单质氮在常况下是一种无色无臭的气体,在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3,氮气在标准大气压下,冷却至-195.8℃时,变成没有颜色的液体,冷却至-209.86℃时,液态氮变成雪状的固体。
空气是指地球大气层中的气体混合。它主要由 78%的氮气、21%氧气、0.93%的稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙),0.04%的二氧化碳,0.03%的其他物质(如水蒸气、杂质等)组成的混合物。空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。
氮气
氮气,化学式为N₂,为无色无味气体。氮气化学性质很不活泼,在高温高压及催化剂条件下才能和氢气反应生成氨气;在放电的情况下才能和氧气化合生成一氧化氮;即使Ca、Mg、Sr和Ba等活泼金属也只有在加热的情形下才能与其反应。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,因为在化学反应中首先受到攻击的是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。
理化性质
大气中约有4,000万亿吨气体,其中氮气占78%。氮气微溶于水和酒精。它是不可燃的,被认为是一种窒息性气体(即呼吸纯净的氮气会剥夺人体的氧气)。尽管氮被认为是一种惰性元素,但它会形成一些非常活跃的化合物。它可用作稀释剂并控制自然的燃烧和呼吸速率,在较高的氧气浓度下会更快。氮可溶于水和酒精,但基本上不溶于大多数其他液体。它在生活中是必不可少的,其化合物可用作食物或肥料。氮用于制造氨和硝酸。氮气在环境温度和中等温度下基本上是惰性气体。因此,大多数金属都容易处理它。在升高的温度下,氮可能对金属和合金具有侵蚀性。
氮气的用途
1、化合物制造:化肥、氨、硝酸等化合物的制造。
2、惰性保护:惰性保护介质,速冻食品。
3、制冷剂:低温粉碎等的制冷剂、冷却剂。
4、电子工业:电子工业中的外延、扩散、化学气相淀积、离子注入、等离子干刻、光刻等。
5、标准物:用作标准气、校正气、零点气、平衡气等。