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氮氣的組成、用途、結構和特性

本文中,我們將解釋什么是氮,它的原子性質和用途,它的特點以及對健康的影響。

氮是什么?

氮是一種化學元素,在元素周期表中以字母“N”表示。在正常的壓力和溫度條件下,它以氣態發生,稱為雙原子或分子氣體(N2)。在鮑林尺度上,它的電負性是3,原子序數是7。

在拉丁語中,氮來自nitrum(歷史上用來表示含有氮的鈉和鉀的化合物)和geno(意為生成)。

盡管自中世紀以來,它的使用一直很不穩定,但舍勒是第一個將這種元素從空氣中發現的其他粒子中分離出來的科學家。

氮的物理性質

氮是一種無臭、無色、無味的氣體,占我們呼吸的空氣的78%。它是一種非金屬,在常壓常溫下處于氣態。其熔點為-210℃,沸點為-195.79℃。另一方面,它的密度為1.25046 kg/ m3,不是電或熱的良導體。

氮同位素

氮的穩定同位素為14N和15N,前者比后者豐富得多。此外,還發現了其他放射性同位素,如12 N、13 N、16 N和17 N。

氮的原子性質

氮氣的組成、用途、結構和特性


氮有幾種氧化態

  • 相對原子質量:14.0067 amu(原子質量單位)

  • 原子序數:7

  • 象征:N

  • 原子半徑:56 pm(皮米)

  • 氧化態:-3,+1,+2,+3,+4,+5

氮聚合態

在自然界中,人們發現氮是氣態的。然而,人類已經能夠通過溫度和壓力的變化把這種狀態轉變成液體和固體。

盡管液氮有廣泛的應用,但重要的是,液氮應僅用于特定用途,并考慮到適當的預防措施。

由于液體狀態下的溫度很低,它會損傷皮膚,產生冷燒傷。

氮的獲取

氮氣的組成、用途、結構和特性


氮可通過空氣液化獲得。

這種非金屬可以通過實施各種工藝獲得。其中最常用的是分餾和空氣液化,因為氮氣占空氣的78%。

氮氣的組成、用途、結構和特性


氮氣占我們呼吸的空氣的78%。

除了作為主要元素存在于我們呼吸的空氣中,我們還在食物、植物、化肥、有毒物質甚至爆炸物中發現了氮。此外,同位素N-14是在恒星中發現的,它是通過核聚變形成的。

氮的結構

氮由兩種同位素組成:N14和N15。此外,還可以發現其它類型的放射性同位素,如N12、N13、N16和N17,這就是為什么在液態或固態時必須特別小心處理。

氮在自然界中的作用

氮對環境有重要的貢獻:沒有這種元素,地球上就不可能有生命。這種元素是蛋白質和核酸(DNA和RNA)的一部分,這意味著它是生命基礎的一部分。

雖然有大量的在氣態氮(N 2)在地球的大氣層,對植物很難將它以這種方式,所以他們吸收銨離子的形式(NH 4 +)或硝酸鹽(3號)。正因為如此,一些細菌將氮轉化成植物可以吸收的形式,這樣動物就可以吸收植物,并通過這個過程吸收氮。

換句話說,如果沒有氮的存在,細菌就不能將土壤轉化為植物生長的肥沃土壤。因此,氮被認為參與了生態系統的生命周期。

氮在公用事業中的用途

氮氣的組成、用途、結構和特性


航空燃料中的氮可以防止火災。

在氮的功能中,我們發現:

  1. 作為包裝食品的防腐劑,因為它阻止了它們的氧化。

  2. 燈泡中含有氮氣,這比使用氬氣時更容易獲得。

  3. 它被用于液體炸藥中,以防止其爆炸。

  4. 它被用于制造電子零件,如晶體管或集成電路。

  5. 它被用于航空燃料中,因為它有助于防止火災危險。

  6. 液氮有助于保存血液和血小板。

  7. 它存在于幾乎所有被消費的藥理學藥物中(一氧化二氮被用作麻醉)。

  8. 它是用來制造不銹鋼的。

  9. 它被用來生產肥料。

氮對身體的影響

氮氣的組成、用途、結構和特性


氮減少血液中氧氣的運輸。

自然狀態下的氮以分子氮(N2)的形式存在于空氣中; 在土壤和水中,它被發現形成硝酸鹽(No3 -)和亞硝酸鹽(No2 -)等化合物。

這種含氮化合物對健康并沒有那么有益。它的一些主要影響如下:

  • 減少血液中的氧氣輸送。

  • 它會減緩甲狀腺的功能。

  • 它不允許維生素A在機體內正確固定。

  • 它促進了一種叫做亞硝胺的物質的產生,這種物質會導致細胞突變(癌癥)。

氮在天空的顏色

氮氣的組成、用途、結構和特性


在日落的顏色中,氮起著重要的作用。

這種元素和氧一起構成了天空中出現的藍色、綠色、紫色、橙色和紅色。不僅在彩虹中,也在日落中。



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