氮氣的用途 氮氣的制備方法

氮氣的用途有哪些？氮氣通常被稱為惰性氣體，用于某些惰性氣氛中以進行金屬處理，并用于燈泡中以防止產(chǎn)生電弧，但它不是化學(xué)惰性的。它是動植物生命中必不可少的元素，并且是許多有用化合物的組成部分。氮與許多金屬結(jié)合形成硬氮化物，可用作耐磨金屬。鋼中的少量氮會抑制高溫下的晶粒生長，并且還會提高某些鋼的強度。它也可用于在鋼上產(chǎn)生堅硬的表面。氮氣可用于制造氨，硝酸，硝酸鹽，氰化物等；在制造炸藥中；填充高溫溫度計，白熾燈泡；形成惰性材料以保存材料，用于干燥箱或手套袋中。食品冷凍過程中的液氮；在實驗室中作為冷卻劑。

氮氣，化學(xué)式為N?，為無色無味氣體。氮氣化學(xué)性質(zhì)很不活潑，在高溫高壓及催化劑條件下才能和氫氣反應(yīng)生成氨氣；在放電的情況下才能和氧氣化合生成一氧化氮；即使Ca、Mg、Sr和Ba等活潑金屬也只有在加熱的情形下才能與其反應(yīng)。氮氣的這種高度化學(xué)穩(wěn)定性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。2個N原子以叁鍵結(jié)合成為氮氣分子，包含1個σ鍵和2個π鍵，因為在化學(xué)反應(yīng)中首先受到攻擊的是π鍵，而在N?分子中π鍵的能級比σ鍵低，打開π鍵困難，因而使N?難以參與化學(xué)反應(yīng)。

大氣中約有4,000萬億噸氣體，其中氮氣占78%。氮氣微溶于水和酒精。它是不可燃的，被認為是一種窒息性氣體（即呼吸純凈的氮氣會剝奪人體的氧氣）。盡管氮被認為是一種惰性元素，但它會形成一些非常活躍的化合物。它可用作稀釋劑并控制自然的燃燒和呼吸速率，在較高的氧氣濃度下會更快。

氮可溶于水和酒精，但基本上不溶于大多數(shù)其他液體。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。氮氣在環(huán)境溫度和中等溫度下基本上是惰性氣體。因此，大多數(shù)金屬都容易處理它。在升高的溫度下，氮可能對金屬和合金具有侵蝕性。

氮氣的制備方法

深冷分離法：深冷分離法又稱為低溫精餾法，利用空氣中氮氣與氧氣的沸點不一致來分離氧氣和氮氣。由于氮氣的沸點（-196℃）低于氧氣（-183℃），在液態(tài)空氣的蒸發(fā)過程中，液氮比液氧更容易變成氣態(tài)，而在空氣液化過程中，氧氣比氮氣更容易變成液態(tài)。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大，液態(tài)空氣與氣態(tài)空氣需經(jīng)過反復(fù)多次的蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)過程（該過程稱為低溫精餾過程），最終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮氣，氮氣的純度取決于精餾塔的塔板級數(shù)和精餾效率。