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  汉语拼音:dan;英语:nitrogen),化学元素,元素符号N,原子序数7,原子量14.006,7,属周期系ⅤA族。1772年D.卢瑟福首先发现氮气。同年C.W.舍勒第一个提出氮气为空气成分之一,并用硫磺和铁粉的混合物来吸收空气中的,得到了氮气。后来A.-L.拉瓦锡将氮认定为元素,命名为azote,意指它是一种不能支持生命的气体,氮的拉丁名nitrogenium来自英语的nitrogen,意指“硝之源”。

  氮在地壳中的含量为0.004,6%(重量),自然界中绝大部分氮以单质分子N2的形式存在于大气中,约占空气体积的78.1%。氮是植物动物有机生命的重要组成部分。按质量计,蛋白质中氮约占15%左右。氮最重要的矿物是硝酸盐,如智利硝石(NaNO3)、印度钾硝石(KNO3)等。

  同位素 氮有两种天然存在的稳定同位素14N和15N,它们的丰度比为273∶1。其他五种同位素12N、13N、16N、17N和18N均为放射性同位素,寿命最长的13N的半衰期接近10秒。对于大多数化学实验,因氮的放射性同位素寿命太短,所以有关同位素效应及示踪的研究大都采用15N同位素。

  氮循环 氮参与自然界的物质循环。大气中的氮经由生物引起的一些复杂的转化反应,使氮能被动植物所利用,进而维持动植物的生命。氮循环可以分为下列各阶段:氮的固定是使氮转化为无机氮化物的过程,是由某些细菌蓝绿藻完成的,少量氮是由闪电、紫外辐射以及哈伯-博施法合成氨工业固定的;氮固定生成的和硝酸盐被水藻和植物吸收、同化为特殊的组织化合物,随后被动物食用,转化成体内的物质;所有生物体及排泄物又被微生物分解为氨和硝酸盐,又再参与植物和动物体内的同化、吸收、氨化-硝化的循环过程。

  物理性质 在常温、常压下为无色、无臭、无味气体,熔点-210.00℃,沸点-195.79℃,密度1.145克/升;微溶于水,1毫升水能溶解0.023毫升N2(0℃)。人吸入的氮气微溶于血液中,随压力增加,溶解量增大,当潜水员、潜箱工作人员回到地面,空气压力降低过快时,便有氮气泡从血流中逸出,会引起潜水病。

  化学性质 氮原子的电子组态为1s22s22p3,由两个氮原子形成的氮分子中,有一个σ键和两个π键,分子结构为∶N≡N∶。氮分子的总键能为941.7千焦/摩,这正是氮分子非常稳定的原因。

  氮与其他元素化合时,可表现为-3、-2、-1、+1、+2、+3、+4和+5氧化态,其中常见氧化态为-3、+3和+5。

  氮在常温、常压下,性质比较稳定;但在一定外界条件下,也能发生一些化学反应。氮能参与的化学反应主要有:

  1. 氮与金属元素的反应。碱金属碱土金属在高温下与氮化合生成氮化物。另外、过渡金属、系元素、等,在高温下也能和氮反应,生成金属氮化物。
  2. 氮与非金属元素的反应。在高温、高压和有催化剂条件下,氮和反应生成;氮与氧在一定条件下生成一氧化氮二氧化氮氧化物;氮与炽热的碳反应生成CN2,与碳、氢在1,900K时缓慢反应生成氢氰酸;100℃、102.9千帕放电时,与硫生成一系列硫化物的混合物。
  3. 氮与化合物的反应。氮与碳化钙反应,生成氰氨化钙CaCN2;氮与石墨碳酸钠在900℃反应,生成氰化钠NaCN;在1,500℃氮与乙炔反应,生成氰化氢HCN。

  化合物 氧化物 氮和氧可形成的氧化物有氧化二氮N2O、氧化氮NO、N2O3、NO2、N2O4和N2O5

  1. 三氧化二氮N2O3。常温下为气体,冷却时转变为蓝色液体,低于-101.1℃时凝聚为淡蓝色晶体。常压下3℃开始分解,生成NO和NO2,25℃已有90%分解。N2O3溶于水,生成亚硝酸HNO2;溶于碱,生成亚硝酸盐。用NO和NO2气体混合,冷却至-21℃即凝聚为N2O3;在实验室可将硝酸逐滴加入到三氧化二砷中制备N2O3
  2. 二氧化氮NO2和四氧化二氮N2O4。NO2是红棕色、具刺激性、会使人窒息的气体,在加压下于21.15℃转变为亮黄色液体,于-9.3℃转变为无色晶体。气态NO2密度为1.880克/升,液态为1.49克/厘米3(0℃),临界温度158℃,临界压力99大气压。气态时,一般情况下是以NO2和N2O4的混合物形式存在。
  3. 五氧化二氮N2O5。唯一的固态氮氧化物,由直线形NO2+(硝酰)离子和平面三角形的NO3–离子组成,白色,斜方晶系,密度2.0克/厘米3,33℃升华。气态时不稳定,易挥发、易潮解,室温下缓慢分解为NO2和O2。N2O5是硝酸的酸酐,溶于水生成硝酸。它具有强氧化性,能将N2氧化为NO2;能与许多有机化合物剧烈反应。将硝酸脱水或用臭氧氧化NO2均可制备N2O5

  所有氮的氧化物都具有生理活性,N2O和O2的混合物是麻醉剂,浓度大时可使人窒息;NO作用于神经中枢,浓度大时可使氧络血红蛋白转变为变性血红蛋白;NO2和N2O4具有刺激性,严重时可引起低血压等疾病。在含有氮氧化物的环境中长时间工作,会引起慢性中毒。

