Diazote

équation[4] : $\rho =3.2091/0.2861^{(1+(1-T/126.2)^{0.2966})}$
Masse volumique du liquide en kmol·m^-3 et température en kelvins, de 63,15 à 126,2 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
63,15	−210	31,063	0,8702
67,35	−205,8	30,42895	0,85244
69,46	−203,7	30,10489	0,84336
71,56	−201,59	29,77585	0,83414
73,66	−199,49	29,44153	0,82478
75,76	−197,39	29,10159	0,81525
77,86	−195,29	28,75563	0,80556
79,96	−193,19	28,40323	0,79569
82,07	−191,09	28,04391	0,78562
84,17	−188,98	27,67712	0,77535
86,27	−186,88	27,30225	0,76485
88,37	−184,78	26,9186	0,7541
90,47	−182,68	26,52537	0,74308
92,57	−180,58	26,12162	0,73177
94,68	−178,48	25,70628	0,72014

T (K)	T (°C)	ρ (kmol·m^-3)	ρ (g·cm^-3)
96,78	−176,37	25,27806	0,70814
98,88	−174,27	24,83545	0,69574
100,98	−172,17	24,3766	0,68289
103,08	−170,07	23,89926	0,66951
105,18	−167,97	23,40063	0,65555
107,29	−165,87	22,87715	0,64088
109,39	−163,76	22,32416	0,62539
111,49	−161,66	21,73542	0,6089
113,59	−159,56	21,10221	0,59116
115,69	−157,46	20,41175	0,57181
117,79	−155,36	19,64393	0,55031
119,9	−153,26	18,76395	0,52565
122	−151,15	17,70125	0,49588
124,1	−149,05	16,26236	0,45557
126,2	−146,95	11,217	0,31423

Pression de vapeur saturante

1 atm (−195,8 °C)[3]

équation[4] : $P_{vs}=exp(58.282+{\frac {-1084.1}{T}}+(-8.3144)\times ln(T)+(4.4127E-2)\times T^{1})$
Pression en pascals et température en kelvins, de 63,15 à 126,2 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	P (Pa)
63,15	−210	12 508
67,35	−205,8	25 723,45
69,46	−203,7	35 577,59
71,56	−201,59	48 184,42
73,66	−199,49	64 031,18
75,76	−197,39	83 637,54
77,86	−195,29	107 551,97
79,96	−193,19	136 348,25
82,07	−191,09	170 622,28
84,17	−188,98	210 989,32
86,27	−186,88	258 081,72
88,37	−184,78	312 547,23
90,47	−182,68	375 047,83
92,57	−180,58	446 259,15
94,68	−178,48	526 870,41

T (K)	T (°C)	P (Pa)
96,78	−176,37	617 584,89
98,88	−174,27	719 120,88
100,98	−172,17	832 213,04
103,08	−170,07	957 614,16
105,18	−167,97	1 096 097,28
107,29	−165,87	1 248 458,14
109,39	−163,76	1 415 517,87
111,49	−161,66	1 598 125,98
113,59	−159,56	1 797 163,56
115,69	−157,46	2 013 546,67
117,79	−155,36	2 248 229,99
119,9	−153,26	2 502 210,55
122	−151,15	2 776 531,76
124,1	−149,05	3 072 287,54
126,2	−146,95	3 390 600

Point critique

−147,1 °C, 33,5 atm, 3,216 dm³·kg^-1[3]

Point triple

−210,05 °C, 0,127 atm[3]

Vitesse du son

336,96 m·s^-1 (101,325 kPa, 0 °C)[3]

Thermochimie

Δ_vapH°

5,57 kJ·mol^-1 (1 atm, −195,79 °C)[5]

C_p

équation[4] : $C_{P}=(281970)+(-1.2281E4)\times T+(248.00)\times T^{2}+(-2.2182)\times T^{3}+(7.4902E-3)\times T^{4}$
Capacité thermique du liquide en J·kmol^-1·K^-1 et température en kelvins, de 63,15 à 112 K.
Valeurs calculées :

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
63,15	−210	55 930	1 997
66	−207,15	56 113	2 003
68	−205,15	56 292	2 009
69	−204,15	56 392	2 013
71	−202,15	56 607	2 021
72	−201,15	56 722	2 025
74	−199,15	56 962	2 033
76	−197,15	57 215	2 042
77	−196,15	57 347	2 047
79	−194,15	57 624	2 057
81	−192,15	57 923	2 068
82	−191,15	58 084	2 073
84	−189,15	58 434	2 086
85	−188,15	58 626	2 093
87	−186,15	59 055	2 108

