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氮氣

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基本(ben)信息︰

中文名︰氮氣

英文名︰Nitrogen

化(hua)學式︰N2

相對分子(zi)you)柿浚8.013

化(hua)學性質︰不活(huo)潑

CAS登錄號︰2020-06-04

EINECS登錄號︰231-783-9

發現者︰亨利?卡文迪許

命名者︰安托萬-洛(luo)朗?拉瓦錫



化(hua)學性質

由氮元素的氧化(hua)態-吉(ji)布斯自由能圖也(ye)可(ke)以看(kan)出,除(chu)了NH4+離子(zi)外,氧化(hua)數為(wei)0的N2分子(zi)在圖中曲(qu)線的最(zui)低點,這表明(ming)相對于其它氧化(hua)數的氮的化(hua)合物來講的話,N2是熱力學穩定狀態結構。氧化(hua)數為(wei)0到+5之間的各種zhi) 幕hua)合物的值(zhi)都位于HNO3和(he)N2兩點的連線(圖中的虛線)的上方,因此,這些化(hua)合物在熱力學上是不穩定的,容(rong)易(yi)發生(sheng)歧化(hua)反(fan)應。在圖中唯一的一個(ge)比N2分子(zi)you)檔偷氖H4+離子(zi)。

由氮分子(zi)you)腥芎艽螅 蝗rong)易(yi)被破壞,因此其化(hua)學性質十分穩定,只有在高(gao)溫高(gao)壓並有催(cui)化(hua)劑存在的條件(jian)下,氮氣可(ke)以和(he)氫氣反(fan)應生(sheng)成氨bo)/span>

氮化(hua)物反(fan)應

氮化(hua)鎂與水反(fan)應︰Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

在放電(dian)條件(jian)下,氮氣才可(ke)以和(he)tuo)跗hua)合生(sheng)成一氧化(hua)氮︰N2+O2=放電(dian)=2NO

一氧化(hua)氮與氧氣迅速化(hua)合,生(sheng)成二(er)氧化(hua)氮2NO+O2=2NO2

二(er)氧化(hua)氮溶于水,生(sheng)成硝酸,一氧化(hua)氮3NO2+H2O=2HNO3+NO

五氧化(hua)二(er)氮溶于水,生(sheng)成硝酸,N2O5+H2O=2HNO3

氮和(he)活(huo)潑金屬反(fan)應

N2 與金屬鋰在常溫下就可(ke)直接反(fan)應︰6Li + N2 === 2Li3N

N2與堿(jian)土金屬Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在熾熱的溫度下作用︰ 3Ca + N2 =△= Ca3N2

N2與鎂條反(fan)應︰3Mg+N2=點燃=Mg3N2(氮化(hua)鎂)

氮和(he)非(fei)金屬反(fan)應

N2與氫氣反(fan)應制氨氣︰N2+3H2?2NH3 (高(gao)溫 高(gao)壓 催(cui)化(hua)劑)

N2與硼要(yao)在白熱的溫度才能反(fan)應︰ 2 B + N2=== 2BN (大分子(zi)化(hua)合物)

N2與 和(he)其它族元素的單質一般要(yao)在高(gao)于1473K的溫度下才能反(fan)應。



 技術(shu)指(zhi)標

 

物理性質

氮氣在常況下是一種無色無味的氣體,且通(tong)常無毒。氮氣佔空氣總量的78.12%(體積(ji)分數),在標準情(qing)況下的氣體密度是1.25g/L,氮氣難溶于水,在常溫常壓下,1體積(ji)水中大約(yue)只溶解0.02體積(ji)的氮氣。氮氣是難液化(hua)的氣體。氮氣在極(ji)低溫下會液化(hua)成無色液體,進一步(bu)降低溫度時(shi),更會形成白色晶狀固(gu)體。在生(sheng)產(chan)中,通(tong)常采用黑色鋼瓶盛(sheng)放氮氣。其他物理性質見下表︰


