LN2：液体窒素は危険か？

LN2：液体窒素は危険か？

液体窒素は冷却剤として多くの用途で使われており、甘いアイスクリームや学校/大学で最もかっこいい科学プロジェクトの準備も含まれています。 しかし、それは本当に安全なのでしょうか？

液体窒素 (LN2) とは？

窒素は、土壌、海、空気に自然に存在する共通の化学元素である。 液体窒素は、分留というプロセスで化学的に製造された窒素の液状化したものです。 共有結合を持つ2つの窒素原子（N2）で構成されている。 液体窒素は、LN、LN2またはLINとも表記される。 極めて低温で、食品や医薬品の保存に使われる。 常圧では、液体窒素は -195.8o C (77K または -320.4 F) で沸騰し始めます。

極寒の性質に関連する魅力的な視覚的デモンストレーションを作成するために窒素液体を使用する科学博物館をよく目にします。 例えば、マシュマロを液体窒素に浸して瞬時に凍らせ、実演者がハンマーで叩き割って破片にします。

液体窒素はどのように保管されるのか？ これは二重壁になっており、壁と壁の間は真空で断熱されています。 このフラスコは、圧力が危険なレベルまで上がらないように、容器からガスを逃がすための通気孔が設けられている。

Dewar flask(Photo Credit : Cjp24/Wikimedia Commons)

Dangers of Liquid Nitrogen

液体窒素を扱う際には、非常に注意が必要で、使用前にすべての安全予防措置を取らなければならない。

凍傷

前述のように、窒素は沸点が極めて低い。 しかも、沸騰して気体にならないように、専用の断熱容器（デュワーフラスコ）に入れて保存されています。 しかし、液体窒素を誤って素肌に落とすと、皮膚に触れた量にもよりますが、凍傷になる可能性があります。 液体窒素は皮膚から熱を吸収し、急速に沸騰し始めます。液体から気体への移行期には非常に大きな圧力が発生し、皮膚組織に深刻なダメージを与えます。

さらに悪いのは、液体窒素の入った容器に自分の指を入れてしまうことでしょう。 王立化学会のフェローであるジョン・エムズリーによると、もしこれをやったら、指はもろい岩になってしまい、手のひらから完全に落ちてしまうかもしれないそうです

窒息

窒素は液体と気体の膨張比が1:694と非常に大きく、液体窒素を使用するときは適切な安全装置を身につけることが絶対的に重要なのです。 これは、たとえ少量の液体窒素であっても、沸騰して高密度の窒素ガス雲となり、あっという間に部屋を窒素ガスで満たすことができることを意味します。 気体化すると、窒素が空間を急速に充満し始めるので、相対的に酸素の量が減少する。 その結果、窒息してしまうことがあるのです。 冷たい窒素ガスは空気より重いので、液体窒素を使う地上での作業は窒息の危険が最も高い。 さらに、窒素が蒸発するときに、周辺の有機物を激しく酸化させる危険性もあります。

エジンバラで液体窒素を扱っていた研究員のジェームス・グラハムも窒息死するなど、窒息による死亡例が何例かあります。

液体窒素を飲んでしまったら？

液体窒素の取り扱いに少しでも注意を怠ると、不適切な換気と相まって窒息につながることがわかったところで、この凍る液体を飲んでしまったらどうでしょう？

液体窒素を一滴でも口にすれば命に別状はないかもしれませんが、普通の飲み物のようにガブ飲みすれば、口や食道、胃に深刻なダメージを与えることになります。 液体窒素を飲むと、気化して窒素ガスになり、ものすごい圧力がかかり、ガスが体外に逃げられなくなります。 この圧力によって、胃の中の重要な臓器に穴が開いてしまうのです。

インドのある男性が誤って液体窒素を飲んでしまい、胃に穴が開いてしまったそうです。 この男性は液体窒素を飲んだ後、腹部に耐え難い痛みを感じ、息苦しくなる感覚を味わいました。 すぐに病院に運ばれた彼は、医師から胃に穴が開いていることを発見された。 医師によると、液体窒素が気化してガスになったとき、括約筋が閉じていたため、N2ガスの逃げ道がなかったのだという。 この逃げ道がないために、胃に穴が開いてしまったのだ。 心拍数、血圧、酸素飽和度も正常範囲から大きく外れていた。 幸運にも、医師は胃の損傷部分を取り除き、残りを小腸につなぐことで彼を救うことができました。

要するに、液体窒素の入った容器を開ける、安全装置なしで不適切に使う、愚かにもそれを飲み干そうとするなど、事前対策や知識なしに決して作業してはならないということです。