Ứng dụng của khí Nitơ

Khí Nitơ là gì? Tính chất và ứng dụng của Nitơ trong cuộc sống?

Bạn có biết rằng trong không khí mà chúng ta hít thở, Nitơ chiếm nhiều nhất. Nó chiếm đến 78%, còn lại là 21% oxy và 1% các loại khí khác. Mặc dù con người không dùng khí Nitơ để hít thở nhưng chúng rất có ích trong nhiều ngành công nghiệp. Vậy Nitơ là gì? Nó có tính chất gì đặc biệt và có những ứng dụng nào? Hãy cùng Công ty TNHH Favigas tìm hiểu thông qua bài viết dưới đây nhé!

1. Định nghĩa khí Nitơ là gì?

Nitơ (Nitrogen – N2) là nguyên tố hóa học thuộc nhóm phi kim trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Nitơ có mặt trong tất cả các cơ thể sống, nó cấu tạo nên nhiều hợp chất quan trọng như: axit amin, amoniac, axit nitric,… Cơ thể người chứa khoảng 3% Nitơ theo trọng lượng.

Khí Nitơ có công thức hoá học là N2. Nó có 5 điện tử trên lớp ngoài cùng nên có thể nhận nhiều electron với nhiều hoá trị khác nhau như II, III và IV.

Nitơ thường có dạng lỏng hoặc khí (mặc dù Nitơ có thể đạt được thể rắn khi đóng băng ở -210 độ C). Trong không khí, nó tồn tại dưới dạng phân tử N2, không phản ứng với các loại khí khác nên được gọi là khí trơ. Nó hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp – 196 độ C, trong điều kiện áp suất khí quyển.

Với cấu trúc hoá học của Nitơ, nguyên tử Nitơ cần nhiều năng lượng hơn để phá vỡ để phản ứng với các chất khác. So với khí oxy, khí Nitơ ít phản ứng hơn và không bắt lửa và thực hiện phản ứng đốt cháy. Đây cũng chính là lý do để ngăn chặn các quá trình oxi hoá chậm và nhanh nên giúp con người an toàn trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thường.

Cấu trúc khí Nitơ

2. Cấu tạo phân tử của Nitơ 

Phân tử Nitơ gồm 2 nguyên tử, giữa chúng hình thành một liên kết 3 do nó có 5 electron ở lớp vỏ ngoài nên thể hiện hóa trị 3 trong hầu hết các hợp chất.

Trong các hợp chất, Nitơ thể hiện nhiều mức oxi hóa khác nhau. Trong đó, mức oxi hoá cao nhất là +5, còn các mức là -3 và +3 thì ít gặp hơn. Riêng N còn có thêm các mức oxi hoá +1, +2 và +4.

3. Tính chất của khí Nitơ

Khí Nitơ có những đặc trưng dưới đây:

3.1. Tính chất vật lý

Khí Nitơ là chất khí không màu, không mùi, không vị. Nó có khối lượng nhẹ hơn không khí. Nitơ chiếm 4/5 trong không khí nhưng không có khả năng duy trì sự cháy và sự sống.

Nitơ ít tan trong nước. Những thông số đặc trưng gồm:

• Nhiệt độ hoá lỏng ở -196 độ C: Khí được ngưng tụ thành chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước.
• Nhiệt độ hoá rắn cũng rất thấp ở -210 độ C

3.2. Tính chất hoá học

Nitơ là một hoạt chất ít tham gia các phản ứng hóa học, chỉ trong những điều kiện nhất định do phân tử chứa liên kết ba rất bền vững nên ở điều kiện thường. Nitơ vừa là chất khử vừa là chất oxi hoá.

Các mức oxi hoá mà Nitơ có thể có là: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Nó có số oxi hóa 0 nên vừa thể hiện tính oxi hóa và tính khử.

– Tính oxi hoá

• Nitơtác dụng với kim loại: Nitơ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn.