項 目
化(hua)學式
相對分子(zi)you)柿/span>
CAS登錄號
EINECS登錄號
英文名稱(chen)
熔點
沸(fei)點,101.325kPa(1atm)時(shi)
臨界溫度
臨界壓力
臨界體積(ji)
臨界密度
臨界壓縮系數
液體密度,-180℃時(shi)
液體熱膨脹系數,-180℃時(shi)
表面張力,-210℃時(shi)
氣體密度,101.325 kPa(atm)和(he)70F(21.1℃)時(shi)
氣體相對密度,101.325 kPa(1atm)和(he)70F時(shi)(空氣=1)
汽化(hua)熱,沸(fei)點下
熔化(hua)熱,熔點下
氣體定壓比熱容(rong)cp,25℃時(shi)
氣體定容(rong)比熱容(rong)cv,25℃時(shi)
氣體比熱容(rong)比,cp/cv
液體比熱容(rong),-183℃時(shi)
固(gu)體比熱容(rong),-223℃時(shi)
溶解度參數
液體摩爾(er)體積(ji)
在水中的溶解度,25℃時(shi)
氣體黏度,25℃時(shi)
液體黏度,-150℃時(shi)
氣體熱導率,25℃ 時(shi)
液體熱導率,-150℃時(shi)
屬 性
N2
28.013
2020-06-04
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,175.44μP
0.038mPa ?s,0.038 cp
0.02475W/(m ? K)

0.0646W/(m ? K)

化(hua)工合成

氮主(zhu)要(yao)用于合成氨bao) fan)應式為(wei)N2+3H2?2NH3( 條件(jian)為(wei)高(gao)壓,高(gao)溫、和(he)催(cui)化(hua)劑。反(fan)應為(wei)可(ke)逆反(fan)應)還是合成縴維(錦綸(lun)、 綸(lun)),合成樹(shu)脂(zhi),合成橡膠等的重要(yao)原料(liao)。 氮是一種營養元素還可(ke)以用來制作化(hua)肥。例如︰碳酸氫銨NH4HCO3,氯化(hua)銨NH4Cl,硝酸銨NH4NO3等等。

汽車輪胎

1.提高(gao)輪胎行駛(shi)的穩定性和(he)舒適性

氮氣幾乎為(wei)惰(duo)性的雙原子(zi)氣體,化(hua)學性質極(ji)不活(huo)潑,氣體分子(zi)比氧分子(zi)大,不易(yi)熱脹冷縮,變形幅(fu)度小,其滲透(tou)輪胎胎壁的速度比空氣慢約(yue)30~40%, 能保(bao)持(chi)穩定胎壓,提高(gao)輪胎行駛(shi)的穩定性,保(bao)證駕駛(shi)的舒適性;氮氣的音(yin)頻傳導性低ting) 嗟庇諂脹tong)空氣的1/5,使用氮氣能有效減少輪胎的噪音(yin),提高(gao)行駛(shi)的寧靜度。 

2.防止爆胎和(he)缺氣碾行

爆胎是公路交通(tong)事故中的頭號殺(sha)手。據統計,在高(gao)速公路上有46%的交通(tong)事故是由于輪胎發生(sheng)故障引起的,其中爆胎一項就佔輪胎事故總量的70%。汽車行駛(shi)時(shi),輪胎溫度會因與地(di)面磨擦(ca)而升高(gao),尤其在高(gao)速行駛(shi)及緊急剎車時(shi),胎內氣體溫度會急速上升,胎壓驟增,所以會有爆胎的可(ke)能。而高(gao)溫導致(zhi)輪胎橡膠老(lao)化(hua),疲勞(lao)強度下降,胎面磨損劇烈,又(you)是可(ke)能爆胎的重要(yao)因素。而與一般高(gao)壓空氣相比,高(gao)純度氮氣因為(wei)無氧且幾乎不huan)  fen)不huan) you),其熱膨脹系數低ting) 卻 夾緣停(ting) 侶 檔土寺痔??鵲乃俁齲 豢ke)燃也(ye)不助燃等特(te)性,所以可(ke)大大地(di)減少爆胎的幾率。

