TP Présentation azote liquide

AZOTE Liquide
Découvrir les caractéristiques de l’Azote liquide :
Histoire, propriétés, applications et risques
Qu'est-ce que l'azote ?
L'azote (ou plutôt le diazote d'après les chimistes: N2) est un gaz très abondant
sur Terre. Il constitue environ 78% de l'air que l'on respire. Il est donc
totalement inoffensif, n'intervient pas dans les combustions (au contraire
du dioxygène) et est finalement assez peu réactif.
Représentation de Lewis de la
molécule de diazote N2
L’histoire de l’azote :
L'azote fut découvert en 1772 par Daniel Rutherford, mais c'est Lavoisier qui,
en 1786, l'isola et lui donna son nom « Azote », dérivé du grec « azotikos », ce
qui signifie "absence de vie", en référence au fait que, contrairement au
dioxygène, il n'est pas nécessaire à la vie.
En 1790, le chimiste Jean-Antoine Chaptal proposa le nom latin « nitrogenium »
du grec nitron, nom ancien du salpêtre (nitrate de potassium) et gennân,
« engendrer ». Ce nom « nitrogène » donna le symbole « N » qui fut choisi au
XIXe siècle.
Antoine Laurent de Lavoisier
(1743–1794) chimiste français
Comment obtenir de l'azote liquide?
On obtient l'azote liquide par distillation fractionnée de l'air.
Par refroidissement, mais surtout par compression (à savoir qu'en
diminuant la pression d'un gaz, on peut abaisser sa température).
Le but étant de rapprocher les molécules et de les ralentir. On finit
alors par se retrouver avec un liquide constitué par un mélange
d'azote, d'oxygène et de tous les gaz présents dans l'air. Pour ne
récupérer que l'azote, il faut distiller le mélange liquide.
Propriétés essentielles :
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Incolore, inodore, ininflammable.
Température d'ébullition de l'azote vaut -196°C.
Température de solidification de l’azote vaut -210 °C.
Un litre d'azote liquide se transforme en 640 litres de gaz.
Principe de la distillation fractionnée de l’air
Comment conserver de l’azote liquide?
Pour conserver ce liquide susceptible de s'évaporer en se
réchauffant, on utilise un vase Dewar.
Le vase Dewar doit son nom au physicien écossais Sir James
Dewar. Ce vase se présente sous la forme d'une bouteille en
verre ou en métal, en double-couche. Il peut être vu comme
deux bouteilles à paroi mince imbriquées l'une dans l'autre.
L'espace étroit entre ces deux bouteilles est vide, le quasiPrincipe de fonctionnement d’un Dewar
vide empêche les transferts de chaleur (isolation).
Vase Dewar
La surface intérieure et externe de la bouteille intérieure, ont un enduit
réfléchissant métallique ou semblable pour empêcher la chaleur d'être transmise
par radiation. Dewar a employé de l'argent à cette fin.
Les applications de l’azote liquide :
-L’industrie : L’azote est utilisé pour l’inertage, afin de protéger les matières
premières inflammables de l’oxygène.
-L’agro-alimentaire: l’azote est utilisé comme atmosphère protectrice.
-L’environnement : Gonfler les pneus à l’azote plutôt qu’à l’air permet de
maintenir leur pression plus longtemps.
-La santé : refroidir les cellules vivantes (cellules du sang, cellules reproductrices,
embryons, moelle osseuse…). En dermatologie pour « brûler » les verrues.
-La science : La supraconductivité …
Les risques et précautions liés à la manipulation de l’azote liquide :
Expériences avec de l’azote liquide :
1. Ballon réduit et auto-gonflé
Plongeons un ballon fermé, rempli d'air, dans de l'azote liquide, liquide très froid (-196°C).
Le ballon rétrécit .On observe ensuite la présence d'un liquide dans le ballon. Ce liquide est
essentiellement constitué d'oxygène et d'argon, principaux composants de l’air. Pour une même
masse, un liquide occupe un volume plus faible qu'un gaz. Une fois le ballon sur table, il retrouve son
volume initial par dilatation.
2. Glace à l'azote liquide :
-Ingrédients : 1 litre de crème - 1 litre d'azote liquide-20 g de
sucre -sirop.
-Préparations :
1. Mélanger la crème, le sucre et le sirop.
2. Verser l'azote liquide dans le mélange précédent.
Attention: il faut déguster avec précautions, aux risques de ce
brûler la bouche.
3. La banane- marteau :
En plongeant la banane dans l’azote liquide elle gèle à cause de la basse température de l’azote
(-196°).La banane durcit et on peut même l’utiliser comme marteau!