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氮气

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氮气
IUPAC名
Dinitrogen
别名 Diatomic nitrogen
识别
CAS号 7727-37-9  ✓
SMILES
性质
化学式 N2
摩尔质量 28.01 g·mol−1
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

氮气的单质形式,化学式为N2

氮气是地球大气中所占比例最高的气体,占有78.3%(其次为氧气的20.99%)。

一般而言,氮气不可燃亦不可助燃,但是对于来说,它可以助燃。

制备

  • 工业法:液态空气分馏沸点低于先汽化,但无法得纯。也可以通过机械方法(例如加压反渗透膜变压吸附法英语Pressure Swing Adsorption)处理气态空气得到氮气。商品化氮气常常是制作工业用氧气时的副产品。工业氮气被压缩后都用黑色钢瓶装,常被称为OFN(oxygen-free nitrogen,无氧氮气)。[1]
  • 实验法:

1.氯化铵混合亚硝酸钠加热:[2]

(纯度高)
此反应也会产生少量,将气体产物通过混有二铬酸钾的液态硫酸可以去除。[2]

2.纯空气通过灼热铜粉或铜丝网去氧:

(纯度低)

3.氨气通过灼热氧化铜

  • 高纯度的氮气可以通过叠氮化钡叠氮化钠的热分解反应得到:[3]

氮气的用途

廉价又安定的保护气,用于金属炼制及高温合成时的简单保护性氛围(但其稳定性不及氦气氩气);高温下用于合成氮化物(如氮化硅陶瓷、氮化硼等)。其化合物亦有用于农业,如氮肥。液态氮有时用于冷却。此外,氮气是包装食品的填充气体,用于保持包装外形避免挤压损坏,同时更重要的,隔绝氧气而使食物不变坏。

氮气在生命形成的保护中起重要意义,氮气化学性质稳定,不像其他气体太活跃容易破坏生物结构,但又在大气中起到阻挡太空粒子及陨石冲击作用,而其分子重量,与氧气相约且比氧气轻,不会使氧气被排到太高的空中或太过聚集于地球表面。而且其温室效应不明显,不会使地球表面温度太高。因此给生物提供了一个适合生长和进化的稳定环境。

可以利用氮气在铁催化剂存在之下与氢气反应,生成。这叫做哈柏法

氨可以用于肥料和其他化合物的合成。

参考资料

  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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