3.延長輪胎使用壽命

使用氮氣後,胎壓穩定體積(ji)變化(hua)小,大大降低了輪胎不規(gui)則(ze)磨擦(ca)的可(ke)能性,如冠磨、胎肩磨、偏磨,提高(gao)了輪胎的使用壽命;橡膠的老(lao)化(hua)是受空氣中的氧分子(zi)氧化(hua)所致(zhi),老(lao)化(hua)後其強度及彈(dan)性下降,且會有xie)炅嚴(yan)窒螅 饈shi)造成輪胎使用壽命縮短的原因之一。氮氣分離裝置(zhi)能極(ji)大限度地(di)排除(chu)空氣中的氧氣、硫、油(you)、水和(he)其它雜you)剩 行?檔土寺痔?誄chen)層的氧化(hua)程度和(he)橡膠被腐(fu)蝕的現象,不會腐(fu)蝕金屬輪輞,延長了輪胎的使用壽命,也(ye)極(ji)大程度減少輪輞生(sheng)銹的狀況。

4.減少油(you)耗,保(bao)護(hu)環境(jing)

輪胎胎壓的不足(zu)與受熱後滾動阻力的增加,會造成汽車行駛(shi)時(shi)的油(you)耗增加;而氮氣除(chu)了可(ke)以維持(chi)穩定的胎壓,延緩(huan)胎壓降低之外,其干燥且ye)緩(huan) you)不huan)   卻 夾緣停(ting) 侶奶te)性,減低了輪胎行走時(shi)溫度的升高(gao),以yue)奧痔?湫渦 ?di)力提高(gao)等,降低了滾動阻力,從(cong)而達到減少油(you)耗的目的。

氮氣彈(dan)簧

       氮氣彈(dan)簧


其他作用

由于氮的化(hua)學惰(duo)性,常用作保(bao)護(hu)氣體,如︰瓜果,食chen)罰 婆萏畛淦R苑樂鼓mou)些物體暴露于空氣時(shi)被氧所氧化(hua),用氮氣填充糧倉,可(ke)使糧食不霉(mei)爛(lan)、不發芽(ya),長期保(bao)存。液氮還可(ke)用作深度冷凍劑。作為(wei)冷凍劑在醫院做除(chu)斑,包,豆(dou)等的手術(shu)時(shi)常常也(ye)使用, 即將斑,包,豆(dou)等凍掉,但(dan)是容(rong)易(yi)出現疤痕,並不建議(yi)使用。高(gao)純氮氣用作色譜儀等儀器(qi)的載氣。用作銅管的光亮退火保(bao)護(hu)氣體。跟(gen)高(gao)純氦氣、高(gao)純二(er)氧化(hua)碳一起用作激光切割機(ji)的激光氣體。氮氣也(ye)作為(wei)食chen)繁bao)鮮shi);hu)氣體的用途。在化(hua)工行業,氮氣主(zhu)要(yao)用作保(bao)護(hu)氣體、置(zhi)換氣體、洗(xi)滌氣體、安全保(bao)障氣體。用作鋁制品、鋁型材加工,鋁薄(bo)軋制等保(bao)護(hu)氣體。用作回流(liu)焊(han)和(he)波峰焊(han)配套的保(bao)護(hu)氣體,提高(gao)焊(han)接you)柿俊S米韝》 A sheng)產(chan)過程中的保(bao)護(hu)氣體,防錫槽氧化(hua)。

操作處置(zhi)與儲存

操作注意事項︰密閉操作。密閉操作,提供(gong)良好的自然通(tong)風條件(jian)。操作人員必須(xu)經(jing)過專(zhuan)門(men)培(pei)訓,嚴(yan)格(ge)遵守操作規(gui)程。防止氣體泄(xie)漏到工作場所空氣中。搬運時(shi)輕裝輕卸,防止鋼瓶及an)郊jian)破損。配備泄(xie)漏應急處理設(she)備。

