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氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关,2个N原子以叁键结合成为氮气分子,包含1个σ键和2个π键,因为在化学反应中受到攻击的是π键,而在N₂分子中π键的能级比σ键低,打开π键困难,因而使N₂难以参与化学反应。
氮(Nitrogen)这个名称,在1970年由Jean-Antoine-ClaudeChaptal提出,是基于它是硝酸和硝酸盐的一个组分的考虑(希腊文Νιτροζόλη,硝酸灵)。由于这种气体的窒息性,Lavoisier更喜欢用azote(氮)这个名称(希腊文άψυχη,无生命),而且这个名称在语法中以诸如azo、dizao、azide等形式还在使用。德文名称stickstoff指的是相同的性质(sticken,窒息或闷熄)
氮气是一种有惰性的气体,一般不与其他物质发生反应,但在一定条件下,氮可与碱金属或碱土金属反应,相当于在氮分子的反键分子轨道上填充一个电子,金属的给电子能力越强,反应越易进行。如,在常温下锂可与氮直接反应,而钙需要加热到一定条件才能于氮气反应:
ⅢA和ⅣA族的一些元素在加热条件下能与氮气反应:
在高温、高压和催化剂存在的条件下,氮能与氢反应生成氨:
液态空气分馏法
氮气主要是从大气中分离或含氮化合物的分解制得的。每年通过液化空气生产超过3,300万吨的氮气,然后使用分馏的方法在大气中生产氮气以及其他气体。
深冷分离法
深冷分离法工艺已经历了100多年的发展,先后经历了高压、高低压、中压和全低压流程等多种不同的工艺流程。随着现代空分工艺技术和设备的发展,高压、高低压、中压空分流程已基本被淘汰,能耗更低、生产更安全的全低压流程已成为大中型低温空分装置的。
氨分解法
在高温且有镍的催化下,氨逐渐分解为氮气与氢气:
然后把混合气在燃烧室内燃烧并控制空气比例,让氢气不完全燃烧,其燃烧生成物通过除氧,干燥则可得到不同氮氢混合比的保护性气体(其氢含量可控制在1%~25%)被使用于铜材的光亮退火(此方法仅适用于氮气氢气来源困难而氨价格又较低廉的情况时)。
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