Химия и Химики № 1 2013. Опыты с жидким азотом

Жидкий и твердый аргон

Благодаря низкой температуре кипения жидкий азот позволяет перевести в жидкое и даже в твердое состояние много веществ, которые при комнатной температуре являются газами.

Но одно дело - "легко сжижаемые газы": закись азота, диоксид азота, пропан-бутановая смесь, хлор или углекислый газ, совсем другое - аргон. Если первые газы можно перевести в жидкое состояние, используя охлаждающие смеси или повышенное давление, то для получения жидкого и твердого аргона нам понадобится жидкий азот.

Сравнение температур плавления и кипения наводит на размышления:

Температура кипения жидкого азота - минус 195.79°C
Температура кипения жидкого аргона - минус 185.85°C
Температура замерзания аргона - минус 189.35°C

Другими словами, с помощью жидкого азота вполне реально перевести аргон сначала в жидкое, потом - в твердое состояние, но это вам не спирт заморозить: температуры кипения азота и замерзания аргона отличаются всего на несколько градусов.

В пробном эксперименте (съемка видео не проводилась) для заморозки аргона собрали простенький прибор: стеклянная ловушка с двумя впаянными отводами (один с трубкой почти до дна), камера от баскетбольного мяча с краном (такие используют для отбора проб газа) и трубка с краном, присоединенная ко второму отводу (для продувки аргоном объема ловушки).

В камеру набрали аргон (диаметр около 22 см), продули "систему" аргоном (для вытеснения воздуха) и поместили ловушку в пенопластовый стакан с жидким азотом. Камера медленно уменьшалась в объеме. Со временем можно было увидеть сжижающийся аргон (если на мгновение поднять из азота ловушку). Жидкий аргон был похож на воду с небольшим количеством белых крупинок льда (влаги). Минут через пять камера полностью "сдулась" и создалось разрежение (это выяснилось, когда пробовали отсоединить кран).

В результате мы получили жидкий аргон (количество - с чайную ложку). Далее аргон замерз: образовался лед - белый кристаллический, похожий на водяной. Однако стоит вынуть ловушку из жидкого азота, как секунды через 2-3 твердый аргон тает. Жидкий же аргон первое время не кипит, но наблюдать за ним неудобно, т.к. стекло быстро покрывается инеем.

Во время съемок мы решили обойтись обычной пробиркой, закрытой пробкой с газоотводной трубкой. Источником аргона так же служила камера от мяча. Пробирку охлаждали в стакане с жидким азотом. В результате удалось заснять жидкий и твердый аргон, а также капли жидкого аргона на поверхности кафельной плитки (сфероидальное состояние). Получилось не очень фотогигиенично, но увидеть можно.

Смотреть Видео (24 Мб, .avi )