窒素の沸点は？融点との違いや液体窒素の特性も解説【公的機関のリンク付き】

窒素の沸点は何度なのか、気になったことはありませんか？

理科の授業や産業の現場など、さまざまな場面で登場する窒素ですが、その物理的な性質について詳しく知る機会は意外と少ないものです。

窒素の沸点を正しく理解することは、液体窒素の取り扱いや科学的な知識の向上にも直結します。

本記事では「窒素の沸点は？融点との違いや液体窒素の特性も解説【公的機関のリンク付き】」というテーマで、窒素の沸点・融点・液体窒素の特性までわかりやすくまとめました。

公的機関のデータも参照しながら解説していきますので、ぜひ最後までご覧ください。

窒素の沸点はマイナス195.79℃｜大気圧下における基本データ

それではまず、窒素の沸点について結論からお伝えしていきます。

窒素（N₂）の沸点は、標準大気圧（1atm）のもとでマイナス195.79℃（約77.36K）です。

これは、液体状態の窒素が気体へと変化する温度を指しており、非常に低温であることが特徴といえます。

日常生活で経験するような温度とはかけ離れており、この極低温の性質が液体窒素のさまざまな用途を生み出す根拠となっています。

沸点とは、液体が沸騰して気体に変わるときの温度のことです。

水の場合は100℃が沸点として広く知られていますが、窒素の沸点はそれよりもはるかに低い値を示しています。

この極端な低温特性が、液体窒素を特殊な冷却剤として活用できる理由のひとつです。

沸点と気化の仕組み

沸点とは単に「熱くなる温度」ではなく、液体の蒸気圧が外部の気圧と等しくなる温度を意味します。

窒素の場合、標準大気圧のもとではマイナス195.79℃でこの条件が満たされるため、その温度で沸騰が起こります。

気圧が変化すれば沸点も変化するという点は、水と同様の原理です。

たとえば、高山のような低気圧の環境では沸点が下がり、加圧された環境では沸点が上がります。

標準状態と絶対温度の関係

物理化学の分野では、温度を摂氏（℃）だけでなく絶対温度（ケルビン：K）で表すことが一般的です。

窒素の沸点をケルビンで表すと約77.36Kとなります。

絶対温度は熱力学の計算において非常に重要であり、液体窒素を扱う科学実験や産業現場でもこの単位が用いられます。

窒素の沸点に関する公的データの参照先

窒素の物性値については、以下の公的機関のデータベースで確認することができます。

国際的に広く参照されているのは、米国標準技術研究所（NIST）のWebBookです。

NISTのデータベースには窒素の沸点・融点・密度・比熱など、多くの物性データが無料で公開されています。

参照URL（英語）： https://webbook.nist.gov/

また、国内では産業技術総合研究所（AIST）の物性データベース（SDBS）も信頼できる情報源です。

参照URL（日本語）： https://sdbs.db.aist.go.jp/

窒素の融点とは？沸点との違いをわかりやすく比較

続いては、窒素の融点と沸点の違いを確認していきます。

沸点と混同されやすい概念として「融点」があります。

窒素の融点はマイナス210.01℃（63.15K）であり、沸点とは約14℃の差があります。

融点とは固体が液体に変わる温度のことであり、沸点とは異なる相変化を指す点が重要です。

融点・沸点・気化の違いを整理

物質の状態変化には固体・液体・気体という三つの相があり、それぞれの変化には対応する温度があります。

窒素における各相変化を整理すると、以下のようになります。

変化の種類	変化の内容	窒素の温度（摂氏）	窒素の温度（ケルビン）
融点（融解点）	固体 → 液体	マイナス210.01℃	63.15K
沸点（沸騰点）	液体 → 気体	マイナス195.79℃	77.36K
臨界温度	液体と気体の区別がなくなる	マイナス146.96℃	126.19K

