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氮气

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产品参数 产品用途 储装运输 注意事项 急救处理

基本信息:

中文名:氮气

英文名:Nitrogen

化学式:N2

相对分子质量:28.013

化学性质:不活泼

CAS登录号:7727-37-9

EINECS登录号:231-783-9

发现者:亨利·卡文迪许

命名者:安托万-洛朗·拉瓦锡



化学性质

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的话,N2是热力学稳定状态结构。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。

由氮分子中三键键能很大,不容易被破坏,因此其化学性质十分稳定,只有在高温高压并有催化剂存在的条件下,氮气可以和氢气反应生成氨。

氮化物反应

氮化镁与水反应:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

在放电条件下,氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮:N2+O2=放电=2NO

一氧化氮与氧气迅速化合,生成二氧化氮2NO+O2=2NO2

二氧化氮溶于水,生成硝酸,一氧化氮3NO2+H2O=2HNO3+NO

五氧化二氮溶于水,生成硝酸,N2O5+H2O=2HNO3

氮和活泼金属反应

N2 与金属锂在常温下就可直接反应:6Li + N2 === 2Li3N

N2与碱土金属Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在炽热的温度下作用: 3Ca + N2 =△= Ca3N2

N2与镁条反应:3Mg+N2=点燃=Mg3N2(氮化镁)

氮和非金属反应

N2与氢气反应制氨气:N2+3H2⇌2NH3 (高温 高压 催化剂)

N2与硼要在白热的温度才能反应: 2 B + N2=== 2BN (大分子化合物)

N2与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。



 技术指标

 

物理性质

氮气在常况下是一种无色无味的气体,且通常无毒。氮气占空气总量的78.12%(体积分数),在标准情况下的气体密度是1.25g/L,氮气难溶于水,在常温常压下,1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。氮气是难液化的气体。氮气在极低温下会液化成无色液体,进一步降低温度时,更会形成白色晶状固体。在生产中,通常采用黑色钢瓶盛放氮气。其他物理性质见下表:


项 目
化学式
相对分子质量
CAS登录号
EINECS登录号
英文名称
熔点
沸点,101.325kPa(1atm)时
临界温度
临界压力
临界体积
临界密度
临界压缩系数
液体密度,-180℃时
液体热膨胀系数,-180℃时
表面张力,-210℃时
气体密度,101.325 kPa(atm)和70F(21.1℃)时
气体相对密度,101.325 kPa(1atm)和70F时(空气=1)
汽化热,沸点下
熔化热,熔点下
气体定压比热容cp,25℃时
气体定容比热容cv,25℃时
气体比热容比,cp/cv
液体比热容,-183℃时
固体比热容,-223℃时
溶解度参数
液体摩尔体积
在水中的溶解度,25℃时
气体黏度,25℃时
液体黏度,-150℃时
气体热导率,25℃ 时
液体热导率,-150℃时
属 性
N2
28.013
7727-37-9
231-783-9
Nitrogen
63.15K,-210℃
77.35K,-195.8℃
126.1K,-147.05℃
3.4MPa,33.94bar,33.5atm,492.26psia
90.1cm3/mol
0.3109g/cm3
0.292
0.729g/cm3
0.00753 1/℃
12.2×10-3 N/m,12.2dyn/cm
1.160kg/m3,0.0724 lb/ft3
0.967
202.76kJ/kg,87.19 BTU/1b
25.7kJ/kg,11.05 BTU/1b
1.038kJ/(kg· k),0.248 BTU/(1b·R)
0.741kJ/(kg· k),0.177 BTU/(1b·R)
1.401
2.13kJ/(kg·k),0.509 BTU/(1b·R)
1.489kJ/(kg·k),0.356 BTU/(1b·R)
9.082(J/cm3 )0.5
34.677cm3 /mol
17.28×10-6(w)
175.44×10-7Pa·s,175.44μP
0.038mPa ·s,0.038 cp
0.02475W/(m · K)

0.0646W/(m · K)

