2014080208郭雯雯氮剖析.docx

四川师范大学 题目： 氮的探究 院系： 化学与材料科学学院 专业： 化学 学号： 班级： 姓名： 指导老师： 1、 引言： 氮是作物体内许多重要有机化合物的组分，例如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱和一些激素等都含有氮素。氮素也是遗传物质的基础。在所有生物体内，蛋白质最为重要，它常处于代谢活动的中心地位。 氮气是大气中含量最多的气体,在我们所呼吸的空气中,它占的比重略多于3/4。每个氮分子由两个氮原子组成。氮对于生物体来说是不可或缺的。 2．氮元素的发现历史及命名 19世纪70年代化学家徐寿将H、O、N、F、Cl译为轻气、养气、淡气、弗气、绿气，直至1933年，化学家郑贞文在其主持编写出版的《化学命名原则》一书中改成氢、氧、氮、氟、氯，一直沿用到现在。[6]中文名称“氮”有冲淡气体的意思。 氮化合物早在中世纪就广为人知了。炼金师知道硝酸是aqua fortis（强水）。硝酸和盐酸的混合物被称做aqua regia（王水）, 因为它可以溶解黄金（金属之王）。最早的在军事，工业和农业上得氮化合物的应用是硝石（硝酸钠或硝酸钾）的使用，尤其是在火药中和作为肥料。1910年，瑞利男爵发现在氮气中放电可以产生“活性氮”，一种氮得单原子同素异形体。由他的仪器中产生的“明黄色的旋转的云”与汞反应后生成爆炸性的氮化汞。[7] 3. 氮气的来源及合成机制 3.1氮气的来源 氮元素的来源就是空气中的氮气。天然固氮主要是靠闪电将氮气氧化成一氧化氮，一氧化氮进一步氧化成二氧化氮，在雨水中溶解形成亚硝酸和硝酸。进入土壤中转变为亚硝酸盐和硝酸盐。据估计，通过这种途径，每年可以从大气中固定约4000万吨的氮，还有少量氮是通过豆科植物的根瘤菌固定的；人工固氮的主要途径是用氮气合成氨。而被固定的氮，又可以被一类叫反硝化细菌的微生物分解成氮气返回大气。就这样，在自然界又完成了另一个循环——氮循环，使得大气中氮的含量也几乎保持恒定。 3.2氮气的制备 实验室制法 ： 制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化，最常用的是如下几种方法： ⑴加热亚硝酸铵的溶液： （343k）NH4NO2 ===== N2↑+ 2H2O ⑵亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作用： NH4Cl + NaNO2 === NaCl + 2H2O + N2↑ ⑶将氨通入红热的氧化铜： 2 NH3 + 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2 ⑷氨水与 HYPERLINK /view/397098.htm \t _blank 溴水反应：8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + N2↑ ⑸HYPERLINK /view/418489.htm \t _blank 重铬酸铵加热分解： (NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O {6}加热HYPERLINK /view/450213.htm \t _blank 叠氮化钠，使其热分解，可得到很纯的氮气，2NaN3===2Na+3N2↑ 工业法：液态空气分馏，N2沸点低于O2先汽化，但无法得纯N2。也可以通过机械方法（例如加压反渗透膜和变压吸附法）处理气态空气得到氮气。商品化氮气常常是制作工业用氧气时的副产品。工业氮气被压缩后都用黑色钢瓶装，常被称为OFN（oxygen-free nitrogen，无氧氮气）。 4.氮元素的若干性质 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。 氮气是非金属，其电负性为3.04。[9]氮原子的外层有5个电子，因此它在绝大多数化合物中都是三价的。分子氮（N2）的叁键是最强的化学键之一，导致将N2转化为其他氮化合物非常困难，而较容易将化合物形态的氮元素转化为氮单质。后者的转化通常伴有大量能量释放，在自然和人类经济活动中占有重要的地位。 在1个大气压下，分子氮在77K（?195.79°C）时凝结（液化），在63K（?210.01°C）时凝固[1]成为β相的六方密积结构的晶体形态的同素异形体。在35.4K（?237.6°C）以下，氮被认为是立方晶体形态的同素异形体（被称为α相）。[10]液氮是像水一样的流体，但仅有水密度的80.8% （液氮在其沸点时的密度是0.808g/mL），是常用的制冷剂 氮的不稳定的同素异形体包含有多于2个氮原子（比如N3和N4），可以在实验室中制得。[12]在利用金刚石对顶砧得到的极端高压（11