LN2: Veszélyes-e a folyékony nitrogén? Mi történik, ha folyékony nitrogént iszik?
- Mi a folyékony nitrogén (LN2)?
- A folyékony nitrogén veszélyei
- Mi történik, ha folyékony nitrogént iszik?
A folyékony nitrogént számos alkalmazásban használják hűtőközegként, beleértve a zamatos fagylaltok és a legmenőbb tudományos projektek elkészítését az iskolában/egyetemen. Azonban vajon tényleg biztonságos? Derítsük ki!
Folyékony nitrogént töltő férfi (Képhitel: Flickr)
Mi a folyékony nitrogén (LN2)?
A nitrogén egy gyakori kémiai elem, amely természetes módon előfordul a talajban, az óceánban és a levegőben. A folyékony nitrogén a nitrogén cseppfolyósított formája, amelyet kémiailag frakcionált desztillációnak nevezett eljárással állítanak elő. Két, kovalens kötéssel rendelkező nitrogénatomból áll (N2). A folyékony nitrogént LN, LN2 vagy LIN néven is jelölik. Rendkívül hideg, és élelmiszerek és gyógyszerek tartósítására használják. Normál nyomáson a folyékony nitrogén -195,8oC-on (77K vagy -320,4 F)
A tudományos múzeumokban gyakran láthatunk nitrogénfolyadékot a rendkívüli hideg tulajdonságaival kapcsolatos csábító vizuális bemutatók létrehozására. Például a szaloncukrokat folyékony nitrogénbe lehet mártani, és azonnal megfagynak, majd a demonstrálók kalapáccsal szilánkokra törik őket.
Hogyan tárolják a folyékony nitrogént?
A folyékony nitrogént speciális szigetelt tartályokban, úgynevezett Dewar-lombikokban tárolják. Ezek olyan duplafalú tartályok, amelyek falai között szigetelő vákuum van. Ezek a lombikok szellőztetőkkel vannak ellátva, hogy a gáz távozhasson a tartályból, elkerülendő a veszélyes szintre emelkedő nyomást. A Dewar-lombik kialakításától függően a folyékony nitrogén néhány órától akár több hétig is tárolható.
Dewar-lombik(Photo Credit : Cjp24/Wikimedia Commons)
A folyékony nitrogén veszélyei
A folyékony nitrogénnel való munka során a felhasználóknak rendkívül óvatosnak kell lenniük, és a használat előtt minden biztonsági óvintézkedést meg kell tenniük. Nézzük meg közelebbről, mi történik, ha meggondolatlanul próbáljuk használni a folyékony nitrogént.
Fagyás
Amint már említettük, a nitrogénnek rendkívül alacsony a forráspontja. Ráadásul speciális, szigetelt tartályban (Dewar-lombik) tárolják, hogy ne forrjon gázzá. Ha azonban véletlenül folyékony nitrogént cseppentünk a csupasz bőrünkre, az valószínűleg fagyási sérüléseket okoz, amelyek súlyossága a bőrrel érintkező folyékony nitrogén mennyiségétől függ. Az érintkezéskor a folyékony nitrogén elnyeli a hőt a bőrből, és gyorsan forrni kezd – a folyadékból gázzá válás átmeneti fázisa hatalmas nyomást generál, ami súlyosan károsíthatja a bőrszövetet.
Fagyott ujjak (Photo Credit : Winky from Oxford/Wikimedia Commons)
Mi még rosszabb lenne, ha az ujjait a folyékony nitrogénnel töltött tartályba tenné. John Emsley, a Királyi Kémiai Társaság munkatársa szerint, ha ezt tennéd, az ujjaid törékeny kővé válnának, és akár teljesen le is eshetnének a tenyeredről! Ezért elengedhetetlenül fontos, hogy megfelelő védőfelszerelést viseljünk, amikor folyékony nitrogént használunk.
Fulladás
A nitrogénnek óriási, 1:694-es folyadék-gáz tágulási aránya van. Ez azt jelenti, hogy már kis mennyiségű folyékony nitrogén is sűrű nitrogéngáz-felhővé forrhat, amely gyorsan megtöltené a helyiséget nitrogéngázzal. Gázzá alakulva az oxigén relatív mennyisége csökken, ahogy a nitrogén elkezdi gyorsan kitölteni a teret. Ez fulladáshoz vezethet. A földön folyékony nitrogénnel dolgozó embereknél a legnagyobb a fulladás veszélye, mivel a hideg nitrogéngáz nehezebb, mint a levegő. Továbbá, ahogy a nitrogén elpárolog, fennáll a veszélye a közelben lévő szerves anyagok erőszakos oxidációjának.
Már többször előfordult fulladás okozta haláleset, köztük egy James Graham nevű laboratóriumi dolgozó, aki folyékony nitrogénnel végzett munka közben fulladásban halt meg Edinburgh-ban. Nyilvánvalóan biztosítani kell, hogy a folyékony nitrogénnel dolgozó területet megfelelően szellőztessék.
Mi van, ha folyékony nitrogént iszik?
Most már tudjuk, hogy a folyékony nitrogén kezelése során a nem megfelelő szellőztetéssel párosuló enyhe hanyagság is fulladáshoz vezethet, mi van akkor, ha megissza ezt a fagyasztó folyadékot?
Míg egy csepp folyékony nitrogén elkortyolása talán nem bizonyul halálosnak, a folyékony nitrogén normál italként való lenyelése súlyos károkat okozhat a szájban, a nyelőcsőben és a gyomorban. Ha ivással fogyasztjuk, a folyékony nitrogén nitrogéngázzá kezdene párologni, hatalmas nyomást gyakorolva, és a gáz nem találna módot arra, hogy távozzon a szervezetből. Ez a nyomás a gyomorban lévő létfontosságú szervek perforációját okozná.
Egy indiai férfi véletlenül folyékony nitrogént ivott, és végül lyuk keletkezett a gyomrában. Ez a férfi, miután folyékony nitrogént ivott, kínzó fájdalmat érzett a hasában, és a légszomj érzését tapasztalta. Azonnal kórházba szállították, ahol az orvosok megállapították, hogy lyuk keletkezett a gyomrában. Az orvosok elmondták, hogy amikor a folyékony nitrogén gázzá párolgott, az N2 gáznak nem volt menekülési útvonala, mivel a záróizom zárva volt. Ez a kilépési lehetőség hiánya vezetett a gyomrában lévő perforációhoz (lyuk). A szívritmusa, a vérnyomása és az oxigénszaturációja is messze a normális tartományon kívül volt. Szerencsére az orvosok úgy tudták megmenteni, hogy eltávolították a gyomor sérült részét, és a maradékot összekötötték a vékonybéllel.
A lényeg, hogy soha ne dolgozzunk folyékony nitrogénnel előzetes óvintézkedések és ismeretek nélkül, függetlenül attól, hogy kinyitunk-e egy tartályt, amelyben az van, használjuk-e helytelenül, biztonsági felszerelés nélkül, vagy ostoba módon megpróbáljuk elkortyolni!