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氮的存在和制备

铜臭 / 2022-07-25

空气内除約78体积%的单体氮而外，尚含有极微量的、由有机氮化合物在腐烂时所产生的氮和雷雨时所产生的硝酸。在自然界中，大量的无机氮化合物存在的情况不多，只有硝酸鈉存在于若干地区，特别是智利沿海。氮也以銨盐、硝酸盐或亚硝酸盐的形式存在于所有肥沃的土壤内。一切生物都含有氮的有机化合物--蛋白质。沒有蛋白质就沒有生命，而氮是蛋白质的必要粗成部分，因此，氮这个元素对于生命的重要性是显见的了。

在工业上氮的大量生产是以空气为原料，先液化，然后分馏。氧和情气是工业制氮的副产品。分餾液态空气所制得的氮常舍有少量的氧和微量的情气。使这种不钝的氨通过紅娥的銅，即可将氧除去。剩下的情气对一般工作并无妨碍。

在实驗室内加热亚硝酸銨的濃溶液至約70°0，即可得氮:

NH₄NO₂=N₂↑+ 2H₂O

要制得纯净的氮，可将氨气通过加热的氧化铜，共作用为

2NH₃+3CuO=N₂↑+ 3H₂O+3Cu

一、氮的性质

氮为双原子分子，它的低沸点表示氮分子的稳定性。氮分子内原子核間的距离为1.095Å,两原子是以一个σ鍵和两个π鍵相結合的。氮的不活澄性，是由于这种秸构的稳定性所致。要使这样的分子分解，必需給子大量的能，因为氮的分解热为每克分子225.2千卡，比任何其他双原子分子都高。在高压放电的影响下，氮分子“活化”了。活化的氮似为氮原子，其中的一个或两个电子被激发到較高的能层。放电停止后，在一个短时間內，活化的氮会发淡黄色的光，表示活化的分子将多余的能量逐渐放出。活性氮容易与磷、硫、鈉等化合，而普通的氮則沒有这种作用。升高温度也可以增进氮的反应性;在高溫时，氮与許多元素化合生成氮化物。

氮在实驗室内常用作为不活潑的保护气体，以阻止易于氧化的物体在暴露于空气时被氧所氧化。工业上在处理揮发性的易燃液体时，也常采用氮为保护气体。不过现在氮在工业上的主要用途是制造氨、硝酸和“石灰氮”。

二、氮氫化合物

氮的电負性較氩为高，故氮与氩化合时,对氮說是还原作用，它表現为負价。氮氫化合物中重要的有下列几种:(1)氨NH₃,它可以与氨离子加合而成銨离子NH₄⁺,因而可与酸形成銨盐;(2)联氨(肼)N₂H₄,它也与酸化合而形成联氨盐;(3)氢迭氮酸HN₃,金属的迭氮化物盐类。

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