Въведение
В тази тема искам да покажа прости правила за работа и видео ръководство за приготвяне на роева баня с течен азот с ацетон. Тази тема е следващата част от темите за нискотемпературната вана, можете да научите предишната част Работа със сух лед (-78,5 градуса) в лабораторията, за да бъдете по-уверени и сигурни в процедурите за нискотемпературен синтез.
Обща информация
Криогенните течности имат температури на кипене, по-ниски от -73ºC (-100ºF). Течният азот, течният кислород и въглеродният диоксид са най-често използваните в лабораторията криогенни материали. Опасностите могат да включват пожар, експлозия, окрехкостяване, повишаване на налягането, измръзване и задушаване.
Много от мерките за безопасност, спазвани при сгъстените газове, се прилагат и за криогенните течности. Две допълнителни опасности се създават от уникалните свойства на криогенните течности:
Изключително ниски температури - Студените изпарения на криогенните течности бързо замразяват човешката тъкан. Повечето метали стават по-здрави при излагане на ниски температури, но материали като въглеродна стомана, пластмаси и каучук стават крехки или дори се чупят при натоварване при тези температури. Правилният избор на материали е важен. Студените изгаряния и измръзванията, причинени от криогенни течности, могат да доведат до обширни увреждания на тъканите.
Изпаряване - Всички криогенни течности отделят големи количества газ, когато се изпаряват. Течният азот се разширява 696 пъти, когато се изпарява. Коефициентът на разширяване на аргона е 847:1, на водорода - 851:1, а на кислорода - 862:1. Ако тези течности се изпаряват в запечатан съд, те могат да предизвикат огромно налягане, което да доведе до разкъсване на съда. Поради тази причина криогенните контейнери под налягане обикновено са защитени с множество устройства за освобождаване на налягането.
Изпаряването на криогенни течности (с изключение на кислород) в затворено пространство може да доведе до задушаване. Изпаряването на течен кислород може да доведе до образуване на богата на кислород атмосфера, която ще подпомогне и ускори горенето на други материали. Изпаряването на течен водород може да образува изключително запалителна смес с въздуха.
Криогенните течности имат температура на кипене по-ниска от -73ºC (-100ºF). Течният азот, течният кислород и въглеродният диоксид са най-често използваните в лабораторията криогенни материали. Опасностите могат да включват пожар, експлозия, окрехкостяване, повишаване на налягането, измръзване и задушаване.
Много от мерките за безопасност, спазвани при сгъстените газове, се прилагат и за криогенните течности. Две допълнителни опасности се създават от уникалните свойства на криогенните течности.
Обща информация
Криогенните течности имат температури на кипене, по-ниски от -73ºC (-100ºF). Течният азот, течният кислород и въглеродният диоксид са най-често използваните в лабораторията криогенни материали. Опасностите могат да включват пожар, експлозия, окрехкостяване, повишаване на налягането, измръзване и задушаване.
Много от мерките за безопасност, спазвани при сгъстените газове, се прилагат и за криогенните течности. Две допълнителни опасности се създават от уникалните свойства на криогенните течности:
Изключително ниски температури - Студените изпарения на криогенните течности бързо замразяват човешката тъкан. Повечето метали стават по-здрави при излагане на ниски температури, но материали като въглеродна стомана, пластмаси и каучук стават крехки или дори се чупят при натоварване при тези температури. Правилният избор на материали е важен. Студените изгаряния и измръзванията, причинени от криогенни течности, могат да доведат до обширни увреждания на тъканите.
Изпаряване - Всички криогенни течности отделят големи количества газ, когато се изпаряват. Течният азот се разширява 696 пъти, когато се изпарява. Коефициентът на разширяване на аргона е 847:1, на водорода - 851:1, а на кислорода - 862:1. Ако тези течности се изпаряват в запечатан съд, те могат да предизвикат огромно налягане, което да доведе до разкъсване на съда. Поради тази причина криогенните контейнери под налягане обикновено са защитени с множество устройства за освобождаване на налягането.
Криогенните течности имат температура на кипене по-ниска от -73ºC (-100ºF). Течният азот, течният кислород и въглеродният диоксид са най-често използваните в лабораторията криогенни материали. Опасностите могат да включват пожар, експлозия, окрехкостяване, повишаване на налягането, измръзване и задушаване.
Много от мерките за безопасност, спазвани при сгъстените газове, се прилагат и за криогенните течности. Две допълнителни опасности се създават от уникалните свойства на криогенните течности.
Опасности
Екстремно ниски температуриПарите на течния азот могат бързо да замразят кожната тъкан и очната течност, което води до студени изгаряния, измръзвания и трайни увреждания на очите дори при краткотрайно излагане.