T (K)	T (°C)	C_p $({\tfrac {J}{kmol\times K}})$	C_p $({\tfrac {J}{kg\times K}})$
89	−184,15	59 559	2 126
90	−183,15	59 844	2 136
92	−181,15	60 497	2 160
94	−179,15	61 279	2 187
95	−178,15	61 727	2 203
97	−176,15	62 756	2 240
98	−175,15	63 344	2 261
100	−173,15	64 690	2 309
102	−171,15	66 292	2 366
103	−170,15	67 201	2 399
105	−168,15	69 260	2 472
107	−166,15	71 677	2 559
108	−165,15	73 034	2 607
110	−163,15	76 076	2 716
112	−161,15	79 600	2 841

Propriétés électroniques

1^re énergie d'ionisation

15,580 8 eV (gaz)[6]

Constante diélectrique

1,454 (−203 °C),

1,0005480 (20 °C, 101,325 kPa, gaz)[3]

Propriétés optiques

Indice de réfraction

n_{D}^{25}

1,000 273 2 (101,325 kPa)[3]

Précautions

SGH

Attention

SIMDUT[7]

A,

NFPA 704

réfrigéré, liquide cryogénique[8]:

20
1066

22
1977

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Dans les conditions normales de température et de pression, les molécules de diazote forment un gaz incolore, composant 78 % de l'air.

Au XXI^e siècle, le diazote est généralement obtenu par liquéfaction de l'air, dont il est le principal constituant avec une concentration de 78,06 % en volume et de 75,5 % en masse, suivie d'une distillation fractionnée.

Production

Le diazote atmosphérique peut être converti en ammoniac grâce au procédé Haber-Bosch. L'ammoniac ainsi produit sert surtout à la fabrication d'engrais[9].

L'extraction du diazote hors de l'air peut entre autres être réalisée au moyen de membranes semi-perméables alimentées en air comprimé. Ces membranes sont composées de faisceaux de fibres d'oxyde polyphénilique creuses à enveloppe perméable enduites d'une couche de 40 nm.

La pureté du diazote produit par une membrane dépend du débit demandé : par exemple, l'obtention d'une pureté de 95 % permet des débits allant jusqu'à 5 000 Nm³/h, alors qu'une production d'azote à 99,5 % ne permet que 0,5 Nm³/h.

Une autre méthode pour produire de diazote à partir d'air comprimé est par adsorption : ce type de générateur d'azote est composé d'un système symétrique de réservoirs remplis d'un tamis moléculaire à base de carbone (CMS). L'air comprimé passe au travers de la colonne « en ligne » et durant ce passage l'O₂ et les autres gaz atmosphériques sont absorbés. Le gaz restant est du diazote prêt à être utilisé. Après un temps préréglé, le cycle s'inverse, la colonne « en ligne » passe en mode régénération pour relibérer les gaz capturés et les relâcher dans l'atmosphère (pureté jusqu'à 10 ppm d'O₂).

Fixation biologique

Plusieurs bactéries sont capables de fixer le diazote moléculaire de l'air, première étape avant de pouvoir l'incorporer dans des molécules organiques comme les protéines ou les bases nucléiques constitutives des acides nucléiques support de l'hérédité comme l'ADN et l'ARN. On rencontre notamment ces bactéries en symbiose dans les racines des plantes de la famille des fabacées.

Stabilité

Le diazote, caractérisé par la présence d'une liaison covalente triple (une liaison σ et deux liaisons π), est une molécule très stable qui est pour cette raison utilisée comme gaz inerte pour remplacer l'atmosphère en synthèse chimique. Le diazote ne réagit directement qu'avec le lithium et le magnésium pour former les nitrures correspondants Li₃N et Mg₃N₂.

La stabilité de la molécule de diazote est la force motrice, l'origine de l'instabilité, voire de l'explosivité des composés pouvant libérer une molécule de diazote : azotures, sels de diazonium, azodicarbonamide, etc.

Utilisation

Comme fluide frigorigène, le diazote porte la dénomination « R728 » dans la nomenclature des réfrigérants, régie par la norme 34-1992 d'ANSI/ASHRAE et approuvée par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC). Il est notamment employé dans les domaines suivants.

