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氮气有广泛的用途

作者:未知 来源:转载 日期:2014-06-06 15:29:37 人气:53 加入收藏 标签:氮气

在国民经济和日常生活中,氮气有广泛的用途。首先,利用它“性格孤独”的特点,我们将它充灌在电灯泡里,可防止钨丝的氧化和减慢钨丝的挥发速度,延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。

在博物馆里,常将一些贵重而稀有的画页、书卷保存在充满氮气的圆筒里,这样就能使蛀虫在氮气中被闷死。利用氮气使粮食处于休眠和缺氧状态、代谢缓慢,可取得良好的防虫、防霉和防变质效果,粮食不受污染,管理比较简单,所需费用也不高,故近年来进展较快。目前,日本和意大利等国已进入小型生产试验阶段。近年来。我国不少地区也应用氮气来保存粮食,叫做“真空充氮贮粮”,亦可用来保存水果等农副产品。

利用液氮给手术刀降温,就成为“冷刀”。医生用“冷刀”做手术,可以减少出血或不出血,手术后病人能更快康复。使用液氮为病人治疗皮肤病,效果也很好。这是因为液氮的气化温度是-195.8℃,因此,用来治疗表浅的皮肤病常常很容易使病变处的皮肤坏死、脱落。过去皮肤科常以“干冰”治疗血管瘤,用意虽然相同,但冷度远不及液氮。医治肺结核的“人工气胸术”,也是把氮气(或空气)打进肺结核病人的胸腔里,压缩有病灶的肺叶,使它得到休息。

现在,人们还利用液氮产生的低温,来保存良种家畜的精子,贮运各地,解冻后再用于人工授精。如广西省水产研究所试用液态氮保藏鲵鱼精液,获得成功。氮气还是一一种重要的化工原料,可用来制取多种化肥,炸药等等。氮是“生命的基础”,它不仅是庄稼制造叶绿素的原料,而且是庄稼制造蛋白质的原料,据统计,全世界的庄稼,在一年之内,要从土壤里摄取四千多万吨氮。

科学家对氮气抱有很大的希望,他们认为;根瘤菌之所以有一套巧夺天工的妙法,能把空气中的氮直接捕捉下来变成氮肥。是因为它体内有一种固氮酶,这种酶就是捕捉氮气的能手,倘若我们能用化学的方法人工合成大量的固氨酶,岂不轻而易举地巧将氮气变氮肥了吗?

氮族元素

锑、铋是金属元素,主要氧化数为+3、+5,铋没有-3价。

砷、锑、铋三种单质熔点较低,能和绝大多数金属生成合金和化合物。如:锑有冷胀性,是制造印刷字模所用合金的材料;近年来发展较快的ⅢA~ⅤA族半导体材料,就是磷、砷、锑、铋和ⅢA族金属元素形成的化合物,如:砷化镓、锑化镓、砷化铟和锑化铝等。

自然界中,砷、锑、铋三种元素有时以单质状态存在,但主要以硫化物矿形式存在,如雄黄( )、辉锑矿( )、辉铋矿( )等。氧化物矿有白砷石( 、方锑矿( )、铋华( )等。

我国锑的蕴藏量很丰富,主要产地是湖甫,其次是贵州、云南、广东、广西、浙江、安徽等省和自治区。关于氮气的制取空气中约含五分之四(体积分数)的氮气,因此工业上所需的氮气都是从空气中提取的,其方法通常有两种,一是将液态空气减压分馏,由于氧气沸点( )比氮气沸点( )略高,可先分离出氮气后,余下的即为氧气;二是将可燃物在限定容积的容器内燃烧除去氧气,从而获得氮气。 

在实验室也可以采用上述第2种方法得到少量氮气,若要制取较纯的氮气,可以用加热氯化铵饱和溶液与亚硝酸钠晶体(或饱和溶液)的混合物来制备氮气。由于该反应是放热反应,所以当加热到开始反应时就应停止加热,发生反应的化学方程式为: 关于磷的发现史

