氮气的物理和化学属性

一、定义

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。

氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关，2个N原子以叁键结合成为氮气分子，包含1个σ键和2个π键，因为在化学反应中首先受到攻击的是π键，而在N₂分子中π键的能级比σ键低，打开π键困难，因而使N₂难以参与化学反应。

氮是地球上第30丰富的元素。考虑到氮气占大气量的4/5，即占大气的78%以上，几乎可以使用无限量的氮气。工业常使用分馏液态空气的方法来获得大量氮气。

二、物理性质

氮气是无色无味的气体，微溶于酒精和水（在273 K和100 kPa下100 ml水能溶解24 ml氮气），大气中体积分数：78.1%，熔点-209.86℃ ，沸点-196℃，相对密度0.81（-196℃，水=1），相对蒸气密度0.97（空气=1），饱和蒸气压1026.42 kPa（-173℃），临界温度-147.1℃，临界压力3.4 MPa，辛醇/水分配系数：0.67。

三、化学性质

氮气是一种有惰性的气体，一般不与其他物质发生反应，但在一定条件下，氮可与碱金属或碱土金属反应，相当于在氮分子的反键分子轨道上填充一个电子，金属的给电子能力越强，反应越易进行。

四、制备方法

（一）工业制备

1.液态空气分馏法

2.深冷分离法

3.膜分离技术流程

4.变压吸附法（PSA法）

5.氨分解法

（二）实验室制备

1.亚硝酸铵分解法

2,重铬酸铵分解法

3.氨法制氮气

4.叠氮化钠分解法