  硫氰化物 又称硫氰酸盐,是一类含有硫氰根(SCN-)离子的化合物。SCN-易与金属离子形成配位化合物,如血红色的Fe(SCN)n3-n(配位数n可由1至6)、蓝色的Co(SCN)42-(溶于丙酮或戊醇)等。因这些配合物多数都具有特征的颜色,所以常用来鉴定金属离子。

  1. 硫氰化铵NH4SCN。无色晶体,单斜晶系,片状或层柱状结晶,熔点149℃,密度1.3克/厘米3。易溶于水,溶解度181克/100克水(25℃);易溶于乙醇、液氨、丙酮等溶剂中。加热至140℃左右形成硫脲;170℃分解,生成氨、二硫化碳和硫化氢;易潮解,应密封储存。将二硫化碳和稍过量的液氨同水混合,在5.88×103帕、100℃条件下反应,制备硫氰化铵。它是制备双氧水的辅助原料,在染料工业及有机合成中作催化剂,也是常用的分析试剂。
  2. 硫氰化钠NaSCN。无色晶体,斜方晶系,结晶状或粉末状;熔点287℃,密度1.5克/厘米3。易溶于水,溶解度151克/100克水(25℃);易溶于乙醇、丙酮等。与浓硫酸反应,生成黄色硫酸氢钠,与银盐或铜盐反应,生成白色硫氰酸银沉淀或黑色硫氰酸铜沉淀。在空气中易潮解。主要用作聚丙烯腈纤维抽丝剂,化学分析试剂、彩色电影胶片冲洗剂。
  3. 硫氰化钾KSCN。无色晶体,单斜晶系,熔点173℃,密度1.88克/厘米3。易溶于水,溶解度238克/100克水(25℃);易溶于乙醇、丙酮;500℃开始分解。硫氰化氨和碳酸钾在105℃反应,可制备硫氰化钾。它主要用于电镀工业的退镀剂、工业用制冷剂、化学用分析试剂、彩色电影胶片冲洗剂等。

  雷酸和雷酸盐 雷酸的化学式为HONC。它与氰酸H—O—C≡N和异氰酸H—N═C═O为同分异构体,化学性质极不稳定。雷酸盐是雷酸与碱反应的产物,是含有—ONC根的化合物,其中以雷酸汞(雷汞)最为常见。雷酸汞Hg(ONC)2为深棕色晶体,溶于热水、乙醇和氨水;在干燥情况下,受轻微摩擦、撞击或加热即可爆炸,故必须在低温下储存。用浓硝酸、乙醇和汞反应可制得雷酸汞。在工业及军事上可作雷管药帽。

  制法 工业上主要利用液态氮和液态氧的沸点不同,采用液态空气分步蒸馏法制取氮气。氮的沸点(-195.79℃)比氧(-182.95℃)低,首先蒸发出来。将其在15~20兆帕压力下装入钢瓶中储存。利用具有选择性吸附氧能力的分子筛型吸附剂,在变压吸附和脱附的装置中,可以进行空气分离,分别制取纯氧和纯氮。制备少量纯氮是以含氮化合物为原料,利用加热分解或化学反应方法,如加热亚硝酸铵水溶液、加热重铬酸铵晶体或叠氮化钡Ba(N3)2等;氨和溴水反应,氨和氧化铜反应都能制备少量纯净氮气。

  应用 氮是植物生长所必需的营养元素之一,是氮肥和各种复合肥料的主要组分,是动植物体内蛋白质的重要成分,故称之为生命元素。氮在化学工业、石油工业、电子工业、食品工业、金属冶炼及加工等工业中用途十分广泛。

  1. 作为化工原料。氮是生产合成氨氰氨化钙氰化物氮化物硝酸等化工产品的主要原料。
  2. 作为惰性介质。氮的化学性质稳定,价格便宜,广泛用作惰性介质,如无氧操作中的保护气体,使化学性质活泼的物质不被氧化和减少设备腐蚀;在聚合反应中充入氮气能保护催化剂的活性;在钢材轧制和金属热处理时充入氮气,可减少金属在高温下的氧化;在玻璃生产过程中充入氮气,可减少水汽污染,使玻璃表面光亮;在水果蔬菜仓库内充入氮气,能延长保存期;用氮和氩的混合气充填灯泡,可延长灯泡的使用寿命等。
  3. 作为冷源。液氮气化温度低、无毒且不燃烧、用后无残留,广泛用于各行业的冷源,如冷冻食品;冷冻保存动物精液、人体组织、皮肤;用液氮灼烧法除去皮肤异物的外科手术有出血少、不痛苦、不易感染等优点;用作各种冷阱、冷泵及低温超导的冷源等。
  4. 15N主要用作示踪原子,用于化学、生物学及固氮机理的研究中;15N具有比一般氮低的中子吸收截面,已应用于核反应堆中。
拼音:dàn 部首:气 总笔画:12 部外笔画:8 结构:半包围 常用字表 拼音检字表
注音:ㄉㄢˋ 造字法:形声字 输入法:〔王码〕RNO 输入法:〔万能〕RNO 倉頡:ONFF 通用字表 部首检字表

氮 dàn

  化学元素,元素符号N,原子序数7,原子量14.006,7。无色无臭,不能燃烧,可以用来制造氨、硝酸和氮肥等。氮在地壳中的含量为0.004,6%(重量),自然界中绝大部分氮以单质分子的形式存在于大气中,约占空气体积的78.1%。氮是植物动物有机生命的重要组成部分。按质量计,蛋白质中氮约占15%左右。氮最重要的矿物是硝酸盐

首字为“氮”的词语

  氮肥  氧化氮  氮气  氮循环


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