身边的化学元素N综述.docx

氮是7号元素的中文名称,古代无此字,这是我国根据7号元素作为大气中最多的成分意译,为此专门新造的一个形声字,取其在空气中把氧气冲淡之义,读dàn。氮绝大多数生成于恒星演化核燃烧阶段的氢燃烧过程与氦燃烧过程中;极少

数生成于地球环境中碳地壳丰度25g/t,居第3014位的。β在化学元素周期表中-衰变过程。氮的宇宙丰度,氮属于3.13×10p区ⅤA7,族第二周期居第6位;

的稳定性非金属气体元素。

17世纪至18世纪中期,欧洲人对大气成分的开始研究和逐渐分离,首先导致了对其中含量最多的两种元素的发现。1772年,瑞典药剂师舍勒、英国化学家卡文迪许,1774年,英国牧师普利斯特里,都在互不知晓的情况下独自发现了氮。但因受燃素说的严重影响,都没有把它当成一种新元素,而是分别称其为“无效的空气”、“窒息的空气”、“浊气”与“被燃素饱和了的空气”。直到1775年,法国科学家拉瓦锡得知普利斯特里的实验情况后,亲自又做了12天实验,才确定了空气中最多的那一种成分是一种新元素,并命名为氮。这是人类发现的第21种元素,拉瓦锡为其命名的拉丁文名称叫nitrogenium。本名源自英文nitrogen,意思是

“硝石之源”;并用拉丁文名称第一个字母的大写体作为它的元素符号———N。

氮属于亲氧元素,虽然地壳丰度仅百万分之25,但它却以单质的双原子形式大量存在于空气中,按体积占大气的78.08%,按质量占大气的75.52%;它的化合物仅少部分以无机物形式集中蕴藏在智利北部的硝石矿中,分散地存在于世界各地的卤砂矿和土壤的铵盐、硝酸盐里,大部分以有机物的形式存在于一切生物体内的核酸及蛋白质中。

氮的天然同位素有两种,名称、符号及所占百分率分别是:氮14(14N)占

99.63%,氮15(15N)占0.37%。另外还有14种人造放射性同位素m,质量数为

10~13和16~25,其中11N还有一个同质异能素11N。

7.3物理性质

子量14.0067氮的原子半径,原子体积(共价半径17.3cm)703/pmolm,;离子半径密度1.2511g/pdmm3(,+5比热容)、1711040pmJ/((-3kg·);K原),熔点-209.86℃,沸点-159.8℃。

氮是一种无色无味的气体,双原子分子。晶体结构类型为分子晶体、六方晶系。它热容量较大,沸点较低,是较难液化的气体之一。比空气稍轻,微溶于乙醇,难溶于水,常压下10℃时,100体积的水只能溶进两体积的氮气;但其化合物氨,却能几百倍到上千倍地溶解在水中。氮有反磁性,无超导性。

氮的价电子构型2s22p3,电负性3.0,第一电子亲和能0.00,第一电离能

1402kJ/mol,标准电极势0.96V,氧化数-3、-2、-1、+1、+2、+3、+4、

+5(在主族成员中,是唯一具有连续氧化数的元素),常见化合价-3、+3、+5。氮的原子以叁键连接成双原子分子,结合力很强,是已知双原子分子中最稳定的构型,化学性质很不活泼。比如在生火取暖的炉子中,作为空气主要成分的氮与氧一起进入炉火中,氧立即就与碳化合生成二氧化碳或一氧化碳,而氮在炉火中无论待多长时间,却依然故我———进去时是单质氮,出来时还仍然是单质氮。常温下,除跟金属锂反应外,在空气和水中均不发生作用,也不跟其他物质反应。既不能燃烧又不支持燃烧。但在高温下比较活泼,很容易溶解在钢水里,并能跟卤素、碱金属、碱土金属以及钛、铝、硼、硅反应。若在高温、高压又有催化剂的条件下,也可与氢化合成氨,与焦炭反应生成氰,而且无论在天然放电或人工放电的情况下,都能与氧直接合成一氧化氮。在2000℃以上的高温中,空气里的氮也会燃烧成氧化氮和二氧化氮。全世界每年大约有4亿~5亿吨的氮化物,就是这样被雷电固定的。分子氮是稳定的,原子氮却很活泼,在室温下,就能跟磷、硫、钠原子或氢气直接反应。

氮是酸性元素,溶于碱,不溶于盐酸和稀硫酸;氮的氧化物种类最多,其中最高价氧化物为强酸性,溶于水,生成硝酸。氮既可形成多种含氧酸,又能形成多种无氧酸。

氮的化合物类型很多,主要有非金属氮化物和金属氮化物,另外还有氰化物、氰酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐。氮的代表性化合物有:一氧化二氮(N2O,又名笑气)、五氧化二氮(N2O5)、硝酸(HNO3)、氨(NH3)、氰[(CN)2]、硝酸钠

(NaNO3)、硫酸铵[(NH4)2SO4]、氯化铵(NH4Cl)等。

在核反应方面,氮14和氮15做“炮弹”,分别参与过人造97号元素锫、99号元素锿、101号元素钔和103号元素铹;而被人造的14种放射性同位素和一个同质异能素,它们都能通过核辐射衰变为其他元素,这两类人造核素的半衰期范围,从10N的200ys(幺秒)到13N的9.965min。

?主要用途

①氮气大量用来合成氨和制造硝酸,并可代替价格很贵的惰性气体