氮气(Nitrogen),是氮元素形成的一种单质,化学式N₂。常温常压下是一种无色无味的惰性气体,只有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。
氮气的化学性质
正价氮呈酸性,负价氮呈碱性。由氮分子中三键键能很大,不容易被破坏,因此其化学性质十分稳定,只有在高温高压并有催化剂存在的条件下,氮气成分可以和氢气反应生成氨。同时,由于氮分子的化学结构比较稳定,氰根离子CN-和碳化钙CaC2中的C22-和氮分子结构相似。
氮分子中存在氮氮叁键,键能很大(941 KJ/mol),以至于加热到3273K时仅有0.1%离解,氮分子是已知双原子分子中最稳定的。氮气是CO的等电子体,在结构和性质上有许多相似之处。不同活性的金属与氮气的反应情况不同。与碱金属在常温下直接化合;与碱土金属 —般需要在髙温下化合;与其他族元素的单质反应则需要更高的反应条件。
氮可通过空气液化获得。
这种非金属可以通过实施各种工艺获得。其中最常用的是分馏和空气液化,因为氮气占空气的78%。
氮气占我们呼吸的空气的78%。
除了作为主要元素存在于我们呼吸的空气中,我们还在食物、植物、化肥、有毒物质甚至爆炸物中发现了氮。此外,同位素N-14是在恒星中发现的,它是通过核聚变形成的。
氮在自然界中的作用
氮对环境有重要的贡献:没有这种元素,地球上就不可能有生命。这种元素是蛋白质和核酸(DNA和RNA)的一部分,这意味着它是生命基础的一部分。
虽然有大量的在气态氮(N 2)在地球的大气层,对植物很难将它以这种方式,所以他们吸收铵离子的形式(NH 4 +)或硝酸盐(3号)。正因为如此,一些细菌将氮转化成植物可以吸收的形式,这样动物就可以吸收植物,并通过这个过程吸收氮。
换句话说,如果没有氮的存在,细菌就不能将土壤转化为植物生长的肥沃土壤。因此,氮被认为参与了生态系统的生命周期。
氮对身体的影响

氮减少血液中氧气的运输。
自然状态下的氮以分子氮(N2)的形式存在于空气中; 在土壤和水中,它被发现形成硝酸盐(No3 -)和亚硝酸盐(No2 -)等化合物。
这种含氮化合物对健康并没有那么有益。它的一些主要影响如下:
- 减少血液中的氧气输送。
- 它会减缓甲状腺的功能。
- 它不允许维生素A在机体内正确固定。
- 它促进了一种叫做亚硝胺的物质的产生,这种物质会导致细胞突变(癌症)。
氮在天空的颜色

在日落的颜色中,氮起着重要的作用。
这种元素和氧一起构成了天空中出现的蓝色、绿色、紫色、橙色和红色。不仅在彩虹中,也在日落中。
氮气的三大化学性质
1. 和氧气反应
N2+O2=放电=2NO
一氧化氮与氧气迅速化合,生成二氧化氮
2NO+O2=2NO2
2. 和氢气反应
N2+3H2=2NH3(高温高压催化剂)
说明:在高温、高压和有催化剂存在的条件下,N2与H2可以直接化合,生成氨(NH3),并放出热量;同时,NH3也会分解成N2和H2,这个反应是个可逆反应。
工业上利用这一反应原理合成氨.
3. 和活泼金属反应
氮气不活泼,很少会和其它物质反应。但也有特殊的,如会和金属镁反应。
反应方程式为:3Mg+N2=点燃=Mg3N2(氮化镁)
氮原子有较强的非金属性,在氮分子中有共价叁键,键能大,所以氮气化学性质不活泼。但在高温下,破坏了共价键,氮气可跟许多物质反应。上述只是列举了初中化学常见的氮气反应。氮气知识在课本中虽介绍不多,但由于它是组成空气的主要成分,并且与氧气的化学性质正好相反,因此,在近几年中考试题中,有关考查氮气知识的试题屡屡出现。下来我们通过一道试题来回顾氮气的化学性质。
氮气的用途
1.由于氮的化学惰性,常用作保护气体,如:瓜果,食品,灯泡填充气。
2.以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存。
3.液氮还可用作深度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用,即将斑,包,豆等冻掉,但是容易出现疤痕,并不建议使用。
4.高纯氮气用作色谱仪等仪器的载气。用作铜管的光亮退火保护气体。跟高纯氦气、高纯二氧化碳一起用作激光切割机的激光气体。
5.氮气也作为食品保鲜保护气体的用途。
6.在化工行业,氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气体。用作铝制品、铝型材加工,铝薄轧制等保护气体。用作回流焊和波峰焊配套的保护气体,提高焊接质量。用作浮法玻璃生产过程中的保护气体,防锡槽氧化。