Trong điều kiện nhiệt độ thường, Nitơ chỉ tác dụng với liti tạo liti nitrua: 6 Li + N2 → 2 Li3N

Trong điều kiện nhiệt độ cao, Nitơ tác dụng với nhiều kim loại như 3 Mg + N2 → Mg3N2

Tuy nhiên, các nitrua dễ bị phân hủy tạo NH3

• Nitơtác dụng với H2: Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có chất xúc tác. Nitơ phản ứng với hidro tạo ra amoniac.

– Tính khử (N2 + O2): Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn như oxy.

Phản ứng của Nitơ với oxi xảy ra ở nhiệt độ 3000 độ C hoặc trong lò hồ quang điện: 2N + O2 → 2NO

Sau đó, Nitơ monoxit tác dụng với oxi không khí tạo Nitơ dioxit màu nâu đỏ: NO+1/2O2→NO2

Các oxit khác của Nitơ là N2O, N2O3, N2O5 không điều chế trực tiếp được từ phản ứng giữa oxi và Nitơ.

Một số tính chất của khí Nitơ

Có thể bạn đã biết đến các ứng dụng của Nitơ trong đời sống từ khí Nitơ dùng trong thực phẩm đến công nghiệp, cơ khí. Có thể nói khí Nitơ đóng góp một phần quan trọng cho sự phát triển của con người và xã hội.

Khí Nitơ có tác dụng gì trong ngành thực phẩm, khí Nitơ dùng làm gì cho hàn cắt, sản xuất trang sức vàng bạc người ta dùng khí Nitơ để làm gì hay khí Nitơ dùng để làm gì trong phòng chữa cháy?

Để bạn có thể thấy được tính linh hoạt và sự quan trọng của khí Nitơ nay trong bài viết này MIGCO chúng tôi sẽ cho bạn thấy được những ứng dụng của Nitơ trong đời sống và ứng dụng của Nitơ trong bảo quản thực phẩm.

Thống kê thực tế sản phẩm bán ra thì Nitơ lỏng là một trong những sản phẩm bán chạy hàng đầu không chỉ ở Migco mà cả trên thị trường khí Việt Nam và thế giới.

Liệu có bạn nào nắm được hết những ứng dụng Nitơ phổ biến trong đời sống, trong công nghiệp và các lĩnh vực đặc biệt như y tế, xe cộ,… hay không.

Trong bài viết này chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết những ứng dụng của Nitơ trong cuộc sống như cứu hóa, bơm lốp xe, thực phẩm. Các ứng dụng của Nitơ trong công nghiệp nổi bật luyện kim, hàn cắt, chế xuất và ứng dụng của Nitơ trong y học, đua xe,….

Ứng dụng Nitơ 95% cho phòng cháy và kiểm tra áp suất

Ứng dụng của Nitơ lỏng 99% tới 99,9% bảo quản trái cây

Ứng dụng của Nitơ 99,95% đến 99,9% khi hàn điện tử và cắt lazer

Nitơ tinh khiết 99.999% trong chế biến thực phẩm, dược phẩm

Một số ứng dụng của Nitơ trong đời sống nổi bật:

Ứng dụng của Nitơ trong y học:

Ứng dụng của Nitơ trong y tế chủ yếu dùng trong 2 mảng là phẫu thuật lạnh và bảo quản.

1. Nitơ giúp bảo quản tinh trùng, phôi, máu và tế bào gốc:

Cụ thể thì ứng dụng của Nitơ lỏng được dùng để bảo quản mẫu tinh người, bảo quản phôi trong thụ tinh nhân tạo và bảo quản tinh trùng gia súc trong chăn nuôi.

Ngoài ra nó còn dùng bảo quản tế bào gốc, máu để đề phòng các trường hợp không mong muốn có thể xảy ra, kéo dài tuổi thọ và cứu sống bệnh nhân. Khí Nitơ lỏng sẽ được bơm vào các bình chứa mẫu vật cần bảo quản để tạo ra môi trường vô khuẩn không có oxy, không duy trì sự sống, ức chế sự phát triển của các loại vi khuẩn hay vi sinh vật.

