氮氣的這種高度化學穩(wěn)定性與其分子結構有關,2個N原子以叁鍵結合成為氮氣分子,包含1個σ鍵和2個π鍵,因為在化學反應中受到攻擊的是π鍵,而在N?分子中π鍵的能級比σ鍵低,打開π鍵困難,因而使N?難以參與化學反應。
瑞典化學家卡爾·謝勒(Carl Scheele)和蘇格蘭植物學家丹尼爾·盧瑟福(Daniel Rutherford)在1772年分別發(fā)現(xiàn)了氮。牧師卡文迪許和拉瓦錫也在差不多的同一時間立地獲得了氮。Rutherford在他的老師Joseph Black的啟發(fā)下,研究含碳物質(zhì)在有的空氣中燃燒后所留下的殘余“空氣”的性質(zhì)時,他用KOH除去CO2,從而獲得了氮。他認為這是從已燃燒的物質(zhì)中吸收了燃素的普通空氣。有些人不顧A. L. Lavoisier的研究成果,直到1840年還在爭論關于氮氣的基本性質(zhì)。
氮氣是一種有惰性的氣體,一般不與其他物質(zhì)發(fā)生反應,但在一定條件下,氮可與堿金屬或堿土金屬反應,相當于在氮分子的反鍵分子軌道上填充一個電子,金屬的給電子能力越強,反應越易進行。如,在常溫下鋰可與氮直接反應,而鈣需要加熱到一定條件才能于氮氣反應:
ⅢA和ⅣA族的一些元素在加熱條件下能與氮氣反應:
在高溫、高壓和催化劑存在的條件下,氮能與氫反應生成氨:
膜分離法
膜分離技術是基于薄膜對氣體組分具有選擇性滲透和擴散的特性,以達到氣體分離和純化的目的。氣體中各種組分透過膜的速度不同,每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性和膜兩面的分壓差有關。透過膜的氣體組分不可能達到的純度。氣體分離膜通??煞譃槎嗫撞馁|(zhì)和非多孔材質(zhì),它們無機物(多孔玻璃、陶瓷、金屬、電子導電性固體和鈀合金等)或有機高分子(微孔聚乙烯、多孔醋酸纖維、均質(zhì)醋酸纖維、聚硅氧烷橡膠和聚碳酸脂)組成。
1、氮氣的化學性質(zhì)很穩(wěn)定,一般不與其他物質(zhì)發(fā)生反應。這種惰性品質(zhì)使它可以廣泛應用于許多厭氧環(huán)境,比如用氮氣將特定容器中的空氣驅替置換,起到隔離、阻燃、防爆、防腐的作用,這項技術在輕烴裝置檢修、LPG工程、輸氣管道和液化氣管網(wǎng)吹掃等工業(yè)、民用方面得以應用 [11]。氮氣還可在已加工的食品和藥品的包裝中用作覆蓋氣體,密封電纜、電話線以及給可膨脹的橡膠輪胎加壓等。作為一種防腐劑,氮氣也常被替置與井下,以減緩管柱與地層流體接觸所產(chǎn)生的腐蝕
4、氮氣可用于合成一氧化氮或二氧化氮,以此來制造硝酸,這種制造方法純度高且價格較為低廉。此外氮氣還可用于合成氨及金屬氮化物等
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