食品百科全书 - 氮气

氮气

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氮气

物理性质:

单质氮在常况下是一种无色无臭的气体,在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3,熔点63K,沸点75K,临界温度为126K,它是个难于液化的气体。在水中的溶解度很小,在283K时,一体积水约可溶解0.02体积的N2。氮气在极低温下会液化成白色液体,进一步降低温度时,更会形成白色晶状固体。通常市场上供应的氮气都盛于黑色气体瓶中保存。

化学性质

氮气分子的分子轨道式为 ,对成键有贡献的是 三对电子,即形成两个π键和一个σ键。 对成键没有贡献,成键与反键能量近似抵消,它们相当于孤电子对。由于N2分子中存在叁键N≡N,所以N2分子具有很大的稳定性,将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的双原子分子中最稳定的。

由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出,除了NH4离子外,氧化数为0的N2分子在图中曲线的最低点,这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲,N2是热力学稳定状态。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO3和N2两点的连线(图中的虚线)的上方,因此,这些化合物在热力学上是不稳定的,容易发生歧化反应。在图中唯一的一个比N2分子值低的是NH4+离子

氮主要用于合成氨,由此制造化肥、硝酸和炸药等,氨还是合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。由于氮的化学惰性,常在食品工业中用作保护气体。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。液氨还可用作深度冷冻剂。

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