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氮氣

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  • 簡介:   氮氣,化學式為N2,通常狀況下是一種無色無味的氣體,而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的78.08%(體積分數),是空氣的主要成份之一。在標準大氣壓下,氮氣冷卻***-195.8℃時,變成…
產品詳細

  氮氣,化學式為N2,通常狀況下是一種無色無味的氣體,而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的78.08%(體積分數),是空氣的主要成份之一。在標準大氣壓下,氮氣冷卻***-195.8℃時,變成無色的液體,冷卻***-209.8℃時,液態氮變成雪狀的固體。氮氣的化學性質不活潑,常溫下很難跟其他物質發生反應,所以常被用來制作防腐劑。但在高溫、高能量條件下可與某些物質發生化學變化,用來制取對人類有用的新物質。
  發現簡史
  氮氣在大氣中含量雖多于氧氣,但是由于它的性質不活潑,所以人們是在認識氧氣之后才認識氮氣的。不過它的發現卻早于氧氣。1755年英國化學家布拉克(Black,J.1728-1799)發現碳酸氣之后不久,發現木炭在玻璃罩內燃燒后所生成的碳酸氣,即使用苛性鉀溶液吸收后仍然有較大量的空氣剩下來。后來他的學生D·盧瑟福繼續用動物做實驗,把老鼠放進封閉的玻璃罩里直***其死后,發現玻璃罩中空氣體積減少1/10;若將剩余的氣體再用苛性鉀溶液吸收,則會繼續減少1/11的體積。D·盧瑟福發現老鼠不能生存的空氣里燃燒蠟燭,仍然可以見到微弱的燭光;待蠟燭熄滅后,往其中放入少量的磷,磷仍能燃燒一會,對除掉空氣中的助燃氣來說,效果是好的。把磷燃燒后剩余的氣體進行研究,D·盧瑟福發現這氣體不能維持生命,具有滅火性質,也不溶于苛性鉀溶液,因此命名為“濁氣”或“毒氣”。在同一年,普利斯特里作類似的燃燒實驗,發現使1/5的空氣變為碳酸氣,用石灰水吸收后的氣體不助燃也不助呼吸。由于他同D·盧瑟福都是深信燃素學說的,因此他們把剩下來的氣體叫做“被燃素飽和了的空氣”。[1]
  化學性質
  由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖也可以看出,除了NH4+離子外,氧化數為0的N2分子在圖中曲線的***低點,這表明相對于其它氧化數的氮的化合物來講的話,N2是熱力學穩定狀態結構。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位于HNO3和N2兩點的連線(圖中的虛線)的上方。因此,這些化合物在熱力學上是不穩定的,容易發生歧化反應。在圖中***的一個比N2分子值低的是NH4+離子。[3]
  正價氮呈酸性,負價氮呈堿性。
  由氮分子中三鍵鍵能很大,不容易被破壞,因此其化學性質十分穩定,只有在高溫高壓并有催化劑存在的條件下,氮氣可以和氫氣反應生成氨。同時,由于氮分子N2的化學結構比較穩定,氰根離子CN-和碳化鈣CaC2中的C22-和氮分子結構相似。
  氮氣用途
  編輯
  化工合成
  氮主要用于合成氨,反應式為
  ( 條件為高壓,高溫、和催化劑。反應為可逆反應)還是合成纖維(錦綸、腈綸),合成樹脂,合成橡膠等的重要原料。 氮是一種營養元素還可以用來制作化肥。例如:碳酸氫銨NH4HCO3,氯化銨NH4Cl,硝酸銨NH4NO3等等。
  氮氣彈簧
  氮氣彈簧(2張)
  其他用途
  由于氮的化學惰性,常用作保護氣體,如:瓜果,食品,燈泡填充氣。以防止某些物體暴露于空氣時被氧所氧化,用氮氣填充糧倉,可使糧食不霉爛、不發芽,長期保存。液氮還可用作深度冷凍劑。作為冷凍劑在醫院做除斑,包,豆等的手術時常常也使用, 即將斑,包,豆等凍掉,但是容易出現疤痕,并不建議使用。高純氮氣用作色譜儀等儀器的載氣。用作銅管的光亮退火保護氣體。跟高純氦氣、高純二氧化碳一起用作激光切割機的激光氣體。氮氣也作為食品保鮮保護氣體的用途。在化工行業,氮氣主要用作保護氣體、置換氣體、洗滌氣體、安全保障氣體。用作鋁制品、鋁型材加工,鋁薄軋制等保護氣體。用作回流焊和波峰焊配套的保護氣體,提高焊接質量。用作浮法玻璃生產過程中的保護氣體,防錫槽氧化。[4]
  注意事項
  編輯
  危險性
  危險性類別:第2.2類 惰性氣體
  侵入途徑:吸入
  健康危害:空氣中氮氣含量過高,使吸入氣氧分壓下降,引起缺氧窒息。吸入氮氣濃度不太高時,患者***初感胸悶、氣短、疲軟無力;繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態不穩,稱之為“氮酩酊”,可進入昏睡或昏迷狀態。吸入高濃度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
  潛水員深潛時,可發生氮的麻醉作用;若從高壓環境下過快轉入常壓環境,體內會形成氮氣氣泡,壓迫神經、血管或造成微血管阻塞,發生“減壓病”。
  環境危害:無
  燃爆危險:本品不燃。
  急救措施
  皮膚接觸:沒事(因空氣中就含有約78%的氮)
  眼睛接觸:沒事(理由同上)
  吸入:(濃度較高時)迅速脫離現場***空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。呼吸心跳停止時,立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓術。就醫。
  消防措施
  危險特性:若遇高熱,容器內壓增大,有開裂和爆炸的危險。
  有害燃燒產物:氮氣。
  滅火方法:本品不燃。盡可能將容器從火場移***空曠處。***保持火場容器冷卻,直***滅火結束用霧狀水保持火場中容器冷卻??捎渺F狀水噴淋加速液氮蒸發,但不可使用水槍射***液氮。
  泄漏應急處理
  應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員***風處,并進行隔離,嚴格***出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿一般作業工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
  操作處置儲存
  操作注意事項:密閉操作。密閉操作,提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備泄漏應急處理設備。
  儲存注意事項:儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。儲區應備有泄漏應急處理設備。
  接觸控制
  職業接觸限值:
  中國MAC(mg/m3):未制定標準
  前蘇聯MAC(mg/m3):未制定標準
  TLVTN:ACGIH 窒息性氣體
  TLVWN:未制定標準
  監測方法:
  工程控制:密閉操作。提供良好的自然通風條件。
  呼吸系統防護:一般不需特殊防護。當作業場所空氣中氧氣濃度低于18%時,必須佩戴空氣呼吸器、長管面具。
  眼睛防護:一般不需特殊防護。
  身體防護:穿一般作業工作服。
  手防護:戴一般作業防護手套。
  其它防護:避免高濃度吸入。進入罐、***性空間或其它高濃度區作業,須有人監護。

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