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氮氣

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氮氣
IUPAC名
Dinitrogen
別名 Diatomic nitrogen
識別
CAS號 7727-37-9  ✓
SMILES
性質
化學式 N2
摩爾質量 28.01 g·mol−1
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

氮氣的單質形式,化學式為N2

氮氣是地球大氣中所佔比例最高的氣體,佔有78.3%(其次為氧氣的20.99%)。

一般而言,氮氣不可燃亦不可助燃,但是對於來說,它可以助燃。

製備

  • 工業法:液態空氣分餾沸點低於先汽化,但無法得純。也可以通過機械方法(例如加壓反滲透膜變壓吸附法英語Pressure Swing Adsorption)處理氣態空氣得到氮氣。商品化氮氣常常是製作工業用氧氣時的副產品。工業氮氣被壓縮後都用黑色鋼瓶裝,常被稱為OFN(oxygen-free nitrogen,無氧氮氣)。[1]
  • 實驗法:

1.氯化銨混合亞硝酸鈉加熱:[2]

(純度高)
此反應也會產生少量,將氣體產物通過混有二鉻酸鉀的液態硫酸可以去除。[2]

2.純空氣通過灼熱銅粉或銅絲網去氧:

(純度低)

3.氨氣通過灼熱氧化銅

  • 高純度的氮氣可以通過疊氮化鋇疊氮化鈉的熱分解反應得到:[3]

氮氣的用途

廉價又安定的保護氣,用於金屬煉製及高溫合成時的簡單保護性氛圍(但其穩定性不及氦氣氬氣);高溫下用於合成氮化物(如氮化矽陶瓷、氮化硼等)。其化合物亦有用於農業,如氮肥。液態氮有時用於冷卻。此外,氮氣是包裝食品的填充氣體,用於保持包裝外形避免擠壓損壞,同時更重要的,隔絕氧氣而使食物不變壞。

氮氣在生命形成的保護中起重要意義,氮氣化學性質穩定,不像其他氣體太活躍容易破壞生物結構,但又在大氣中起到阻擋太空粒子及隕石沖擊作用,而其分子重量,與氧氣相約且比氧氣輕,不會使氧氣被排到太高的空中或太過聚集於地球表面。而且其溫室效應不明顯,不會使地球表面溫度太高。因此給生物提供了一個適合生長和進化的穩定環境。

可以利用氮氣在鐵催化劑存在之下與氫氣反應,生成。這叫做哈柏法

氨可以用於肥料和其他化合物的合成。

參考資料

  1. ^ Reich, Murray.; Kapenekas, Harry. Nitrogen Purfication. Pilot Plant Removal of Oxygen. Industrial & Engineering Chemistry. 1957, 49 (5): 869–873. doi:10.1021/ie50569a032. 
  2. ^ 2.0 2.1 Bartlett, J. Kenneth. Analysis for nitrite by evolution of nitrogen: A general chemistry laboratory experiment. Journal of Chemical Education (American Chemical Society (ACS)). 1967, 44 (8): 475. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed044p475. 
  3. ^ Eremets, M. I.; Popov, M. Yu.; Trojan, I. A.; Denisov, V. N.; Boehler, R.; Hemley, R. J. Polymerization of nitrogen in sodium azide. The Journal of Chemical Physics (AIP Publishing). 2004-06-08, 120 (22): 10618–10623. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.1718250. 
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