氮?dú)猓∟itrogen),是氮元素形成的一種單質(zhì),化學(xué)式N?。常溫常壓下是一種無色無味的氣體,只有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?dú)獾倪@種高度化學(xué)穩(wěn)定性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān),2個(gè)N原子以叁鍵結(jié)合成為氮?dú)夥肿樱?個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)中受到攻擊的是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)。
瑞典化學(xué)家卡爾·謝勒(Carl Scheele)和蘇格蘭植物學(xué)家丹尼爾·盧瑟福(Daniel Rutherford)在1772年分別發(fā)現(xiàn)了氮。牧師卡文迪許和拉瓦錫也在差不多的同一時(shí)間立地獲得了氮。Rutherford在他的老師Joseph Black的啟發(fā)下,研究含碳物質(zhì)在有的空氣中燃燒后所留下的殘余“空氣”的性質(zhì)時(shí),他用KOH除去CO2,從而獲得了氮。他認(rèn)為這是從已燃燒的物質(zhì)中吸收了燃素的普通空氣。有些人不顧A. L. Lavoisier的研究成果,直到1840年還在爭論關(guān)于氮?dú)獾幕拘再|(zhì)。
氮?dú)馐且环N有惰性的氣體,一般不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),但在一定條件下,氮可與堿金屬或堿土金屬反應(yīng),相當(dāng)于在氮分子的反鍵分子軌道上填充一個(gè)電子,金屬的給電子能力越強(qiáng),反應(yīng)越易進(jìn)行。如,在常溫下鋰可與氮直接反應(yīng),而鈣需要加熱到一定條件才能于氮?dú)夥磻?yīng):
ⅢA和ⅣA族的一些元素在加熱條件下能與氮?dú)夥磻?yīng):
在高溫、高壓和催化劑存在的條件下,氮能與氫反應(yīng)生成氨:
凈化后的壓縮空氣經(jīng)過緩沖罐,聯(lián)合過濾器后由膜組一端進(jìn)入,氣體分子在壓力作用下在膜的高壓側(cè)接觸。混合氣體在膜的高壓側(cè)表面以不同的溶解度溶于膜內(nèi),然后在膜兩側(cè)壓力差的推動下,混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側(cè)擴(kuò)散。經(jīng)過溶解和擴(kuò)散兩個(gè)過程的選擇,終混合氣體被分離成各個(gè)組分。例如:空氣、氧氣的透過速度大于氮?dú)?,?jīng)過膜分離之后,高壓側(cè)留下的氣體富氮,而透過去的氣體富氧
該方法是以壓縮空氣為原料,一般以分子篩為吸附劑,在一定的壓力下,利用空氣中氧氣和氮?dú)夥肿釉诓煌肿雍Y表面吸附量的差異,在一定時(shí)間內(nèi)氧在吸附相富集,氮在氣體相富集,實(shí)現(xiàn)氧、氮分離;而卸壓后分子篩吸附劑解析再生,循環(huán)使用。 [3]吸附劑除了分子篩之外,還可應(yīng)用活性氧化鋁、硅膠等。
3、生產(chǎn)的氮?dú)獯蠹s10%用作制冷劑,主要包括:通常軟的或類似橡膠物質(zhì)的凝固磨碎、低溫加工橡膠、工程技術(shù)部件的冷縮配合和安裝、生物標(biāo)本,如血液的的保存、在運(yùn)輸中制冷等。
健康危害
空氣中氮?dú)夂窟^高,使吸入氣氧分壓下降,引起缺氧窒息。吸入氮?dú)鉂舛炔惶邥r(shí),患者初感胸悶、氣短、疲軟無力;繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態(tài)不穩(wěn),稱之為“氮酩酊”,可進(jìn)入昏睡或昏迷狀態(tài)。吸入高濃度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
潛水員深潛時(shí),可發(fā)生氮的麻醉作用;若從高壓環(huán)境下過快轉(zhuǎn)入常壓環(huán)境,體內(nèi)會形成氮?dú)鈿馀?,壓迫神?jīng)、血管或造成微血管阻塞,發(fā)生“減壓病”。
危害防治
應(yīng)急處理方法:迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處,并進(jìn)行隔離,嚴(yán)格限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿一般作業(yè)工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風(fēng),加速擴(kuò)散。漏氣容器要妥善處理,修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。
操作方法:密閉操作,提供良好的自然通風(fēng)條件,操作人員經(jīng)過培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損,配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
若吸入過量氮?dú)鈶?yīng)迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處,保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。呼吸心跳停止時(shí),立即進(jìn)行人工呼吸和胸外心臟按壓術(shù),及時(shí)就醫(yī)