1樓:匿名使用者
氮氣物理性質:
單質氮在常況下是一種無色無臭的氣體,在標準情況下的氣體密度是1.25g·dm-3,熔點63k,沸點75k,臨界溫度為126k,它是個難於液化的氣體。在水中的溶解度很小,在283k時,一體積水約可溶解0.
02體積的n2。氮氣在極低溫下會液化成白色液體,進一步降低溫度時,更會形成白色晶狀固體。通常市場上**的氮氣都盛於黑色氣體瓶中儲存。
化學性質
氮氣分子的分子軌道式為 ,對成鍵有貢獻的是 三對電子,即形成兩個π鍵和一個σ鍵。 對成鍵沒有貢獻,成鍵與反鍵能量近似抵消,它們相當於孤電子對。由於n2分子中存在叄鍵n≡n,所以n2分子具有很大的穩定性,將它分解為原子需要吸收941.
69kj/mol的能量。n2分子是已知的雙原子分子中最穩定的。
檢驗方法:
將燃著的mg條伸入盛有氮氣的集氣瓶,mg條會繼續燃燒
提取出燃燒剩下的灰燼(白色粉末mg3n2),加入少量水,產生使溼潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體(氨氣)
反應方程式
3mg+n2=mg3n2(氮化鎂)
mg3n2+6h2o=3mg(oh)2+2nh3
由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖也可以看出,除了nh4離子外,氧化數為0的n2分子在圖中曲線的最低點,這表明相對於其它氧化數的氮的化合物來講,n2是熱力學穩定狀態。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位於hno3和n2兩點的連線(圖中的虛線)的上方,因此,這些化合物在熱力學上是不穩定的,容易發生歧化反應。在圖中唯一的一個比n2分子值低的是nh4+離子。
(詳細氧化態-吉布斯自由能圖請參照http://www.jky.
gxnu.edu.cn/jpkc/kj/kj14.
ppt)
由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖和n2分子的結構均可以看出,單質n2不活潑,只有在高溫高壓並有催化劑存在的條件下,氮氣可以和氫氣反應生成氨:
在放電條件下,氮氣才可以和氧氣化合生成一氧化氮:
在水力發電很發達的國家,這個反應已用於生產硝酸。
n2與電離勢小,而且其氮化物具有高晶格能的金屬能生成離子型的氮化物。例如:
n2 與金屬鋰在常溫下就可直接反應:
6 li + n2=== 2 li3n
n2與鹼土金屬mg 、ca 、sr 、ba 在熾熱的溫度下作用:
3 ca + n2=== ca3n2
n2與硼和鋁要在白熱的溫度才能反應:
2 b + n2=== 2 bn (大分子化合物)
n2與矽和其它族元素的單質一般要在高於1473k的溫度下才能反應。
氮的製備
單質氮一般是由液態空氣的分餾而製得的,常以1.5210pa的壓力把氮氣裝在氣體鋼瓶中運輸和使用。一般鋼瓶中氮氣的純度約99.7% 。
實驗室中製備少量氮氣的基本原理是用適當的氧化劑將氨或銨鹽氧化,最常用的是如下幾種方法:
⑴加熱亞硝酸胺的溶液:
⑵亞硝酸鈉與氯化胺的飽和溶液相互作用:
nh4cl + nano2 === nacl + 2 h2o + n2↑
⑶將氨通過紅熱的氧化銅:
2 nh3+ 3 cuo === 3 cu + 3 h2o + n2↑
⑷氨與溴水反應:
8 nh3 + 3 br2 (aq) === 6 nh4br + n2↑
⑸重鉻酸銨加熱分解:
氮的用途
氮主要用於合成氨,由此製造化肥、硝酸和炸藥等,氨還是合成纖維(錦綸、腈綸),合成樹脂,合成橡膠等的重要原料。由於氮的化學惰性,常用作保護氣體。以防止某些物體暴露於空氣時被氧所氧化,用氮氣填充糧倉,可使糧食不黴爛、不發芽,長期儲存。
液氨還可用作深度冷凍劑。
氮的成鍵特徵和價鍵結構
由於單質n2在常況下異常穩定,人們常誤認為氮是一種化學性質不活潑的元素。實際上相反,元素氮有很高的化學活性。n的電負性(3.
04)僅次於f和o,說明它能和其它元素形成較強的鍵。另外單質n2分子的穩定性恰好說明n原子的活潑性。問題是目前人們還沒有找到在常溫常壓下能使n2分子活化的最優條件。
但在自然界中,植物根瘤上的一些細菌卻能夠在常溫常壓的低能量條件下,把空氣中的n2轉化為氮化合物,作為肥料供作物生長使用。所以固氮的研究一直是一個重要的科學研究課題。因此我們有必要詳細瞭解氮的成鍵特性和價鍵結構。
n原子的價電子層結構為2s2p3,即有3個成單電子和一對孤電子對,以此為基礎,在形成化合物時,可生成如下三種鍵型:
1.形成離子鍵
2.形成共價鍵
3.形成配位鍵
形成離子鍵
n原子有較高的電負性(3.04),它同電負性較低的金屬,如li(電負性0.98)、ca(電負性1.
