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氮氣介紹

2020-09-02 17:28

  氮氣介紹化學式為N2,通常狀況下是一種無色無味的氣體,而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的78.08%(體積分數),是空氣的主要成份。在標準大氣壓下,冷卻至-195.8℃時,變成沒有顏色的液體,冷卻至-209.8℃時,液態氮變成雪狀的固體。氮氣的化學性質不活潑,常溫下很難跟其他物質發生反應,所以常被用來制作防腐劑。但在高溫、高能量條件下可與某些物質發生化學變化,用來制取對人類有用的新物質。

 

  基本信息

中文名稱

氮氣

應用

合成氨保護氣,用于降溫,防腐劑

英文名稱

Nitrogen

安全性描述

可用于滅火

別稱

危險性描述

空氣中含氮量過高,容易引起缺氧

化學式

N?

密度

1.25g/L(標準狀況)

分子量

28.013

能耗工質

0.671千克標煤/立方米

CAS登錄號

7727-37-9

外觀

無色無味氣體

EINECS登錄號

231-783-9

水溶性

難溶于水

沸點

77.35K

 

 

熔點

61.75K

 

 

 

  化學性質

  由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖也可以看出,除了NH4離子外,氧化數為0的N2分子在圖中曲線的最低點,這表明相對于其它氧化數的氮的化合物來講的話,N2是熱力學穩定狀態結構。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位于HNO3和N2兩點的連線(圖中的虛線)的上方。因此,這些化合物在熱力學上是不穩定的,容易發生歧化反應。在圖中唯一的一個比N2分子值低的是NH4離子。[1]

  正價氮呈酸性,負價氮呈堿性。

  由氮分子中三鍵鍵能很大,不容易被破壞,因此其化學性質十分穩定,只有在高溫高壓并有催化劑存在的條件下,氮氣可以和氫氣反應生成氨。同時,由于氮分子N2的化學結構比較穩定,氰根離子CN和碳化鈣CaC2中的C2和氮分子結構相似。

 

  物理性質

  氮氣在常況下是一種無色無味的氣體,熔點是63 K,沸點是77 K,臨界溫度是126 K,難于液化。溶解度很小,常壓下在283 K 時一體積水可溶解0.02體積的氮氣。

  氮氣是難液化的氣體。氮氣在極低溫下會液化成無色液體,進一步降低溫度時,更會形成白色晶狀固體。在生產中,通常采用黑色鋼瓶盛放氮氣。其他物理性質見下表: 

 

項 目
化學式
相對分子質量
CAS登錄號
EINECS登錄號
英文名稱
熔點
沸點,101.325kPa(1atm)時
臨界溫度
臨界壓力
臨界體積
臨界密度
臨界壓縮系數
液體密度,-180℃時
液體熱膨脹系數,-180℃時
表面張力,-210℃時
氣體密度,101.325 kPa(atm)和70F(21.1℃)時
氣體相對密度,101.325 kPa(1atm)和70F時(空氣=1)
汽化熱,沸點下
熔化熱,熔點下
氣體定壓比熱容cp,25℃時
氣體定容比熱容cv,25℃時
氣體比熱容比,cp/cv
液體比熱容,-183℃時
固體比熱容,-223℃時
溶解度參數
液體摩爾體積
在水中的溶解度,25℃時
氣體黏度,25℃時
液體黏度,-150℃時
氣體熱導率,25℃ 時
液體熱導率,-150℃時

屬 性
N2
28.013
7727-37-9
231-783-9
Nitrogen
63.15K,-210℃
77.35K,-195.8℃
126.1K,-147.05℃
3.4MPa,33.94bar,33.5atm,492.26psia
90.1cm3/mol
0.3109g/cm3
0.292
0.729g/cm3
0.00753 1/℃
12.2×10-3 N/m,12.2dyn/cm
1.160kg/m3,0.0724 lb/ft3
0.967
202.76kJ/kg,87.19 BTU/1b
25.7kJ/kg,11.05 BTU/1b
1.038kJ/(kg· k),0.248 BTU/(1b·R)
0.741kJ/(kg· k),0.177 BTU/(1b·R)
1.401
2.13kJ/(kg·k),0.509 BTU/(1b·R)
1.489kJ/(kg·k),0.356 BTU/(1b·R)
9.082(J/cm3)0.5
34.677cm3/mol
17.28×10-6(w)
175.44×10-7Pa·s,17.544μPa·s
0.038mPa ·s,0.038 cp
0.02475W/(m · K)
0.0646W/(m · K)

 

  氮氣用途

  化工合成

  氮氣介紹人類能夠有效利用氮氣的主要途徑是合成氨,但要求條件很高。近年來,人們在竭力弄清植物固氮的機理,爭取用化學的方法模擬生物固氮,來實現當溫和條件下開發利用空氣中的氮資源。氮主要用于合成氨,反應式為氮氣介紹( 條件為高壓,高溫、和催化劑。反應為可逆反應)還是合成纖維(錦綸、腈綸),合成樹脂,合成橡膠等的重要原料。 氮是一種營養元素還可以用來制作化肥。例如:碳酸氫銨NH4HCO3,氯化銨NH4Cl,硝酸銨NH4NO3等等。

 

  其他用途

  氮氣介紹由于氮的化學惰性,常用作保護氣體,如:瓜果,食品,燈泡填充氣。以防止某些物體暴露于空氣時被氧所氧化,用氮氣填充糧倉,可使糧食不霉爛、不發芽,長期保存。液氮還可用作深度冷凍劑。作為冷凍劑在醫院做除斑,包,豆等的手術時常常也使用,即將斑,包,豆等凍掉,但是容易出現疤痕,并不建議使用。高純氮氣用作色譜儀等儀器的載氣。用作銅管的光亮退火保護氣體。跟高純氦氣、高純二氧化碳一起用作激光切割機的激光氣體。氮氣也作為食品保鮮保護氣體的用途。在化工行業,氮氣主要用作保護氣體、置換氣體、洗滌氣體、安全保障氣體。用作鋁制品、鋁型材加工,鋁薄軋制等保護氣體。用作回流焊和波峰焊配套的保護氣體,提高焊接質量。用作浮法玻璃生產過程中的保護氣體,防錫槽氧化。 

 

  注意事項

  危險性

  危險性類別:第2.2類 惰性氣體

  侵入途徑:吸入

  健康危害:空氣中氮氣含量過高,使吸入氣氧分壓下降,引起缺氧窒息。吸入氮氣濃度不太高時,患者最初感胸悶、氣短、疲軟無力;繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態不穩,稱之為“氮酩酊”,可進入昏睡或昏迷狀態。吸入高濃度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。

  潛水員深潛時,可發生氮的麻醉作用;若從高壓環境下過快轉入常壓環境,體內會形成氮氣氣泡,壓迫神經、血管或造成微血管阻塞,發生“減壓病”。

  環境危害:無

  燃爆危險:本品不燃。

  急救措施

  皮膚接觸:沒事(因空氣中就含有約78%的氮)

  眼睛接觸:沒事(理由同上)

  吸入:(濃度較高時)迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。呼吸心跳停止時,立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓術。就醫。 

  消防措施

  危險特性:若遇高熱,容器內壓增大,有開裂和爆炸的危險。

  有害燃燒產物:氮氣。

  滅火方法:本品不燃。盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻,直至滅火結束用霧狀水保持火場中容器冷卻??捎渺F狀水噴淋加速液氮蒸發,但不可使用水槍射至液氮。

  泄漏應急處理

  應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,并進行隔離,嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿一般作業工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。

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