Ứng dụng Nitơ rất quan trọng cho 15 ngân hàng tinh trùng đang hoạt động trên khắp cả nước. Khi được trữ đông trong môi trường Nitơ lỏng với nhiệt độ -196 độ thì các mẫu tinh trùng trung bình bảo quản hơn 10 năm.

Nó là niềm hy vọng đối với những người được bác sĩ chẩn đoán mắc ung thư khi đang còn trẻ và vẫn mong muốn sinh con sau này. Việc gửi tinh trùng và đông lạnh nó trong ngân hàng tinh trùng là một những giải pháp tối ưu nhất để đảm bảo khả năng sinh sản cho các bệnh nhân.

Mẫu tinh trùng sẽ tái kích hoạt khi người gửi muốn có con sử dụng để thụ tinh nhân tạo hay thụ tinh trong ống nghiệm. Các nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh sức khỏe của đứa trẻ được sinh ra bằng các phương pháp hỗ trợ sinh sản bảo quản lạnh phôi hay tinh trùng không khác gì so với trẻ em thụ tinh tự nhiên.

Điều này cũng đóng vai trò quan trọng trong chăn nuôi và bảo vệ động vật, bằng việc đông lạnh tinh trùng và phôi nhờ ứng dụng của Nitơ lỏng mà các nhà khoa học có thể lại tạo giống mới hay bảo trì nòi giống, bảo vệ các loài động vật có nguy cơ tuyệt chủng.

2. Ứng dụng của Nitơ trong phẫu thuật lạnh áp dụng rộng rãi tại Việt Nam.

Đây một dạng phẫu thuật nhằm loại bỏ phần da tăng sinh bằng cách sử dụng mức nhiệt độ cực lạnh của Nitơ lỏng. Đây là một trong các phương pháp chữa trị dựa vào ứng dụng của Nitơ có tác dụng hữu hiệu loại bỏ sẹo, mụn cóc, vết chai sần khó coi và những tổn thương tiền ung thư.

Các bạn có thể yên tâm với độ an toàn và tính hiệu quả của nó mang lại so với các phương pháp phẫu thuật khác, nhất là áp dụng với vết sẹo.

Ngoài ra, trong dược phẩm khí Nitơ được dùng để phủ, để làm trơ và sục khí nhằm chống sự Oxy hóa và giảm sự cháy.

Ứng dụng của Nitơ lỏng trong công nghệ luyện kim?

Khí Nitơ có tác dụng gì trong luyện kim?

Do hoạt tính kém nên Nitơ thường được dùng để làm trơ khí quyển trong khi luyện kim. Trong công nghệ hàn người ta thường sử dụng Nitơ ở các giai đoạn hàn để làm giảm những vết rỗ và giúp cho mối hàn mịn hơn, tăng tính thẩm mỹ sản phẩm nhìn bóng đẹp.

• Đồng thời việc dùng Nitơlà giải pháp giúp kiểm soát oxy trong lò luyện kim tránh việc có thể gây nổ. Nitơ sẽ tạo ra một lớp cứng trên bề mặt của kim loại để làm kim loại bền màu và giảm mài mòn, tăng tuổi thọ.
• Nitơtinh khiết được dùng trong sản xuất các linh kiện và các bộ phận dây bán dẫn.
• Tinh luyện nhôm thép. Bề mặt sắt thép sau khi được thấm Nitơbên ngoài thì sẽ tăng được độ cứng cao hơn, tăng độ ổn định của austenite, chống lại hiện tượng mỏi bề mặt kim loại, chống mòn và chống phá hủy.
• Ứng dụng Nitơtrong sản xuất bột kim loại
• Giúp nâng cao tuổi thọ các dụng cụ cắt gọt
• Trong công nghiệp hàn khí, ứng dụng Nitơlỏng được sử dụng thay thế cho khí Heli để hàn những đồ vật làm từ đồng hay hợp kim đồng. Bởi vì khí Nitơ cung cấp lượng nhiệt để hàn giống như Heli nhưng mức giá thành lại rẻ hơn rất nhiều nên rất tiết kiệm chi phí cho các đơn vị doanh nghiệp.

