氮氣:
氮氣,常況下是一種無色無味無臭的氣體,且通常無毒。氮氣占大氣總量的78.12%(體積分數(shù)),是空氣的主要成份。常溫下為氣體,在標準大氣壓下,冷卻至-195.8℃時,變成沒有顏色的液體,冷卻至-209.86℃時,液態(tài)氮變成雪狀的固體。氮氣的化學性質很穩(wěn)定,常溫下很難跟其他物質發(fā)生反應,但在高溫、高能量條件下可與某些物質發(fā)生化學變化,用來制取對人類有用的新物質。
物理性質:
(1)無色無味的氣體
(2)不易溶于水
(3)在標準狀況下密度為1.251g/L,密度比空氣略小
化學性質:
化學性質不活潑,一般情況下不能燃燒,也不支持燃燒;在常溫下難與其他物質發(fā)生反應,但在高溫下也能與一些物質發(fā)生化學反應。
用途:
(1)焊接金屬時做保護氣
(2)燈泡中填充氮氣以延長燈泡的使用壽命,食品包裝袋中充有氮氣以防止食品腐爛變質
(3)醫(yī)療上可以在液氮冷凍麻醉的條件下做手術
(4)超導材料在液氮的低溫環(huán)境下能顯示超導性能
(5)制造氮肥和硝酸
(6)有些博物館把貴重罕見的書畫,墨寶保存在充滿氮氣的圓筒中,既可以避免氧化變質,又可防止蟲蛀霉變。
氮的化學性質:
1. 氮化物反應
氮化鎂與水反應:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑
在放電條件下,氮氣才可以和氧氣化合生成一氧化氮:N2+O2=放電=2NO
一氧化氮與氧氣迅速化合,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
2. 氮和活潑金屬反應
N2與金屬鋰在常溫下就可直接反應:6Li+N2===2Li3N
N2與堿土金屬Mg、Ca、Sr、Ba在熾熱的溫度下作用:3Ca+N2===Ca3N2
N2與鎂條反應:3Mg+N2=點燃=Mg3N2(氮化鎂)
3. 氮和非金屬反應
N2與氫氣反應制氨氣:N2+3H2===(可逆符號)2NH3
N2與硼要在白熱的溫度才能反應:2B+N2===2BN(大分子化合物)
N2與硅和其它族元素的單質一般要在高于1473K的溫度下才能反應。
氮氣用途——汽車輪胎
1.提高輪胎行駛的穩(wěn)定性和舒適性
氮氣幾乎為惰性的雙原子氣體,化學性質極不活潑,氣體分子比氧分子大,不易熱脹冷縮,變形幅度小,其滲透輪胎胎壁的速度比空氣慢約30~40%,能保持穩(wěn)定胎壓,提高輪胎行駛的穩(wěn)定性,保證駕駛的舒適性;氮氣的音頻傳導性低,相當于普通空氣的1/5,使用氮氣能有效減少輪胎的噪音,提高行駛的寧靜度。
2.防止爆胎和缺氣碾行
爆胎是公路交通事故中的頭號殺手。據(jù)統(tǒng)計,在高速公路上有46%的交通事故是由于輪胎發(fā)生故障引起的,其中爆胎一項就占輪胎事故總量的70%。汽車行駛時氮氣,輪胎溫度會因與地面磨擦而升高,尤其在高速行駛及緊急剎車時,胎內氣體溫度會急速上升氮氣,胎壓驟增氮氣,所以會有爆胎的可能。而高溫導致輪胎橡膠老化,疲勞強度下降,胎面磨損劇烈,又是可能爆胎的重要因素。而與一般高壓空氣相比,高純度氮氣因為無氧且?guī)缀醪缓莶缓停錈崤蛎浵禂?shù)低,熱傳導性低,升溫慢,降低了輪胎聚熱的速度液化氣檢測儀,不可燃也不助燃等特性,所以可大大地減少爆胎的幾率。
3.延長輪胎使用壽命
使用氮氣后,胎壓穩(wěn)定體積變化小,大大降低了輪胎不規(guī)則磨擦的可能性,如冠磨、胎肩磨、偏磨,提高了輪胎的使用壽命;橡膠的老化是受空氣中的氧分子氧化所致,老化后其強度及彈性下降,且會有龜裂現(xiàn)象,這時造成輪胎使用壽命縮短的原因之一。氮氣分離裝置能極大限度地排除空氣中的氧氣、硫、油、水和其它雜質,有效降低了輪胎內襯層的氧化程度和橡膠被腐蝕的現(xiàn)象硫化氫報警器,不會腐蝕金屬輪輞,延長了輪胎的使用壽命,也極大程度減少輪輞生銹的狀況。
4.減少油耗,保護環(huán)境
輪胎胎壓的不足與受熱后滾動阻力的增加,會造成汽車行駛時的油耗增加;而氮氣除了可以維持穩(wěn)定的胎壓,延緩胎壓降低之外,其干燥且不含油不含水,熱傳導性低,升溫慢的特性,減低了輪胎行走時溫度的升高,以及輪胎變形小抓地力提高等,降低了滾動阻力,從而達到減少油耗的目的。
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