氮(Nitrogen)這個(gè)名稱,在1970年由Jean-Antoine-ClaudeChaptal提出,是基于它是硝酸和硝酸鹽的一個(gè)組分的考慮(希臘文Νιτροζ?λη,硝酸靈)。由于這種氣體的窒息性,Lavoisier更喜歡用azote(氮)這個(gè)名稱(希臘文?ψυχη,無生命),而且這個(gè)名稱在語法中以諸如azo、dizao、azide等形式還在使用。德文名稱stickstoff指的是相同的性質(zhì)(sticken,窒息或悶熄)。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)庠谏锛夹g(shù)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。基因工程中,氮?dú)饪捎糜诠潭?xì)胞,提高轉(zhuǎn)化效率。黃浦區(qū)石墨烯電芯用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)
化學(xué)性質(zhì):氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?,對成鍵有貢獻(xiàn)的是三對電子,即形成兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵。 對成鍵沒有貢獻(xiàn),成鍵與反鍵能量近似抵消,它們相當(dāng)于孤電子對。由于N2分子中存在叁鍵N≡N,所以N2分子具有很大的穩(wěn)定性,將它分解為原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的雙原子分子中較穩(wěn)定的,氮?dú)獾南鄬Ψ肿淤|(zhì)量是27。因此,在一定壓力下,氮?dú)饪梢韵褚后w一樣流動。這一特性使得氮?dú)庠谀承╊I(lǐng)域中有著普遍的應(yīng)用,如醫(yī)療領(lǐng)域中的冷凍醫(yī)治、工業(yè)領(lǐng)域中的液體氮肥等。靜安區(qū)瓶裝氮?dú)鈴S商氮?dú)庠诜烹姉l件下,能產(chǎn)生美麗的藍(lán)色熒光,俗稱“冷光”。
氮?dú)獾男再|(zhì):1、氮?dú)馐且环N元素,它是自然界中較常見的元素之一,占空氣中的78%。氮?dú)庖彩且环N無色、無味、無毒、不易燃燒的氣體。氮?dú)庠谧匀贿^程中的扮演也是十分重要的,如生命體的組成、肥料的制造等。2、物理性質(zhì) 氮?dú)馐且环N無色、無味、無臭、無毒和不可燃的氣體,分子式: N2 ,分子量 28 。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度為 250Kg/m3 、熔點(diǎn)為 -25 ℃、沸點(diǎn)為 -198 ℃。液氮無色透明,易流動。3、物理性質(zhì):氮?dú)庠谑覝睾痛髿鈮毫ο率菬o色、無嗅、無毒和不可燃的氣體。
氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì):穩(wěn)定性:氮?dú)馐腔瘜W(xué)性質(zhì)非常不活潑的氣體,這是由于氮?dú)夥肿又械又g以三鍵結(jié)合,鍵能很大(946 kJ/mol),因此不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。與金屬反應(yīng):在高溫、高壓或放電條件下,氮?dú)饪梢耘c某些金屬反應(yīng),如鎂、鈣等,生成相應(yīng)的氮化物;在常溫下與金屬鋰反應(yīng)。與氫氣反應(yīng):氮?dú)庖部梢耘c氫氣在催化劑和高溫高壓條件下反應(yīng)生成氨氣(NH?),這是工業(yè)合成氨的基礎(chǔ)。生成氮氧化物:氮?dú)庠诜烹姉l件下還可以與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮(NO),這是氮氧化物的主要來源之一。氮?dú)庠诤娇蘸教祛I(lǐng)域具有重要作用?;鸺剂现械囊旱勺鳛檠趸瘎?,提供巨大的推力。
氮元素的同位素,氮的同位素主要包括氮-14和氮-15。1. 氮-14,豐度:氮-14是氮元素中較常見的同位素,其豐度非常高,約占天然氮的99.636%性質(zhì):氮-14是一種穩(wěn)定的同位素,沒有放射性。2. 氮-15,豐度:氮-15是一種稀有的氮同位素,其豐度相對較低,約占天然氮的0.364%。性質(zhì):氮-15也是穩(wěn)定的同位素,沒有放射性。但與氮-14不同,氮-15具有四極矩,這使得它在NMR(核磁共振)中提供了優(yōu)勢,例如更窄的線寬。來源:氮-15的形成主要有兩種來源,分別是氧-15的正電子發(fā)射和碳-15的貝塔衰變。應(yīng)用:氮-15在多個(gè)領(lǐng)域有重要應(yīng)用,包括研究植物的氮攝取、人體中蛋白質(zhì)的代謝等。由于其對機(jī)體無害,氮-15在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也被用作示蹤劑,特別是在兒童和孕婦的研究中。此外,氮-15還用于生產(chǎn)放射性同位素O-15,后者可用于PET(正電子發(fā)射斷層掃描)試驗(yàn)。氮?dú)庠谄囍圃鞓I(yè)中,可用于充氣輪胎、渦輪增壓等。虹口區(qū)奶油氮?dú)庑袃r(jià)
然而,過量的氮沉降,也對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。黃浦區(qū)石墨烯電芯用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)
雖然同為窒息性氣體,但氮?dú)獾闹舷C(jī)理與二氧化碳的窒息機(jī)理是不一樣的:氮?dú)獾闹舷C(jī)理是由于自身濃度增大導(dǎo)致空氣中含氧量降低而發(fā)生窒息。當(dāng)空氣中氧含量低于18%時(shí),就會發(fā)生窒息事故。吸入純氮?dú)鈺r(shí),會因嚴(yán)重缺氧引發(fā)窒息甚至導(dǎo)致死亡。二氧化碳的窒息機(jī)理是由于自身濃度增大導(dǎo)致血液中二氧化碳分壓升高而發(fā)生窒息。當(dāng)空氣中二氧化碳濃度超過5%時(shí),就會發(fā)生窒息事故。吸入純二氧化碳時(shí),會因嚴(yán)重酸中毒引發(fā)窒息甚至導(dǎo)致死亡。所以,氮?dú)獾闹舷C(jī)理是缺氧性的,而二氧化碳的窒息機(jī)理是酸中毒性的。黃浦區(qū)石墨烯電芯用氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)