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此條目介紹的是由氮元素组成的N
2气体。关于氮元素,请见「
氮」。
氮氣是氮的單質形式,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,但是对于镁来说,它可以助燃。
制备
- 工業法:液態空氣分餾,
沸點低於
先汽化,但無法得純
。也可以通过机械方法(例如加压反渗透膜和变压吸附法)处理氣態空气得到氮气。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,常被稱为OFN(oxygen-free nitrogen,无氧氮气)。[1]
1.氯化銨混合亞硝酸鈉加熱:[2]
(純度高)
- 此反应也会产生少量
和
,将气体產物通过混有二鉻酸鉀的液态硫酸可以去除。[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:
![{\displaystyle {\ce {2NH3 + 3CuO -> 3Cu + 3H2O + N2}}}](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/969864ff305365e29ebff220f3145014d2214626)
- 高纯度的氮气可以通过叠氮化钡或叠氮化钠的热分解反应得到:
[3]
氮氣的用途
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及氩气);高温下用于合成氮化物(如氮化硅陶瓷、氮化硼等)。其化合物亦有用於農業,如氮肥。液態氮有時用於冷卻。此外,氮氣是包装食品的填充氣體,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,生成氨。這叫做哈柏法。
![{\displaystyle {\ce {N2 +3H2 <=>2NH3}}}](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3a86322edef7dc6c95aa9c219fd0dd3193a569c7)
氨可以用於肥料和其他化合物的合成。
参考资料
Reich, Murray.; Kapenekas, Harry. Nitrogen Purfication. Pilot Plant Removal of Oxygen. Industrial & Engineering Chemistry. 1957, 49 (5): 869–873. doi:10.1021/ie50569a032.
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.