L'azote non liquide est utilisé comme gaz cryogénique.
Le diazote gazeux est utilisé comme atmosphère inerte pour protéger des produits (sodium, composés organiques, par exemple vins et viandes), des objets ou des contenants (citernes) de l'oxydation, de la corrosion, des insectes, des champignons, etc.
Le diazote sert à ajuster la composition des mélanges respiratoires dans les caissons de décompression ou les bouteilles de plongée sous-marine.
Autres usages :
- pesticide doux pour éliminer par asphyxie les vers du bois ou certains organismes (exemple : petite vrillette) ayant colonisé des objets anciens fragiles (cadres, sculptures et objets de bois, incunables, parchemins, gravures, etc.) ;
- gaz de gonflage des accumulateurs hydrauliques en raison de sa passivité vis-à-vis des huiles ;
- agent de lutte contre les incendies : allié à 50 % d'argon et parfois avec du dioxyde de carbone, il est présent dans certaines installations d'extinction automatique à gaz protégeant des salles informatiques ou des stockages particuliers ne devant pas être endommagés par de la poudre ou de l'eau. Conservé dans des bonbonnes métalliques sous une pression d'environ 200 bars, il est libéré dans un local où un début d'incendie a été détecté. Le volume de diazote injecté remplace une partie de l'atmosphère de la pièce et entraîne une chute du taux d'oxygène dans l'air. Le niveau généralement retenu de 15 % de comburant interrompt le phénomène de combustion sans effet létal sur la respiration humaine ;
- gaz de gonflage de pneumatiques. Bien que l'air contienne déjà 78 % de diazote, certains professionnels de l'aviation, de l'automobile ou de la Formule 1, par exemple, augmentent cette proportion dans les pneumatiques jusqu'à atteindre de l'azote presque pur. Ce gaz, ayant la propriété d'être inerte et stable, conserve une pression plus constante même en cas d'échauffement intense du pneumatique. De plus, il fuit plus difficilement[10].

Le diazote, contrairement aux gaz inhibiteurs chimiques halogénés et aux CFC ne présente a priori aucun effet nocif pour l'environnement (pas d'impact sur l'effet de serre, ni sur la couche d'ozone). Mais il requiert des réservoirs volumineux, des canalisations adaptées et des mesures constructives pour faire face à la détente brutale d'un équivalent de 40 à 50 % du volume protégé.

Sécurité

Risque d'anoxie : le cas le plus fréquemment rencontré est celui de personnes pénétrant dans des réservoirs remplis d'azote sans s'en apercevoir, du fait que ce gaz est inodore et ne provoque pas de sensation de suffocation (causée par l'excès de dioxyde de carbone, et non par l'absence d'oxygène). Ces personnes sont alors prises de malaises, perdent connaissance, et, si on ne les retire pas très rapidement de cette situation, succombent. Il est nécessaire de vérifier la présence d'une proportion suffisante d'oxygène dans de tels espaces confinés avant d'y pénétrer, ou de s'équiper d'un appareil respiratoire autonome.

Référence ONU pour le transport de matières dangereuses

Nom (français) : azote comprimé
- Classe : 2
- numéro : 1066

Nom (français) : azote liquide réfrigéré
- Classe : 2
- numéro : 1977

Masse molaire du diazote 28,0 g mol⁻¹

Notes et références

AZOTE (GAZ COMPRIME) et AZOTE (LIQUEFIE), Fiches internationales de sécurité chimique
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
« Nitrogen », sur Hazardous Substances Data Bank (consulté le 2 mars 2010)
(en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
(en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
« Azote » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009
« Office of Radiation, Chemical & Biological Safety (ORCBS) » (consulté le 21 avril 2009)
Voir par exemple (en) Stephen A. Lawrence, Amines. Synthesis, Properties and Applications, Cambridge University Press, 2006, 384 p. (ISBN 978-0-521-02972-8, lire en ligne), « An introduction to the amines ».
Pourquoi gonfler ses pneus à l’azote ?, Norauto (consulté en septembre 2017).

Voir aussi

Articles connexes

Portail de la chimie

Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.

[ICSC-1] AZOTE (GAZ COMPRIME) et AZOTE (LIQUEFIE), Fiches internationales de sécurité chimique

[2] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[HSDB-3] « Nitrogen », sur Hazardous Substances Data Bank (consulté le 2 mars 2010)

[Perry’s-4] (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill, 1997, 7^e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50

[HbkChmPhys90ed-5] (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)

[ouvrage-6] (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, 2008, 89^e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205

[Reptox-7] « Azote » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009

[lien-8] « Office of Radiation, Chemical & Biological Safety (ORCBS) » (consulté le 21 avril 2009)

[9] Voir par exemple (en) Stephen A. Lawrence, Amines. Synthesis, Properties and Applications, Cambridge University Press, 2006, 384 p. (ISBN 978-0-521-02972-8, lire en ligne), « An introduction to the amines ».

[10] Pourquoi gonfler ses pneus à l’azote ?, Norauto (consulté en septembre 2017).