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氮气化学性质

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氮气化学性质

发布日期:2018-04-21 00:00 来源:http://www.btfhgs.com 点击:

  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78.08%(体积分数),是空气的主要成份之一。在标准大气压下,氮气冷却至-195.8℃时,变成无色的液体,冷却至-209.8℃时,液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼,常温下很难跟其他物质发生反应,所以常被用来制作防腐剂。但在高温、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 1化学性质
  
  由 氮元素的氧化态- 吉布斯自由能图也可以看出,除了NH 4 +离子外,氧化数为0的N 2分子在图中曲线的最低点,这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲的话,N 2是热力学稳定状态结构。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO 3和N 2两点的连线(图中的虚线)的上方。因此,这些化合物在 热力学上是不稳定的,容易发生 歧化反应。在图中唯一的一个比N 2分子值低的是NH 4 +离子。 [1]
  
  正价氮呈酸性,负价氮呈碱性。
  
  由氮分子中三键键能很大,不容易被破坏,因此其化学性质十分稳定,只有在高温高压并有催化剂存在的条件下, 氮气可以和氢气反应生成氨。同时,由于氮分子N2的化学结构比较稳定,氰根离子CN -和碳化钙CaC 2中的C 2 2-和氮分子结构相似。
  
  2物理性质
  
  氮气在常况下是一种无色无味的气体,占空气体积分数约78%(氧气约21%),1体积水中大约只溶解0.02体积的氮
  
  气。氮气是难液化的气体。氮气在极低温下会液化成无色液体,进一步降低温度时,更会形成白色晶状固体。在生产中,通常采用黑色钢瓶盛放氮气。
  
  3氮气发现
  
  氮气在大气中虽多于氧气,由于它的性质不活泼,所以人们在认识氧气之后才认识氮气的。不过它的发现却早于氧气。1755年英国化学家布拉克(Black,J.1728-1799)发现碳酸气之后不久,发现木炭在玻璃罩内燃烧后所生成的碳酸气,即使用 苛性钾溶液吸收后仍然有较大量的空气剩下来。后来他的学生D·卢瑟福继续用动物做实验,把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后,发现玻璃罩中空气体积减少1/10;若将剩余的气体再用苛性钾溶液吸收,则会继续减少1/11的体积。D·卢瑟福发现老鼠不能生存的空气里燃烧蜡烛,仍然可以见到微弱的烛光;待蜡烛熄灭后,往其中放入少量的磷,磷仍能燃烧一会,对除掉空气中的助燃气来说,效果是好的。把磷燃烧后剩余的气体进行研究,D·卢瑟福发现这气体不能维持生命,具有灭火性质,也不溶于苛性钾溶液,因此命名为“浊气”或“毒气”。在同一年,普利斯特里作类似的燃烧实验,发现使1/5的空气变为碳酸气,用石灰水吸收后的气体不助燃也不助呼吸。由于他同D·卢瑟福都是深信燃素学说的,因此他们把剩下来的气体叫做“被燃素饱和了的空气”
  
  4.氮气用途
  
  化工合成
  
  氮主要用于 合成氨,反应式为N 2+3H 2⇌2NH 3( 条件为高压,高温、和催化剂。反应为 可逆反应)还是合成纤维( 锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。 氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如: 碳酸氢铵NH 4HCO 3, 氯化铵NH 4Cl, 硝酸铵NH 4NO 3等等。

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