00)、mg(電負性1.31)等形成二元氮化物時,能夠獲得3個電子而形成n3-離子。
n2+ 6 li == 2 li3n
n2+ 3 ca == ca3n2
n2+ 3 mg == mg3n2
n3-離子的負電荷較高,半徑較大(171pm),遇到水分子會強烈水解,因此的離子型化合物只能存在於幹態,不會有n3-的水合離子。
形成共價鍵
n原子同電負性較高的非金屬形成化合物時,形成如下幾種共價鍵:
⑴n原子採取sp3雜化態,形成三個共價鍵,保留一對孤電子對,分子構型為三角錐型,例如nh3、nf3、ncl3等。
若形成四個共價單鍵,則分子構型為正四面體型,例如nh4+離子。
⑵n原子採取sp2雜化態,形成2個共價鍵和一個鍵,並保留有一對孤電子對,分子構型為角形,例如cl—n=o 。(n原子與cl 原子形成一個σ 鍵和一個π鍵,n原子上的一對孤電子對使分子成為角形。)
若沒有孤電子對時,則分子構型為三角形,例如hno3分子或no3-離子。硝酸分子中n原子分別與三個o原子形成三個σ鍵,它的π軌道上的一對電子和兩個o原子的成單π電子形成一個三中心四電子的不定域π鍵。在硝酸根離子中,三個o原子和中心n原子之間形成一個四中心六電子的不定域大π鍵。
這種結構使硝酸中n原子的表觀氧化數為+5,由於存在大π鍵,硝酸鹽在常況下是足夠穩定的。
⑶n原子採取sp 雜化,形成一個共價叄鍵,並保留有一對孤電子對,分子構型為直線形,例如n2分子和cn-中n原子的結構。
形成配位鍵
n原子在形成單質或化合物時,常保留有孤電子對,因此這樣的單質或化合物便可作為電子對給予體,向金屬離子配位。例如[cu(nh3)4]2+。
2樓:
氮氣一般很穩定,不與其它物質反應
3樓:匿名使用者
有很詳盡的介紹。
氮氣的性質是什麼
4樓:小小小白
物理性質:氮氣在常況下是一種無色無味的氣體,熔點是63 k,沸點是77 k,臨界溫度是126 k,難於液化。溶解度很小,常壓下在283 k 時一體積水可溶解0.02體積的氮氣。
化學性質:化學性質十分穩定,只有在高溫高壓並有催化劑存在的條件下,氮氣成分可以和氫氣反應生成氨。同時,由於氮分子的化學結構比較穩定,氰根離子cn-和碳化鈣cac2中的c22-和氮分子結構相似。
氮氣在大氣中含量雖多於氧氣,但是由於它的性質不活潑,所以人們是在認識氧氣之後才認識氮氣的。不過它的發現卻早於氧氣。
5樓:yuanfen濤濤
物理性質 氮氣佔空氣總量的78.12%,二氧化碳,水汽和一些稀有氣體佔空氣總量的0.93%,氧氣20.
95% 單質氮在常況下是一種無色無臭的氣體,在標準情況下的氣體密度是1.25g·dm-3,氮氣在標準大氣壓下,冷卻至-195.8℃時,變成沒有顏色的液體,冷卻至-209.
86℃時,液態氮變成雪狀的固體。 氮氣在水裡溶解度很小,在常溫常壓下,1體積水中大約只溶解0.02體積的氮氣。
它是個難於液化的氣體。在水中的溶解度很小,在283k時,一體積水約可溶解0.02體積的n2。
氮氣在極低溫下會液化成白色液體,進一步降低溫度時,更會形成白色晶狀固體。化學性質 氮氣分子的分子軌道式為 ,對成鍵有貢獻的是 三對電子,即形成兩個π鍵和一個σ鍵。 對成鍵沒有貢獻,成鍵與反鍵能量近似抵消,它們相當於孤電子對。
由於n2分子中存在叄鍵n≡n,所以n2分子具有很大的穩定性,將它分解為原子需要吸收941.69kj/mol的能量。n2分子是已知的雙原子分子中最穩定的,氮氣的相對分子質量是27。
檢驗方法: 將燃著的mg條伸入盛有氮氣的集氣瓶,mg條會繼續燃燒 提取出燃燒剩下的灰燼(白色粉末mg3n2),加入少量水,產生使溼潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體(氨氣) 反應方程式 mg3+n2=mg3n2(氮化鎂) mg3n2+h6o2=3mg(oh)2+n2h3 由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖也可以看出,除了nh4離子外,氧化數為0的n2分子在圖中曲線的最低點,這表明相對於其它氧化數的氮的化合物來講,n2是熱力學穩定狀態。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位於hno3和n2兩點的連線(圖中的虛線)的上方,因此,這些化合物在熱力學上是不穩定的,容易發生歧化反應。
在圖中唯一的一個比n2分子值低的是nh4+離子。(詳細氧化態-吉布斯自由能圖請參照http://www.
jky.gxnu.edu.
cn/jpkc/kj/kj14.ppt) 由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖和n2分子的結構均可以看出,單質n2不活潑,只有在高溫高壓並有催化劑存在的條件下,氮氣可以和氫氣反應生成氨: 在放電條件下,氮氣才可以和氧氣化合生成一氧化氮:
在水力發電很發達的國家,這個反應已用於生產硝酸。 n2與電離勢小,而且其氮化物具有高晶格能的金屬能生成離子型的氮化物。例如:
n2 與金屬鋰在常溫下就可直接反應: 6 li + n2=== 2 li3n n2與鹼土金屬mg 、ca 、sr 、ba 在熾熱的溫度下作用: 3 ca + n2=== ca3n2 n2與硼和鋁要在白熱的溫度才能反應:
2 b + n2=== 2 bn (大分子化合物) n2與矽和其它族元素的單質一般要在高於1473k的溫度下才能反應。
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