氮?dú)猓∟itrogen),是氮元素形成的一種單質(zhì),化學(xué)式N?。常溫常壓下是一種無(wú)色無(wú)味的氣體,只有在高溫高壓及催化劑條件下才能和氫氣反應(yīng)生成氨氣,在放電的情況下能和氧氣化合生成一氧化氮;即使Ca、Mg、Sr和Ba等活潑金屬也只有在加熱的情形下才能與其反應(yīng)。
氮是地球上第30豐富的元素。考慮到氮?dú)庹即髿饬康?/5,即占大氣的78%以上,幾乎可以使用無(wú)的氮?dú)?。工業(yè)常使用分餾液態(tài)空氣的方法來(lái)獲得大量氮?dú)?br/>
氮分子中的兩個(gè)氮原子之間形成一條σ鍵和兩個(gè)π鍵。與類似的CO、C2H4等分子相比,N2的成鍵分子軌道σ2p(-15.59 eV)和π2p(-16.73 eV)能量比較低,反鍵分子軌道π*2p(8.17 eV)能量比較高,不但難以接受電子也不易給出電子,具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性,離解能高達(dá)945 kJ/mol,即使在3273 K時(shí)也不分解
氮?dú)馐且环N有惰性的氣體,一般不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),但在一定條件下,氮可與堿金屬或堿土金屬反應(yīng),相當(dāng)于在氮分子的反鍵分子軌道上填充一個(gè)電子,金屬的給電子能力越強(qiáng),反應(yīng)越易進(jìn)行。如,在常溫下鋰可與氮直接反應(yīng),而鈣需要加熱到一定條件才能于氮?dú)夥磻?yīng):
ⅢA和ⅣA族的一些元素在加熱條件下能與氮?dú)夥磻?yīng):
在高溫、高壓和催化劑存在的條件下,氮能與氫反應(yīng)生成氨:
液態(tài)空氣分餾法
氮?dú)庵饕菑拇髿庵蟹蛛x或含氮化合物的分解制得的。每年通過液化空氣生產(chǎn)超過3,300萬(wàn)噸的氮?dú)?,然后使用分餾的方法在大氣中生產(chǎn)氮?dú)庖约捌渌麣怏w。
2、高純氮?dú)庠诮饘偃坭T工藝中被用于對(duì)金屬熔體精煉處理,以提高鑄坯質(zhì)量,例如以高純氮?dú)鉃橹鲹胶喜糠謿?、氣在銅加工中作為光亮退火熱處理的保護(hù)性氣體,它有效地防止銅材的高溫氧化,保持銅材表面的光亮,廢除了酸洗工序。以氮?dú)鉃榛镜哪咎繝t煤氣(其成分為:64.1%N2,34.7%CO,1.2%H2和少量CO2)在銅熔鑄時(shí)作為保護(hù)性氣體,使銅熔體在澆鑄面免受氧化,了產(chǎn)品質(zhì)量。