propriétés physiques

l’azote liquide (N2 liq) est un liquide incolore, inodore et inerte. Son point d ‘ébullition est de –195,8°C. Son volume d’expansion (à 15 °C , 1 atm) est de 682,1 (1 litre d’azote liquide dégage 682,1 litre d’azote gazeux). La densité du liquide est de 0,807g/cm³ (à 1 atm).

le gaz produit par vaporisation de N2 liq. est inerte, non toxique. Il est plus léger que l’air à température ambiante et plus lourd dès qu’on refroidit.

usage en laboratoire

- en chimie, N2 liq. est utilisé dans les vases Dewar, pour refroidir les pièges des pompes à palette (obtention de pression réduite) ou pour réaliser des bains basse température (ex : n-octane/N2 = -56°C, n-pentane/octane= -131 °C)
- en cristallographie, N2 liq sert pour congeler et conserver les cristaux, pour réaliser les structures RX (enregistrement) et également en microscopie électronique.

- en biologie, N2 liq. est utilisé couramment pour la congélation et le stockage d’échantillons biologiques (biologie moléculaire, cellulaire, ….), pour la congélation d’organes isolés, la préparation de tranches d’organes (histologie, anatomie pathologique, biologie animale, végétale, ….)

risques liés à son utilisation

-des gelures sérieuses peuvent survenir en cas de contact prolongé avec la peau (aggravées si adhésion)

-des projections dans les yeux lors du transfert à l’air libre

-des projections d’éclats de verre ou autre due à la fragilisation des matériaux à -basse température

-des explosions dues :

• à l’emprisonnement de N2 liq. dans volume clos (augmentation de la pression possible jusqu’à 700 bars)
• à la mise en contact de liquide " chaud " avec N2 liq.(explosion de vapeur)
• à l’ enrichissement en oxygène de N2 liq. laissé en contact avec l’air ambiant sur une surface refroidie. le N2 liq.est incolore : lorsque sa coloration devient bleue, il y a enrichissement du milieu en oxygène liquide (O2 liq.) : si la concentration en O2 liq. >8 % il y a risques d’explosions en cas de réchauffement (Tebullition O2 liq.= -183°C) car l’oxygène est un oxydant puissant et va réagir violemment avec tout réducteur en contact (par ex graisse de robinet)
• un risque majeur et qui entraîne des décès périodiquement est l’asphyxie par anoxie. la concentration en O2 est de 21 % dans l’air que nous respirons : le versement accidentel de N2 liq. dans un local confiné va provoquer un déplacement de l’oxygène : on va avoir une accumulation dans les points bas et des signes précurseurs d’une insuffisance en oxygène vont apparaître à partir de [O2] < 16 % (nausées, troubles de la coordination, perte de connaissance). si [O2]< 8-10% il y a coma rapide puis mort par anoxie.

mesures de prévention à prendre :

• garder en permanence des lunettes de protections et des gants spéciaux lors du transvasement d’ N2 liq ; se placer derrière un écran de protection si possible.
• n’utiliser que des matériaux et des récipients cryogéniques adaptés à –196°C et propres. Maintenir le contenu à refroidir (vase Dewar) dans une enveloppe stable et solide
• vérifier que toutes les canalisations contenant N2 liq sont calorifugées et que les containers à N2 liq sont obturés correctement (attention à la condensation de la vapeur d’eau en glace)
• prévoir des dispositifs de sécurité contre les surpressions
• vérifier la ventilation du local où sont manipulés de grandes quantités de N2 liq (congélation, transvasement, ….). Prévoir une ventilation permanente + auxiliaire + oxygènomètre de contrôle (alarme si [O2]< 18%)
• ne pas transporter N2 liq dans un véhicule non adapté ni dans l ‘ascenseur (utiliser le monte-charge et ne pas voyager avec le container)
• ne pas stocker, ni réalimenter en N2 liq de containers en chambre froide (- 196 °C à 4°Cou 20°C n’influe pas sur la vitesse d’évaporation).

premiers secours :

• réchauffer sous un courant d’eau tiède les parties atteintes du corps (éviter un réchauffement brutal)
• en cas de projection dans l’œil, laver abondamment à l’eau tiède 15 min : assurer une prise en charge et un suivi médical.
• en cas d’asphyxie amener rapidement la victime en atmosphère normale, en se protégeant soi-même (appareil respiratoire), alerter les pompiers, suivant le cas administrer de l’oxygène avec un respirateur ou commencer la respiration artificielle.

conclusion : l’usage de N2 liq dans les laboratoires de recherche est courante et ses risques sont banalisés, soyons tous vigilants car si des incidents (projections avec brûlures, ….) arrivent fréquemment, des accidents mortels surviennent périodiquement à travers le monde du travail (pour plus d’infos voir les archives des sociétés Air Liquide ou Messer France).

sites à consulter :

www.bbk.ac.uk/so/liqn2.htm

www.chm.bris.ac.uk/safety/Initcry.htm

Florence Hibert

kotzyba@bioorga.u-strasbg.fr