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泸州气体公司之氮气是什么?

泸州气体公司之氮气是什么?

2020-06-12

氮气


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氮气,化学式为N₂,为无色无味气体。氮气化学性质很不活泼,在高温高压压及催化剂条件下才能和氢气反应生成氨气;在放电的情况下才能和氧气化合生成一氧化氮;即使Ca、Mg、Sr和Ba等活泼金属也只有在加热的情形下才能与其反应。氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关。2个N原子以叁键结合成为氮气分子,包含1个σ键和2个π键,因为在化学反应中首先受到攻击的是π键,而在N₂分子中π键的能级比σ键低,打开π键困难,因而使N₂难以参与化学反应。


    发现历史

瑞典化学家卡尔·谢勒(Carl Scheele)和苏格兰植物学家丹尼尔·卢瑟福(Daniel Rutherford)在1772年分部发现了氮。牧师卡文迪许和拉瓦锡也在差不多的同一时间独立地获得了氮。氮气首先被拉瓦锡(Lavoisier)认可为元素,他将其命名为“偶氮”,意思是“无生命”。查普塔尔在1790年将该元素命名为氮。该名称源自希腊语“nitre”(硝酸盐中含氮的硝酸盐)。

   理化性质

大气中约有4,000万亿吨气体,其中氮气占78%。氮气微溶于水和酒精。它不可燃,被认为是一种窒息性气体(即呼吸纯净的氮气会剥夺人体的氧气)。

尽管氮被认为是一种惰性元素,但它会形成一些非常活跃的化合物。它可用作稀释剂并控制自然的燃烧和呼吸速率,在较高的氧气浓度下会更快。

氮可溶于水和酒精,但基本上不溶于大多数其他液体。它在生活中是必不可少的,其化合物可用作食物或肥料。氮也可用于制造氨和硝酸。

氮气在环境温度和中等温度下基本上是惰性气体,因此大多数金属都容易处理它。在升高的温度下,氮可能对金属和合金具有侵蚀性。


   来源

氮是地球上第30大最丰富的元素。

在地壳中的含量很少,氮在地壳中的重量百分比含量是0.0046%,总量约达到4×1012吨。土壤中有硝酸盐,例如KNO₃。自然界中绝大部分的氮是以单质分子氮气的形式存在于大气中,即占氮气的78%以上,我们几乎可以使用无限量的氮气。

氮的最重要的矿物是硝酸盐。氮氮也以硝酸盐形式存在于多种矿物质中,例如智利硝石(硝酸钠),硝石或硝石(硝酸钾)和含有铵盐的矿物质。在南美洲智利有硝石矿(NaNO₃),在世界是少见的含氮矿藏。  动植物体中的蛋白质都含有氮,氮存在于许多复杂的有机分子中,包括存在于所有活生物体中的蛋白质和氨基酸。

宇宙星际已发现含氮分子,如NH₃、HCN等。氮的丰度1.8×10占16位。自然界的氮有两种同位素,分别为99.63%、0.365%。

   氮气用途

氮气通常被称为惰性气体,用于某些惰性气氛中以进行金属处理,并用于灯泡中以防止产生电弧,但它不是化学惰性的。

它是动植物生命中必不可少的元素,并且是许多有用化合物的组成部分。

氮与许多金属结合形成硬氮化物,可用作耐磨金属。如钢中的少量氮会抑制高温下的晶粒生长,并且还会提高某些钢的强度,可用于在钢上产生坚硬的表面。

氮气可用于制造氨,硝酸,硝酸盐,氰化物等;用于制造炸药;用于填充高温温度计,白炽灯泡;形成惰性材料以保存材料,用于干燥箱或手套袋中。液氮用于食品冷冻过程;在实验室中可作为冷却剂。


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