液氮

液氮（Liquid Nitrogen，简称 LN₂）是氮气的液态形式，在常压下冷却至沸点 -196℃（77K） 以下时形成。它是低温技术和工业中应用最广泛的低温液体之一。以下是关于液氮的详细介绍：

主要特性

1. 物理性质：

   • 颜色：无色透明（液态）。

   • 密度：约 0.808 g/cm³（沸点下），比气态氮（1.25 g/L，标准状态）密度高约 600倍。

   • 沸点：-196℃（1个大气压下）。

   • 凝固点：-210℃（进一步冷却会形成固态氮）。

2. 化学性质：

   • 惰性气体，常温下化学性质稳定，不支持燃烧。

   • 在高温或放电条件下可与锂、镁等活泼金属反应生成氮化物。

制备方法

通过 空气分馏法（与液氧类似）：

1. 空气压缩、净化并液化。

2. 利用氮气（沸点 -196℃）和氧气（沸点 -183℃）的沸点差异分馏。

3. 液态氮被分离并储存于绝热容器中。

应用领域

1. 低温冷冻：

   • 食品工业（速冻海鲜、冰淇淋等）。

   • 生物样本保存（细胞、精子、胚胎的冷冻）。

2. 医疗：

   • 冷冻手术（如去除皮肤疣、肿瘤）。

   • 医疗器械的低温处理。

3. 工业：

   • 超导材料冷却（如MRI磁体需液氮维持低温）。

   • 金属冷处理（提高硬度和耐磨性）。

   • 化工中的惰性保护气氛。

4. 科研与教育：

   • 低温物理实验（超导、量子研究）。

   • 演示“莱顿弗罗斯特效应”等趣味实验。

5. 其他：

   • 舞台烟雾效果（液氮汽化产生白色雾气）。

安全注意事项

1. 极端低温：

   • 直接接触会导致严重冻伤（比液氧更危险，因沸点更低）。

   • 操作时需佩戴防冻手套和护目镜。

2. 窒息风险：

   • 液氮汽化后体积膨胀约 696倍，在密闭空间中可能置换氧气，引发窒息。

3. 储存与运输：

   • 使用杜瓦瓶或真空绝热容器。

   • 避免完全密封（防止压力累积爆炸）。

4. 物理危险：

   • 快速汽化可能导致容器喷射或爆炸（如倒入狭窄管道时）。

有趣事实

• 液氮的“沸腾”现象在常温下看起来像“白雾”，其实是空气中的水蒸气遇冷凝结。

• 将液氮倒入热水会产生剧烈的“云雾爆炸”效果（非化学反应，仅为物理汽化）。

• 某些美食餐厅用液氮制作分子料理（如瞬间冷冻冰淇淋）。

与液氧的对比