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氮气是什么 氮气的用途

2024-09-11 11:35:40文/勾子木

氮气,是氮元素形成的一种单质,化学式N₂。常温常压下是一种无色无味的气体,只有在高温高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。

氮气是什么 氮气的用途

氮气是什么

氮气(Nitrogen),是氮元素形成的一种单质,化学式N₂。常温常压下是一种无色无味的气体,只有在高温高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。

氮是地球上第30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,几乎可以使用无限量的氮气。工业常使用分馏液态空气的方法来获得大量氮气。

氮气的用途

1、氮气的化学性质很稳定,一般不与其他物质发生反应。这种惰性品质使它可以广泛应用于许多厌氧环境,比如用氮气将特定容器中的空气驱替置换,起到隔离、阻燃、防爆、防腐的作用,这项技术在轻烃装置检修、LPG工程、输气管道和液化气管网吹扫等工业、民用方面得以应用。氮气还可在已加工的食品和药品的包装中用作覆盖气体,密封电缆、电话线以及给可膨胀的橡胶轮胎加压等。作为一种防腐剂,氮气也常被替置与井下,以减缓管柱与地层流体接触所产生的腐蚀。

2、高纯氮气在金属熔铸工艺中被用于对金属熔体精炼处理,以提高铸坯质量,例如以高纯氮气为主掺合部分氢、气在铜加工中作为光亮退火热处理的保护性气体,它有效地防止铜材的高温氧化,保持铜材表面的光亮,废除了酸洗工序。以氮气为基本的木炭炉煤气(其成分为:64.1%N2,34.7%CO,1.2%H2和少量CO2)在铜熔铸时作为保护性气体,使铜熔体在浇铸面免受氧化,保证了产品质量。

3、生产的氮气大约10%用作制冷剂,主要包括:通常软的或类似橡胶物质的凝固磨碎、低温加工橡胶、工程技术部件的冷缩配合和安装、生物标本,如血液的的保存、在运输中制冷等。

4、氮气可用于合成一氧化氮或二氧化氮,以此来制造硝酸,这种制造方法纯度高且价格较为低廉。此外氮气还可用于合成氨及金属氮化物等。

氮气的性质

‌物理性质‌:

氮气在常温常压下是一种无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。在标准状况下,氮气的密度为1.250Kg/m3,熔点为-210.5℃,沸点为-195.8℃。液氮无色透明,易流动‌。

‌化学性质‌:

氮气的化学性质不活泼,这是因为其分子中的氮氮三键具有较高的键能,使得氮气在通常情况下难以参与化学反应。然而,在高温下,氮气可以与氢气、氧气和一些金属反应,例如与氢气反应生成氨气,与氧气反应生成一氧化氮,与活泼金属反应生成相应的氮化物‌。

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