, dược phẩm, hóa chất.
- Dùng trong hàn, cắt kim loại, phòng chống cháy nổ.
- Nitơ lỏng dùng trong đông lạnh thực phẩm, bảo quản sinh học (tế bào, mẫu mô).
- Ứng dụng trong sản xuất phân đạm, hóa chất, amoniac.
- Dùng để bơm vào lốp xe chịu tải nặng giúp giảm nhiệt và tăng độ bền.
- Ứng dụng trong công nghệ điện tử, làm sạch, làm khô linh kiện.
Khí nitơ có độc không?
Mặc dù Nitơ là thành phần chính của không khí và được sử dụng rộng rãi, nhưng trong một số trường hợp, khí Nitơ (đặc biệt là Nitơ lỏng) có thể gây nguy hiểm.
Bỏng lạnh do nitơ lỏng
- Nitơ lỏng có nhiệt độ -196°C, rất dễ gây bỏng lạnh, hoại tử nếu tiếp xúc lâu.
- Tiếp xúc với mắt có thể gây tổn thương nghiêm trọng, thậm chí mù lòa.
- Tai nạn thường xảy ra tại nơi sản xuất, chiết nạp, vận chuyển.
Gây ngạt thở
- Nitơ không duy trì sự sống.
- Oxy an toàn cho con người là 21%. Dưới 19% bắt đầu gây suy hô hấp.
- Nếu Nitơ tràn vào không gian kín, chiếm chỗ của Oxy, con người có thể: khó thở, buồn nôn, mất ý thức → tử vong.
Làm cháy nổ thiết bị chứa
- Bình chứa Nitơ lỏng chịu áp suất cao.
- Nếu bị hư hỏng hoặc bị tác động nhiệt, áp suất tăng đột ngột có thể gây nổ.
Ảnh hưởng đến vật liệu tiếp xúc
- Nhiệt độ cực thấp khiến vật liệu kim loại, nhựa tiếp xúc gần bị giòn, nứt, cong vênh.
- Khi oxy hóa mạnh xảy ra trên bề mặt kim loại (ở nhiệt độ cao), vật liệu dễ bị ăn mòn, giảm độ bền cơ học theo thời gian.
Ô nhiễm môi trường (khi ở dạng hợp chất nitrat)
- Phân bón chứa nitrat lan vào đất, nước gây phú dưỡng, làm chết các loài thủy sinh.
- Nồng độ nitrat cao trong nước ngầm có thể gây hại sức khỏe con người (methemoglobin–“hội chứng trẻ xanh”), dẫn đến nguy cơ ô nhiễm nước sinh hoạt.
Cách sử dụng và bảo quản khí nitơ
Cách bảo quản
- Sử dụng bình chứa đạt chuẩn, có van an toàn, cảm biến áp suất.
- Tránh bảo quản trong không gian kín hoặc gần nguồn nhiệt.
- Đảm bảo thông gió tốt tại khu vực lưu trữ.
- Tách biệt Nitơ lỏng với các chất dễ cháy nổ.
- Ghi nhãn rõ ràng, tránh nhầm lẫn hóa chất.
Cách sử dụng
- Chỉ thao tác khi đã được đào tạo chuyên môn.
- Trang bị bảo hộ đầy đủ găng cách nhiệt, kính bảo hộ, quần áo bảo hộ.
- Không để Nitơ lỏng tiếp xúc trực tiếp với da hay mắt.
- Rửa tay và thay quần áo nếu bị dính hóa chất.
- Chỉ mua bình Nitơ tại nơi uy tín để tránh rò rỉ, cháy nổ.
Nitơ (N₂) là loại khí phổ biến, an toàn trong đa số trường hợp và đóng vai trò quan trọng trong sản xuất, bảo quản thực phẩm, y tế và công nghiệp. Tuy nhiên, Nitơ đặc biệt dạng lỏng, vẫn tiềm ẩn nguy cơ bỏng lạnh, ngạt thở và cháy nổ nếu sử dụng sai cách. Việc nắm rõ đặc tính, cách bảo quản và các quy tắc an toàn khi thao tác với Nitơ là yếu tố cần thiết để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong mọi ứng dụng thực tế.