Задушаване
Течният азот се разширява 696 пъти по обем, когато се изпарява, и няма предупредителни свойства като мирис или цвят. Следователно, ако се изпари достатъчно количество течен азот, така че да се намали процентното съдържание на кислород под 19,5 %, съществува риск от недостиг на кислород, който може да доведе до загуба на съзнание. Ако недостигът на кислород е голям, може да настъпи смърт. За да се предотвратят опасностите от задушаване, работещите трябва да се уверят, че помещението е добре проветрено, когато използват криогени на закрито.Обогатяване с кислород
При прехвърляне на течен азот кислородът във въздуха около системата за задържане на криогени може да се разтвори и да създаде обогатена с кислород среда, когато системата се върне към температурата на околната среда. Тъй като температурата на кипене на азота е по-ниска от тази на кислорода, течният кислород се изпарява по-бавно от азота и може да се натрупа до нива, които могат да повишат запалимостта на материали като дрехи в близост до системата. Оборудването, съдържащо криогенни течности, трябва да се пази от горими материали, за да се сведе до минимум потенциалната опасност от пожар. Кондензиралият кислород в студения сифон може да се комбинира с органични материали в сифона, за да създаде експлозивна смес.
При прехвърляне на течен азот кислородът във въздуха около системата за задържане на криогени може да се разтвори и да създаде обогатена с кислород среда, когато системата се върне към температурата на околната среда. Тъй като температурата на кипене на азота е по-ниска от тази на кислорода, течният кислород се изпарява по-бавно от азота и може да се натрупа до нива, които могат да повишат запалимостта на материали като дрехи в близост до системата. Оборудването, съдържащо криогенни течности, трябва да се пази от горими материали, за да се сведе до минимум потенциалната опасност от пожар. Кондензиралият кислород в студения сифон може да се комбинира с органични материали в сифона, за да създаде експлозивна смес.
Нарастване на налягането и експлозии
Без подходящо обезвъздушаване или устройства за освобождаване на налягането в контейнерите, при изпаряване на криоген може да се създаде огромно налягане. Потребителите трябва да се уверят, че криогенните течности никога не се намират в затворена система. Използвайте съд за освобождаване на налягането или вентилационен капак, за да се предпазите от натрупване на налягане.Работа с
Предпазливи практики за безопасност- С течен азот трябва да се работи в добре проветрени помещения.
- Работете с течността бавно, за да намалите до минимум кипенето и пръските. Използвайте клещи за изваждане на предмети, потопени в криогенна течност - Кипене и пръски винаги се появяват при зареждане или пълнене на топъл контейнер с криогенна течност или при поставяне на предмети в тези течности.
- Не транспортирайте течен азот в стъклени Девари с широко гърло или в Девари, които не са защитени с предпазна лента.
- Използвайте само одобрени контейнери. Трябва да се използват удароустойчиви контейнери, които могат да издържат на изключително ниските температури. Материали като въглеродна стомана, пластмаса и гума стават крехки при тези температури.
- Съхранявайте течен азот само в контейнери със свободно прилепващи капаци (никога не затваряйте течен азот в контейнер). Плътно затвореният контейнер ще натрупа налягане при кипенето на течността и след кратко време може да експлодира.
- Никога не докосвайте неизолирани съдове, съдържащи криогенни течности. Плътта ще залепне за изключително студени материали. Дори неметалните материали са опасни за докосване при ниски температури.
- Никога не манипулирайте и не променяйте предпазните устройства, като например клапана на бутилката или регулатора на резервоара.
- Течният азот трябва да се съхранява само в добре проветриви помещения (не съхранявайте в затворено пространство).
- Не съхранявайте течен азот за дълъг период от време в непокрит контейнер.
- Бутилките и деварите не трябва да се пълнят до повече от 80 % от капацитета, тъй като разширяването на газовете по време на затоплянето може да доведе до прекомерно повишаване на налягането.
Лични предпазни средства
Защита на очите/лицетоПо време на прехвърляне и работа с криогенни течности се препоръчва пълен щит на лицето върху предпазни очила или очила за химически пръски, за да се сведат до минимум нараняванията, свързани с пръски или експлозия.
Защита на кожата
По време на работа с течен азот трябва да се носят свободно прилепнали термоизолирани или кожени ръкавици, ризи с дълъг ръкав и панталони без маншети. Препоръчват се и предпазни обувки при работа с контейнери.Специална забележка за термоизолираните ръкавици: Ръкавиците трябва да са свободно прилепнали, за да могат да се свалят бързо, ако върху тях се разлее криогенна течност. Изолираните ръкавици не са направени така, че да позволяват ръцете да се поставят в криогенна течност. Те ще осигурят само краткосрочна защита от случаен контакт с течността.
