氮氣的這種高度化學(xué)穩(wěn)定性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，2個N原子以叁鍵結(jié)合成為氮氣分子，包含1個σ鍵和2個π鍵，因為在化學(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，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)于氮氣的基本性質(zhì)。
氮分子中的兩個氮原子之間形成一條σ鍵和兩個π鍵。與類似的CO、C2H4等分子相比，N2的成鍵分子軌道σ2p（-15.59 eV）和π2p（-16.73 eV）能量比較低，反鍵分子軌道π*2p（8.17 eV）能量比較高，不但難以接受電子也不易給出電子，具有較強的穩(wěn)定性，離解能高達(dá)945 kJ/mol，即使在3273 K時也不分解
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?；旌蠚怏w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)擴散。經(jīng)過溶解和擴散兩個過程的選擇，終混合氣體被分離成各個組分。例如：空氣、氧氣的透過速度大于氮氣，經(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氣分子在不同分子篩表面吸附量的差異，在一定時間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，實現(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。
4、氮氣可用于合成一氧化氮或二氧化氮，以此來制造硝酸，這種制造方法純度高且價格較為低廉。此外氮氣還可用于合成氨及金屬氮化物等
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