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氮气介绍

2020-09-02 17:28

  氮气介绍化学式为N2,通常状况下是一种无色无味的气体,而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.08%(体积分数),是空气的主要成份。在标准大气压下,冷却至-195.8℃时,变成没有颜色的液体,冷却至-209.8℃时,液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼,常温下很难跟其他物质发生反应,所以常被用来制作防腐剂。但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有用的新物质。

 

  基本信息

中文名称

氮气

应用

合成氨保护气,用于降温,防腐剂

英文名称

Nitrogen

安全性描述

可用于灭火

别称

危险性描述

空气中含氮量过高,容易引起缺氧

化学式

N₂

密度

1.25g/L(标准状况)

分子量

28.013

能耗工质

0.671千克标煤/立方米

CAS登录号

7727-37-9

外观

无色无味气体

EINECS登录号

231-783-9

水溶性

难溶于水

沸点

77.35K

 

 

熔点

61.75K

 

 

 

  化学性质

  由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出,除了NH4离子外,氧化数为0的N2分子在图中曲线的最低点,这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲的话,N2是热力学稳定状态结构。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO3和N2两点的连线(图中的虚线)的上方。因此,这些化合物在热力学上是不稳定的,容易发生歧化反应。在图中唯一的一个比N2分子值低的是NH4离子。[1]

  正价氮呈酸性,负价氮呈碱性。

  由氮分子中三键键能很大,不容易被破坏,因此其化学性质十分稳定,只有在高温高压并有催化剂存在的条件下,氮气可以和氢气反应生成氨。同时,由于氮分子N2的化学结构比较稳定,氰根离子CN和碳化钙CaC2中的C2和氮分子结构相似。

 

  物理性质

  氮气在常况下是一种无色无味的气体,熔点是63 K,沸点是77 K,临界温度是126 K,难于液化。溶解度很小,常压下在283 K 时一体积水可溶解0.02体积的氮气。

  氮气是难液化的气体。氮气在极低温下会液化成无色液体,进一步降低温度时,更会形成白色晶状固体。在生产中,通常采用黑色钢瓶盛放氮气。其他物理性质见下表: 

 

项 目
化学式
相对分子质量
CAS登录号
EINECS登录号
英文名称
熔点
沸点,101.325kPa(1atm)时
临界温度
临界压力
临界体积
临界密度
临界压缩系数
液体密度,-180℃时
液体热膨胀系数,-180℃时
表面张力,-210℃时
气体密度,101.325 kPa(atm)和70F(21.1℃)时
气体相对密度,101.325 kPa(1atm)和70F时(空气=1)
汽化热,沸点下
熔化热,熔点下
气体定压比热容cp,25℃时
气体定容比热容cv,25℃时
气体比热容比,cp/cv
液体比热容,-183℃时
固体比热容,-223℃时
溶解度参数
液体摩尔体积
在水中的溶解度,25℃时
气体黏度,25℃时
液体黏度,-150℃时
气体热导率,25℃ 时
液体热导率,-150℃时

属 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)

 

  氮气用途

  化工合成

  氮气介绍人类能够有效利用氮气的主要途径是合成氨,但要求条件很高。近年来,人们在竭力弄清植物固氮的机理,争取用化学的方法模拟生物固氮,来实现当温和条件下开发利用空气中的氮资源。氮主要用于合成氨,反应式为氮气介绍( 条件为高压,高温、和催化剂。反应为可逆反应)还是合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。 氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如:碳酸氢铵NH4HCO3,氯化铵NH4Cl,硝酸铵NH4NO3等等。

 

  其他用途

  氮气介绍由于氮的化学惰性,常用作保护气体,如:瓜果,食品,灯泡填充气。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存。液氮还可用作深度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用,即将斑,包,豆等冻掉,但是容易出现疤痕,并不建议使用。高纯氮气用作色谱仪等仪器的载气。用作铜管的光亮退火保护气体。跟高纯氦气、高纯二氧化碳一起用作激光切割机的激光气体。氮气也作为食品保鲜保护气体的用途。在化工行业,氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气体。用作铝制品、铝型材加工,铝薄轧制等保护气体。用作回流焊和波峰焊配套的保护气体,提高焊接质量。用作浮法玻璃生产过程中的保护气体,防锡槽氧化。 

 

  注意事项

  危险性

  危险性类别:第2.2类 惰性气体

  侵入途径:吸入

  健康危害:空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。吸入氮气浓度不太高时,患者最初感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。

  潜水员深潜时,可发生氮的麻醉作用;若从高压环境下过快转入常压环境,体内会形成氮气气泡,压迫神经、血管或造成微血管阻塞,发生“减压病”。

  环境危害:无

  燃爆危险:本品不燃。

  急救措施

  皮肤接触:没事(因空气中就含有约78%的氮)

  眼睛接触:没事(理由同上)

  吸入:(浓度较高时)迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。呼吸心跳停止时,立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。 

  消防措施

  危险特性:若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。

  有害燃烧产物:氮气。

  灭火方法:本品不燃。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束用雾状水保持火场中容器冷却。可用雾状水喷淋加速液氮蒸发,但不可使用水枪射至液氮。

  泄漏应急处理

  应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

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