儲存注意事項︰儲存于陰(yin)涼(liang)、通(tong)風的庫(ku)房。遠離火種、熱源。庫(ku)溫不宜超(chao)過30℃。儲區應備有泄(xie)漏應急處理設(she)備。

運輸信息

危險(xian)貨物編(bian)號︰22005

UN編(bian)號︰1066

包裝標志︰不燃氣體

包裝類別︰O53

包裝an)椒 焊(han)種勢浚話碴稱(chen)客餛脹tong)木(mu)箱。

運輸注意事項︰采用鋼瓶運輸時(shi)必須(xu)戴好鋼瓶ke)系陌踩 mao)bo)8制懇話閆ping)放,並應將瓶口朝同(tong)一方向,不可(ke)交叉;高(gao)度不得超(chao)過車輛(liang)的防護(hu)欄(lan)板,並用三角木(mu)墊卡牢,防止滾動。嚴(yan)禁與易(yi)燃物或(huo)可(ke)燃物等混裝混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝曬。鐵路運輸時(shi)要(yao)禁止溜放。

危險(xian)性概述

危險(xian)性類別︰第2.2類 惰(duo)性氣體

侵入途徑︰吸入

健康危害︰空氣中氮氣含量過高(gao),使吸入氣氧分壓下降,引起缺氧窒息。吸入氮氣濃度不太高(gao)時(shi),患(huan)者最(zui)初感胸悶、氣短、疲軟無力;huan)潭蟹吃瓴話病 ji)度興奮、亂跑、叫喊、神(shen)情(qing)恍惚bo) bu)態不穩,稱(chen)之為(wei)“氮酩(ming)酊”bao) ke)進入昏睡或(huo)昏迷狀態。吸入高(gao)濃度,患(huan)者可(ke)迅速昏迷、因呼吸和(he)心跳停(ting)止而死lao)觥/span>

潛水員深潛時(shi),可(ke)發生(sheng)氮的麻醉作用;若從(cong)高(gao)壓環境(jing)下過快轉(zhuan)入常壓環境(jing),體內會形成氮氣氣泡,壓迫神(shen)經(jing)、血管或(huo)造成徽血管阻塞(sai),發生(sheng)“減壓病”bo)/span>

環境(jing)危害︰無

燃爆危險(xian)︰本(ben)品不燃。

急ben)卻朧/strong>

皮(pi)膚接觸︰沒事(因空氣中就含有約(yue)78%的氮)

眼楮接觸︰沒事(理由同(tong)上)

吸入︰迅速脫(tuo)離現場至空氣新鮮處。保(bao)持(chi)呼吸道lao)  H綰粑 眩 gei)輸氧。呼吸心跳停(ting)止時(shi),立即進行人工呼吸和(he)胸外心髒按(an)壓術(shu)。就醫。

食入︰沒事

消防措施

危險(xian)特(te)性︰若遇高(gao)熱,容(rong)器(qi)內壓增大,有開裂和(he)爆炸的危險(xian)。

有害燃燒產(chan)物︰氮氣。

滅火方法︰本(ben)品不燃。盡可(ke)能將容(rong)器(qi)從(cong)火場移至空曠處。噴水保(bao)持(chi)火場容(rong)器(qi)冷卻,直至滅火結束(shu)用霧狀水保(bao)持(chi)火場中容(rong)器(qi)冷卻。可(ke)用霧狀水噴淋加速液氮蒸發,但(dan)不可(ke)使用水槍射至液氮。

泄(xie)漏應急處理

應急處理︰迅速撤(che)離泄(xie)漏污染(ran)區人員至上風處,並進行隔離,嚴(yan)格(ge)限制出入。建議(yi)應急處理人員戴自給(gei)正(zheng)壓式呼吸器(qi),穿一般作業工作服。盡可(ke)能切斷泄(xie)漏源。合理通(tong)風,加速擴散。漏氣容(rong)器(qi)要(yao)妥善處理,修復(fu)、檢驗(yan)後再用。





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