Ứng dụng của Nitơ trong công nghiệp sản xuất kính, cao su, nhựa

Khí Nitơ có tác dụng gì trong công nghiệp sản xuất?

• Ứng dụng Nitơlỏng nổi bật trong cách lĩnh vực công nghiệp sản xuất kính nổi. Nó tạo ra một tấm kính sản xuất theo công nghệ kéo nổi thủy tinh nóng chảy theo phương nằm ngang nằm trên bề mặt kim loại nóng chảy cụ thể là thiếc.
• Phương pháp làm kính nổi này cho phép chúng ta thu được sản phẩm có độ dày đồng đều và bề mặt rất phẳng. Thêm khí Nitơcùng hydro vào sẽ tạo hỗn hợp khí bảo vệ ngăn thiếc dioxyde (SnO2)  bám vào kính.
• Dùng để làm mát kết thúc hợp chất dẻo
• Sử dụng trong công nghiệp sản xuất, gia công cắt gọn cao su và chất dẻo
• Sản xuất  những linh kiện điện tử như điôt , tranzito và mạch tích hợp (IC)
• Khí Nitơlà thành phần quan trọng cho công nghiệp sản xuất phân bón.

Ứng dụng Nitơ lỏng trong kỹ thuật an toàn:

Nitơ thường dùng để xử lý bình chứa hay làm trơ các bình khí bằng cách bơm vào để loại bỏ các môi trường độc hại. Ngăn chặn tối đa các nguy cơ cháy nổ xảy ra do môi trường khí như: việc di chuyển LPG trong các đường ống ở nhà máy lọc dầu.

Bơm khí Nitơ nhằm loại bỏ khí Oxy để dập tắt đám cháy và ngăn ngừa sự cố cháy nổ. Hạn chế và triệt tiêu khả năng gây nổ trong thùng nhiên liệu bằng cách bơm khí Nitơ vào để để phủ các khoảng trống của bồn khí.

Khí Nitơ được dùng để test rò rỉ cho các đường ống khí hệ thống nhỏ hoặc nhà máy. Sau khi lắp ghép hoàn thiện thì yêu cầu phải kiểm tra các mối ghép, người ta thực hiện bằng cách bơm đầy khí Nitơ vào bên trong ống và bên ngoài xịt xà phòng.

Nơi nào có hở khí rò thì xà phòng sủi bọt không ngừng. Điều này đảm bảo an toàn đồng thời đảm bảo chất lượng nếu sử dụng cho các ứng dụng siêu sạch.

Trên các giàn khoan xa bờ thì thường không khí sẽ được thay thế bởi khí trơ Nitơ để loại bỏ Oxy. Và giúp quá trình oxy hóa xảy ra chậm hơn và ngăn ngừa cháy nổ.

Dùng khí Nitơ dùng để ép các giếng dầu đã cạn, làm tăng tốc độ khoan, bảo vệ thành lỗ khoan.

Ứng dụng của Nitơ thu hồi dầu về thùng trong hệ thống thủy lực:

Khi muốn sửa chữa, thay thế hay di dời bất cứ một thiết bị nào trong hệ thống thì người ta đều phải thu hồi hết dầu thủy lực về bể chứa. Để thu hồi được toàn bộ thì dùng khí Nitơ để bơm đầy vào các đường ống dẫn nhằm tạo áp suất đẩy hết dầu mà không cần lo lắng về độ ẩm hay bị hòa tan vào dầu như dùng oxy hay các khí khác, giữ cho chất lượng khí được đảm bảo ở mức tốt nhất.