化工合成

氮主要用于合成氨,反应式为N2+3H2⇌2NH3( 条件为高压,高温、和催化剂。反应为可逆反应)还是合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。 氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如:碳酸氢铵NH4HCO3,氯化铵NH4Cl,硝酸铵NH4NO3等等。

汽车轮胎

1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性

氮气几乎为惰性的双原子气体,化学性质极不活泼,气体分子比氧分子大,不易热胀冷缩,变形幅度小,其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30~40%, 能保持稳定胎压,提高轮胎行驶的稳定性,保证驾驶的舒适性;氮气的音频传导性低,相当于普通空气的1/5,使用氮气能有效减少轮胎的噪音,提高行驶的宁静度。 

2.防止爆胎和缺气碾行

爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计,在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的,其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时,轮胎温度会因与地面磨擦而升高,尤其在高速行驶及紧急刹车时,胎内气体温度会急速上升,胎压骤增,所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化,疲劳强度下降,胎面磨损剧烈,又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比,高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油,其热膨胀系数低,热传导性低,升温慢,降低了轮胎聚热的速度,不可燃也不助燃等特性,所以可大大地减少爆胎的几率。

3.延长轮胎使用寿命

使用氮气后,胎压稳定体积变化小,大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性,如冠磨、胎肩磨、偏磨,提高了轮胎的使用寿命;橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致,老化后其强度及弹性下降,且会有龟裂现象,这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质,有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象,不会腐蚀金属轮辋,延长了轮胎的使用寿命,也极大程度减少轮辋生锈的状况。

4.减少油耗,保护环境

轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加,会造成汽车行驶时的油耗增加;而氮气除了可以维持稳定的胎压,延缓胎压降低之外,其干燥且不含油不含水,热传导性低,升温慢的特性,减低了轮胎行走时温度的升高,以及轮胎变形小抓地力提高等,降低了滚动阻力,从而达到减少油耗的目的。

氮气弹簧

       氮气弹簧


其他作用

由于氮的化学惰性,常用作保护气体,如:瓜果,食品,灯泡填充气。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。液氮还可用作深度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用, 即将斑,包,豆等冻掉,但是容易出现疤痕,并不建议使用。高纯氮气用作色谱仪等仪器的载气。用作铜管的光亮退火保护气体。跟高纯氦气、高纯二氧化碳一起用作激光切割机的激光气体。氮气也作为食品保鲜保护气体的用途。在化工行业,氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气体。用作铝制品、铝型材加工,铝薄轧制等保护气体。用作回流焊和波峰焊配套的保护气体,提高焊接质量。用作浮法玻璃生产过程中的保护气体,防锡槽氧化。

操作处置与储存

操作注意事项:密闭操作。密闭操作,提供良好的自然通风条件。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。防止气体泄漏到工作场所空气中。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备泄漏应急处理设备。

储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。储区应备有泄漏应急处理设备。

运输信息

危险货物编号:22005

UN编号:1066

包装标志:不燃气体

包装类别:O53

包装方法:钢质气瓶;安瓿瓶外普通木箱。

运输注意事项:采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。严禁与易燃物或可燃物等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。铁路运输时要禁止溜放。

危险性概述

危险性类别:第2.2类 惰性气体

侵入途径:吸入

健康危害:空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。吸入氮气浓度不太高时,患者最初感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。

潜水员深潜时,可发生氮的麻醉作用;若从高压环境下过快转入常压环境,体内会形成氮气气泡,压迫神经、血管或造成徽血管阻塞,发生“减压病”。

环境危害:无

燃爆危险:本品不燃。

急救措施

皮肤接触:没事(因空气中就含有约78%的氮)

眼睛接触:没事(理由同上)

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。呼吸心跳停止时,立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。

食入:没事

消防措施

危险特性:若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。

有害燃烧产物:氮气。

灭火方法:本品不燃。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束用雾状水保持火场中容器冷却。可用雾状水喷淋加速液氮蒸发,但不可使用水枪射至液氮。

泄漏应急处理

应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。