氮气是由氮分子组成的,氮分子的键能很大不容易被破坏,所以氮气的化学性质很不活泼。
氮气化学式为N₂,通常状况下是一种无色无味的气体,而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78%,是空气的主要成分。在标准大气压下,冷却至-195℃时,变成没有颜色的液体,冷却至-209℃时,液态氮变成雪状的固体。氮气在高温和高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有用的新物质。
氮气目前主要来合成氨,反应式是N₂+3H₂=2NH₃,还是合成纤维(锦纶和腈纶),合成树脂和合成橡胶的重要原料。最后氮气还是一种营养元素可以用来制作化肥。例如碳酸氢铵(NH₄HCO₃),氯化铵(NH₄Cl)和硝酸铵(NH₄NO₃)等。
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。它是不可燃的,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。
氮是地球上第30大最丰富的元素。考虑到氮气占大气量的4/5,即占大气的78%以上,我们几乎可以使用无限量的氮气。
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。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。
1、氮气和氢气 N2+3H2=2NH3(高温高压催化剂)
2、氮气和氧气 N2+O2=2NO(放电)
3、氨的催化氧化 4NH3+5O2=4NO+6H2O
4、氨气和氯化氢 NH3+HCL=NH4CL
5、氨气和水 NH3+H2O=NH3.H2O(可逆)
6、氯化铁和氨水 FECL3+3NH3·H2O=FE(OH)3(↓)+3NH4CL
7、氯化铝和氨水 ALCL3+3NH3·H2O=AL(OH)3(↓)+3NH4CL
8、碳酸氢铵受热分解 NH4HCO3===NH3↑+CO2↑+H2O
9、 浓硝酸长久放置 4HNO3=4NO2↑+O2↑+H2O(光照或加热)
10、铜和浓硝酸:Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
11、实验室制氨气 Ca(OH)2 +2NH4Cl=CaCl2+2NH3(↑)+H2O
12、一氧化氮和氧气 2NO+O2=2NO2
13、氯化铵受热分解 NH4Cl=NH3↑+HCL↑
14、碳酸氢铵受热分解 NH4HCO3===NH3↑+CO2↑+H2O
15、浓硝酸长久放置 4hno3=4no2↑+o2↑+h2o(光照或加热)
一、气体保护焊接
氮气是一种非常适合用于保护焊接的惰性气体。在焊接过程中,氮气可以有效地保护焊缝不受空气中氧气和水分的影响,避免氧化、腐蚀和污染等问题。因此,氮气广泛应用于生产钢铁、船舶、汽车和各种机械设备等行业。
二、食品加工
氮气还被广泛应用于食品加工行业。例如,氮气可以用作食品包装中的惰性气体,延长食品的保质期;还可以用作饮料和食品中的充气剂,让食品保持新鲜和蓬松。此外,氮气还可以用于冷冻食品的制作,增加食品的口感和保存时间。
三、医疗
在医疗领域,氮气被广泛用于麻醉和治疗。氮气可以在短时间内产生麻醉作用,降低疼痛的感受,同时不会对人体产生副作用,因此被广泛用于手术和牙医等领域。此外,氮气还可以用于治疗肺部疾病和呼吸系统疾病。
四、半导体制造
氮气还被广泛应用于半导体制造行业。在半导体制造过程中,需要使用氮气对半导体进行清洗和保护。此外,氮气还可以用于半导体的氧化、蚀刻和退火等工艺步骤。