Nitơ ứng dụng trong khai thác dầu khí:

Ngành công nghiệp dầu khí là yếu tố quan trọng để phát triển các ngành công nghiệp khác như công nghiệp năng lượng, khai khoáng và ảnh hưởng đến giá cả các mặt hàng khác. Việc khai thác dầu có sự hỗ trợ rất nhiều từ khí Nitơ.

Để giải quyết tình trạng này, phương pháp được áp dụng là bơm khí vào các bể chứa dầu mỏ sâu dưới lòng đất nhằm tạo áp suất đẩy dầu lên bề mặt. Các loại khí sử dụng để bơm xuống giếng dầu và tạo áp suất bao gồm CO2 và khí Nitơ. Với tính chất không phản ứng và khả năng nén cao, khí Nitơ trở thành một lựa chọn lý tưởng để đẩy dầu bị kẹt trong giếng mỏ với chi phí thấp.

Ứng dụng của Nitơ trong hàn cắt, dùng chế tác trang sức vàng bạc:

Khí Nitơ được dùng trong các mối hàn không chì tạo kết dính mối hàn nhựa nhờ nhiệt độ tăng trong quá trình hàn.

Sử dụng khí Nitơ khi cắt laser inox và nhôm với độ chính xác cao để làm cho cho môi trường hàn ổn định giữ cho các mối hàn không bị rỗ và tăng thêm độ bám bề mặt

Khí Nitơ dùng trong ngành sản xuất chế tác trang sức, vàng bạc và đá quý. Việc sử dụng nó sẽ có tác dụng đẩy khí Oxy hết mà không làm thay đổi về màu sắc của vàng hay các vật liệu, tăng thêm tuổi thọ và độ bền.

Ứng dụng của Nitơ trong công nghiệp thực phẩm

Trong công nghiệp thì Nitơ lỏng được sản xuất ra bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, Nitơ lỏng được ứng dụng khá rộng rãi để dùng bảo quản thực phẩm vì nó là chất lỏng đông lạnh đóng băng nhanh chóng.

Hãy cẩn thận khi cho Nitơ lỏng tiếp xúc với các mô sống, vì có thể bị tê và bỏng lạnh.

1. Sử dụng khí Nitơ trong sản xuất bia

Ứng dụng Nitơ lỏng trong công nghệ thực phẩm nói chung và các nhà máy sản xuất bia nói riêng đóng vai trò quan trọng vì nó quyết định đến chất lượng trực tiếp của sản phẩm hay bia để tạo nên sự khác biệt và thành công.

Quá trình sản xuất bia có nhiều giai đoạn khác nhau và chúng đều có sự xuất hiện của Nitơ. Các bể chứa bia hay thùng lớn chứa bia trong các nhà máy đều dùng khí nio để tẩy rửa để loại bỏ oxy để tránh cho bia bị chua không còn hương vị thơm ngon tự nhiên ban đầu nữa.

Sau khi bia đã sản xuất xong thì Nitơ còn được dùng để thay thế cho CO2  để tạo áp suất trong bia và loại bỏ bớt oxy còn sót lại bên trong để kéo dài thời gian bảo quản của bia tốt hơn.

2. Khí Nitơ ứng dụng trong công nghiệp đóng gói bảo quản

Bởi vì thực phẩm được cấu tạo từ nhiều chất khác nhau có nhiều dinh dưỡng và độ ẩm là môi trường hoàn hảo cho các vi sinh vật phát triển. Đồng thời chỉ cần tiếp xúc với oxy là nó dễ dàng phản ứng làm biến đổi thành phần, màu sắc và hương vị cũng như chất lượng.

Chính vì thế Nitơ được chọn để làm khí bảo quản nhằm giữ cho thực phẩm bảo quản được lâu mà vẫn nguyên dinh dưỡng và độ tươi ngon.