Ръководство за работа във вана с течен азот/ацетон (-94 °C)
Традиционни вани за охлаждане
Вани с вода и лед
Вана с лед и вода ще поддържа температура 0 °C, тъй като точката на топене на водата е 0 °C. Добавянето на сол, например натриев хлорид, обаче ще понижи температурата чрез свойството депресия на точката на замръзване. Въпреки че е трудно да се контролира точната температура, съотношението на теглото на солта и леда оказва влияние върху температурата.
Вана с лед и вода ще поддържа температура 0 °C, тъй като точката на топене на водата е 0 °C. Добавянето на сол, например натриев хлорид, обаче ще понижи температурата чрез свойството депресия на точката на замръзване. Въпреки че е трудно да се контролира точната температура, съотношението на теглото на солта и леда оказва влияние върху температурата.
- -10 °C може да се постигне с тегловно съотношение 1:2,5 на калциев хлорид хексахидрат към лед.
- -20 °C може да се постигне с масово съотношение 1:3 на натриев хлорид към лед.
Вани със сух лед при -78 °C
Тъй като сухият лед се сублимира при -78 °C, смес като ацетон/сух лед ще поддържа -78 °C. Освен това разтворът няма да замръзне, тъй като ацетонът изисква температура от около -93 °C, за да започне да замръзва. Следователно за поддържане на ваната при -78 °C могат да се използват и други течности с по-ниска температура на замръзване (пентан: -95 °C, изопропилов алкохол: -89 °C).
Вани със сух лед над -77 °C
За да се поддържат температури над -77 °C, трябва да се използва разтворител с температура на замръзване над -77 °C. Когато към ацетонитрил се добави сух лед, ваната ще започне да се охлажда. След като температурата достигне -41 °C, ацетонитрилът ще замръзне. Затова сухият лед трябва да се добавя бавно, за да се избегне замразяването на цялата смес. В тези случаи може да се постигне температура на ваната от -55 °C, като се избере разтворител с подобна температура на замръзване (n-октанът замръзва при -56 °C).
Вани с течен азот над -196 °C
Ваните с течен азот следват същата идея като ваните със сух лед. Температура от -115 °C може да бъде поддържана чрез бавно добавяне на течен азот към етанол, докато той започне да замръзва (при -116 °C).
Алтернативи на водата/леда
В баните с вода и лед обикновено се използва чешмяна вода поради лесния достъп и по-високите разходи за използване на ултрачиста вода. Въпреки това чешмяната вода и ледът, получен от чешмяна вода, могат да бъдат замърсители на биологичните и химичните проби. Това доведе до създаването на множество изолирани устройства, чиято цел е да създадат подобен охлаждащ или замразяващ ефект като ледените вани, без да се използва вода или лед.
Тъй като сухият лед се сублимира при -78 °C, смес като ацетон/сух лед ще поддържа -78 °C. Освен това разтворът няма да замръзне, тъй като ацетонът изисква температура от около -93 °C, за да започне да замръзва. Следователно за поддържане на ваната при -78 °C могат да се използват и други течности с по-ниска температура на замръзване (пентан: -95 °C, изопропилов алкохол: -89 °C).
Вани със сух лед над -77 °C
За да се поддържат температури над -77 °C, трябва да се използва разтворител с температура на замръзване над -77 °C. Когато към ацетонитрил се добави сух лед, ваната ще започне да се охлажда. След като температурата достигне -41 °C, ацетонитрилът ще замръзне. Затова сухият лед трябва да се добавя бавно, за да се избегне замразяването на цялата смес. В тези случаи може да се постигне температура на ваната от -55 °C, като се избере разтворител с подобна температура на замръзване (n-октанът замръзва при -56 °C).
Вани с течен азот над -196 °C
Ваните с течен азот следват същата идея като ваните със сух лед. Температура от -115 °C може да бъде поддържана чрез бавно добавяне на течен азот към етанол, докато той започне да замръзва (при -116 °C).
Алтернативи на водата/леда
В баните с вода и лед обикновено се използва чешмяна вода поради лесния достъп и по-високите разходи за използване на ултрачиста вода. Въпреки това чешмяната вода и ледът, получен от чешмяна вода, могат да бъдат замърсители на биологичните и химичните проби. Това доведе до създаването на множество изолирани устройства, чиято цел е да създадат подобен охлаждащ или замразяващ ефект като ледените вани, без да се използва вода или лед.
Last edited: