氮
壹種化學元素。化學符號n,原子序數7,原子量14.0747,屬於周期表第ⅴ a族。1772年,英國d .盧瑟福使磷在密閉容器中燃燒,發現剩余氣體不能維持生命,但能滅火,不溶於氫氧化鉀溶液,命名為濁氣。1774年,法國人A.-L .拉瓦錫將這種氣體命名為azote,意思是對生命無益。氮的英文名來自希臘語nitre,意思是硝石。地殼中氮的含量為0.0046%,是空氣的主要成分,約占空氣的78%(體積)。氮以各種形式存在於化合物中。它是各種蛋白質和許多有機化合物(如胺類)的成分。動物和植物都含有氮。主要礦產資源是硝石,智利儲量最豐富。氮的同位素是氮14和氮15。
氮氣是無色、無嗅、無味的氣體,熔點為-209.86℃,沸點為-195.8℃,密度為1.25046 g/L (0℃,1×105 Pa),臨界溫度為-65438+。氮分子是雙原子分子,兩個氮原子通過三個價鍵結合形成n ≡ n,要分解這樣的分子,必須供給大量的能量,分子離解能為940 kJ/mol,所以氮特別穩定,不容易分解,而且是惰性的,不與氧、氫、硫、鹵素等相互作用。在室溫下。當它與高溫氧化結合時,氮氣和氫氣的反應必須在高溫高壓和催化劑的存在下進行。在高溫下,氮與金屬反應生成氮化物,例如與鎂反應生成氮化鎂(Mg3N2)。氮幾乎不溶於水,不與酸或堿反應。氮的氧化態是-3、-2、-1、+1、+2、+3、+4和+5。氮的氧化物有五種:①氧化亞氮。又名壹氧化二氮,分子式為N2O。1800年,英國人H. David將其作為麻醉劑,稱之為氧化亞氮。它是壹種無色氣體,溶於水,能助燃。在原子吸收分光光度法中用作乙炔的助燃氣體。②壹氧化氮。分子式NO,無色氣體,在電火花中能被空氣中的氧和氮直接化合。它幾乎不溶於水,不與水反應。③氧化亞氮。分子式是N2O3。液體和晶體都是藍色的,氣態下大多離解成NO和NO。它與水反應生成亞硝酸,所以是亞硝基酸酐。④二氧化氮,分子式NO2,紅棕色氣體,冷卻到-11.2℃以下,變成無色晶體,即N2O4。二氧化氮溶於水,是壹種氧化劑。⑤五氧化二氮。分子式N2O5,無色晶體,不穩定,與水反應生成硝酸,所以是硝酸酐。
氮氣可以通過液態空氣的分餾得到。氮氣的沸點比氧氣低65438±03℃。它首先從液態空氣中蒸餾出來,可以在1.5 × 107 Pa下儲存在鋼瓶中。在自然界中,氮不斷循環以維持生態平衡。動植物腐爛時,體內大部分含氮化合物轉化為氨,被土壤吸收轉化為硝酸,成為肥料,進壹步進入動植物體內。壹些豆科植物的根部有許多固氮菌,可以將空氣中的氮分子轉化為含氮化合物而被吸收。在放電的作用下,大氣中的氮和氧也會生成壹氧化氮,進壹步轉化為硝酸,被土壤吸收,使得氮循環無止境。氮氣在工業上主要用於合成氨,液氮用作制冷劑,氮氣在冶金和焊接中可用作保護氣體。