Phương pháp bơm Nitơ vào hộp giấy và các túi chứa đựng thực phẩm  để đẩy khí oxy ra ngoài, ức chế vi khuẩn phát triển được con người áp dụng từ lâu. Nó sẽ làm căng các vỏ bao (lon, chai, túi) bên trong chứa các loại đồ uống (không gas), giúp vỏ bao sẽ không bị biến dạng xấu đi hay móp vỡ trong quá trình vận chuyển, và giữ được hương vị ban đầu của các món đồ uống lâu hơn.

Nhờ vậy mà việc dán các nhãn hàng bằng máy tự động cũng diễn ra nhanh, dễ và thuận tiện hơn. Trong ứng dụng khí Nitơ này sẽ được phun vào lon, chai, túi… ở sau công khâu nguyên liệu, trước khâu đóng nắp.

3. Bảo quản thực phẩm:

Ứng dụng Nitơ trong dây chuyền chế biến thực phẩm nhất là các thực phẩm tươi sống sẽ giúp chúng tươi lâu hơn. Tuy nhiên nó lại vô tình làm mất màu tươi ngon của các thực phẩm nhất là thực phẩm màu đỏ và các loại thịt đỏ như thịt bò, thịt lợn,…. Sẽ làm giảm thị hiếu người mua.

Chính vì vậy mà các chuyên gia đã chọn Nitơ có độ tinh khiết phù hợp để giải quyết tình trạng trên, bảo quản lâu mà thực phẩm vẫn tươi ngon, hấp dẫn.

Thực phẩm như thịt tươi sống sẽ được nằm trên các băng chuyền và phun Nitơ lỏng làm lạnh với nhiệt độ bay hơi rất thấp -196ºC. Thời gian đông lạnh thực phẩm cực nhanh từ 5 phút đến 10 phút.

4. Ứng dụng của Nitơ trong cuộc sống sản xuất thực phẩm, tạo khói, làm bánh kem, kem hay cocktail.

Nitơ là yếu tố quyết định giúp tạo khói, kem khói, khói mây làm bánh kem hay cocktail. Khói tạo ra làm cho thực phẩm được bắt mắt hơn mà khi hơi tan hết hoàn toàn không gây ra bất cứ nguy hại nào, con người có thể sử dụng bình thường.

Ngoài các ứng dụng của Nitơ trong đời sống được kể trên thì nó còn được dùng trong chạy máy phân tích, máy phân tích mẫu. Dùng bơm lốp ô tô và lốp máy bay do tính trơ và sự thiếu độ ẩm, oxy hóa. Nitơ lỏng còn được ứng dụng như là nguồn làm mát để tăng tốc cho CPU, GPU hay các phần cứng khác.

Đơn vị uy tín cung cấp khí Nitơ tinh khiết

Công ty TNHHH Favigas được biết đến là đơn vụ uy tính chuyên cung cấp các loại khí công nghiệp và khí tinh khiết như: Argon, Nitơ, Oxy, CO2, Acetylen với độ tinh khiết từ 99.999% (5.0) đến 99.9999% (6.0).

Favigas cung cấp Nitơ ở dạng Khí và dạng Lỏng đạt tiêu chuẩn thực phẩm. Khí Nitơ được phân phối trong chai khí 40L – 150bar, 50L – 200bar và cụm chai hay nạp vào chai của khách hàng tại trạm chiết nạp. Nitơ Lỏng được phân phối bằng bình 175L, ISO tank hay bơm trực tiếp tại nhà máy.

Quý Khách hàng có nhu cầu vui lòng liên hệ:

CÔNG TY TNHH FAVIGAS

Địa chỉ: Số 66, Đường DT741, P. Hoà Lợi, Tx. Bến Cát, Tỉnh Bình Dương

Hotline: 0961 061 680

Email: sales@favigas.com.vn

Website: https://favigas.com.vn