在元素的发现史上,磷的发现颇有特色,同时也有特殊的意义。这是因为磷是一个典型的非金属,它的发现为尔后研究非金属的通性提供了可能,其发现过程和其他元素相比却很不同,磷最早是从有机物质中提取出来的。

在化学史上第一个发现磷元素的人,当推十七世纪的一个德国汉堡商人波兰特(Henning·Brand,1694一?)。他是一个相信炼金术的人,由于他曾听传说从尿里可以制得“金属之王”黄金,于是抱着图谋发财的目的,便用尿作了大量实验。1669年,他在一次实验中,将砂、木炭、石灰等和尿混合,加热蒸馏,虽没有得到黄金,而竟意外地得到一种十分美丽的物质,它色白质软,能在黑暗的地方放出闪烁的亮光,于是波兰特给它取了个名字,叫“冷光”,这就是今日称之为白磷的物质。波兰特对制磷之法,起初极守秘密,不过,他发现这种新物质的消息立刻传遍了德国。

德国化学家孔克尔曾用尽种种方法想打听出这一秘密的制法,终于探知这种所谓发光的物质,是由尿里提取出来的,于是他也开始用尿做试验,经过苦心摸索,终于在1678年也告成功。他是把新鲜的尿蒸馏,待蒸到水分快干时,取出黑色残渣,放置在地窑里,使它腐烂,经过数日后,他将黑色残渣取出,与两倍于“尿渣’”重的细砂混合。一起放置在曲颈瓶中,加热蒸馏,瓶颈则接连盛水的收容器。起初用微火加热,继用大火干馏,及至尿中的挥发性物质完全蒸发后,磷就在收容器中凝结成为白色蜡状的固体。后来,他为介绍磷,曾写过一本书,名叫《论奇异的磷质及其发光丸》。

在磷元素的发现上,英国化学家波义尔差不多与孔克尔同时,用与他相近的方法也制得了磷。波义尔的学生汉克维茨(Codfrey·Hanckwitz)曾用这种方法在英国制得较大量的磷,作为商品运到欧洲其他国家出售。他在1733年曾发表论文,介绍制磷的方法,不过说得十分含糊,以后,又有人从动物骨质中发现了磷。

膜法制氮原理

利用驱动力给膜两侧的空气施加压力,由于它们在膜中的溶解度和扩散系数的不同,在压差作用下,渗透速率较快的水蒸气,氧等气体优先透过膜,成为富氧气体;而渗透速率较慢的氮气在滞留侧富集,成为干燥的富氮气体。世界的危机——“氮荒” 一八九五年,英国科学家克鲁克斯发表了震惊世界的演讲。他说:“由于大洋彼岸智利的硝石矿蕴藏量有限,矿藏资源日益枯竭。一旦没有了智利硝石,那么欧洲土地中的氮会逐渐减少,收成便会一落千丈。”言外之意一场潜伏的粮食危机就会席卷欧洲。所以他号召化学家们要全力以赴地解决“氮荒”。

人们不禁要问,空气中含有4/5的氮,其总量约为四千万亿吨(吨),平均每平方公里上空的氮气就有一千万吨。“氮荒”这个席卷欧洲和世界的危机从何谈起?这不是科学家蛊惑人心吗?  其实只要仔细分析就会发现,氮分子中,氮原子与氮原子之间,有三个共用电子对,形成三个共价键(N≡N)。键能为226.8千卡/摩尔,从而分子结构很稳定,很难为植物所吸收,具体地说来就是要把氮还原成氨才能被作物所吸收。于是如何把游离态的氮,变为化合态的氨,成为向科学家们提出的一个新的命题。

从氮和氧在空间放电的情况下生成一氧化氮的实验,揭示了雷在雨季节,由于“雷电”的作用帮助了氮在自然界中循环。这一现象是普利斯特列在1779年发现的。它成为人类历史上固氮的起点。但是直到1905年,这个方法才在水利资源丰富的挪威,首先投入了工业化生产,迈开工业生产的第一步。

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