この表からわかるように、窒素は融点から沸点までの温度範囲（約14℃）においてのみ液体として存在します。

この範囲は水（融点0℃・沸点100℃）に比べて非常に狭い点が特徴的です。

融点と沸点のそれぞれの定義

融点と沸点はどちらも「相転移」に関わる温度ですが、その定義は明確に異なります。

融点は固体が液体に変わる温度（融解が起こる温度）であり、逆に液体が固体になる凝固点とほぼ一致します。

一方、沸点は液体が気体に変わる温度（沸騰が起こる温度）であり、気化が急激に進む境界点です。

どちらも外部の圧力条件によって変化するという点は共通しています。

窒素が固体になる条件

窒素が固体（固体窒素）になるには、マイナス210.01℃以下に冷却する必要があります。

固体窒素は白色の結晶状物質で、特殊な低温実験などで生成されることがあります。

通常の液体窒素はマイナス195.79℃前後で扱われることが多いため、固体窒素は液体窒素よりもさらに特殊な状態といえるでしょう。

一般的な産業用途や実験での使用において、固体窒素が登場するケースはほとんどありません。

液体窒素の特性と取り扱い上の注意点

続いては、液体窒素の特性と安全な取り扱いについて確認していきます。

液体窒素は沸点であるマイナス195.79℃以下に冷却することで得られる窒素の液体状態です。

その極低温の特性から、医療・食品・半導体・研究など幅広い分野で活用されています。

液体窒素の物理的・化学的特性

液体窒素にはいくつかの重要な特性があります。

まず、液体窒素は無色・無臭・不燃性であり、化学的に非常に安定した物質です。

反応性が低いため、酸化を防ぐ目的でも使われることがあります。

また、液体窒素は常温の空気に触れると急激に気化し、体積が大幅に膨張するという性質も持っています。

さらに、液体窒素の密度は約0.807g/mL（沸点時）であり、水よりも軽い性質を持っています。

液体窒素の主な用途

液体窒素はその低温特性を活かして、多くの分野で利用されています。

分野	具体的な用途
医療・バイオ	細胞・精子・卵子などの凍結保存、皮膚疾患の冷凍療法
食品	急速凍結、アイスクリームの製造、食材の鮮度保持
半導体・電子	素材の冷却処理、超電導体の冷却
研究・実験	低温実験、試料の冷却・保存
金属加工	金属部品の収縮嵌合（はめ合わせ）

このように、液体窒素は現代の産業・科学の各分野において欠かせない存在となっています。

液体窒素の危険性と安全対策

液体窒素は非常に有用な物質ですが、取り扱いを誤ると重大な事故につながる危険性があります。

安全対策として、液体窒素を使用する際は必ず換気のよい場所で作業し、保護手袋・保護メガネなどの適切な保護具を着用することが推奨されます。

厚生労働省の「酸素欠乏症等防止規則」では、酸素濃度が18％未満の環境での作業に関する規定が設けられています。

参照URL： https://www.mhlw.go.jp/

窒素の沸点・融点に関連する物性データ一覧

続いては、窒素のその他の物性データについても確認していきます。

沸点・融点以外にも、窒素にはさまざまな重要な物性値があります。

科学実験や産業利用において参考になる基本データを以下にまとめました。

窒素の基本物性まとめ

窒素（N₂）の主な物性データを一覧で確認してみましょう。

物性項目	数値	単位
分子量	28.014	g/mol
融点	マイナス210.01（63.15K）	℃（K）
沸点	マイナス195.79（77.36K）	℃（K）
臨界温度	マイナス146.96（126.19K）	℃（K）
臨界圧力	3.39	MPa
液体密度（沸点時）	約0.807	g/mL
気体密度（標準状態）	1.2506	g/L
大気中の体積比率	約78.09	％

窒素は大気の約78％を占める最も豊富な気体成分であり、私たちの身近に存在する物質です。

その一方で、液体や固体の状態になると極低温を必要とする特殊な物質へと変貌します。

窒素と他の物質の沸点比較

窒素の沸点を他の物質と比較することで、その低温特性をより具体的にイメージできます。

物質	沸点（摂氏）	特記事項
ヘリウム（He）	マイナス268.93℃	最も沸点が低い物質のひとつ
水素（H₂）	マイナス252.88℃	燃料電池・ロケット燃料に利用
窒素（N₂）	マイナス195.79℃	産業用冷却剤として広く普及
酸素（O₂）	マイナス182.96℃	医療・製鉄業に利用
二酸化炭素（CO₂）	マイナス78.46℃（昇華点）	ドライアイスとして使用
水（H₂O）	100℃	最も身近な液体

この比較から、窒素はヘリウムや水素よりも沸点が高く取り扱いが比較的容易であり、コストと性能のバランスに優れた低温冷却剤として広く選ばれていることがわかります。

臨界点と超臨界窒素について

窒素にはマイナス146.96℃・3.39MPaという臨界点が存在します。

この臨界点を超えた状態の窒素は「超臨界窒素」と呼ばれ、液体とも気体とも異なる特殊な状態となります。

超臨界流体は溶解力が高く、特殊な化学プロセスや材料科学の分野での応用が研究されています。

一般的な用途ではあまり登場しませんが、先端技術の分野では注目されている特性のひとつです。

まとめ

本記事では「窒素の沸点は？融点との違いや液体窒素の特性も解説【公的機関のリンク付き】」というテーマで、窒素に関する基本的な物性から液体窒素の特性・危険性まで幅広く解説しました。

窒素の沸点はマイナス195.79℃（77.36K）であり、融点のマイナス210.01℃と約14℃の差があります。

この狭い温度範囲のみで液体として存在する性質が、液体窒素の特殊性を生み出しています。

液体窒素は医療・食品・半導体・研究など幅広い分野で活用されている一方、凍傷・窒息・爆発といった危険性もあるため、適切な保護具と換気のもとで扱うことが不可欠です。

物性データについてはNISTやAISTなどの公的機関のデータベースを参照することで、より正確で信頼性の高い情報を得ることができます。

窒素の沸点や融点に関する知識は、化学・物理の基礎を深めるうえでも、実際の産業現場での安全管理においても非常に重要です。

本記事が窒素の性質をより深く理解するための一助となれば幸いです。