氮氣（N2）的應用技術

氮 氣 N2

1、別名·英文名

Nitrogen．

2、用途

化肥、氨、硝酸等化合物的制造，惰性保護介質，速凍食品、低溫粉碎等的制冷劑、冷卻劑，電子工業中的外延、擴散、化學氣相淀積、離子注入、等離子干刻、光刻等，還用作標準氣、校正氣、零點氣、平衡氣等。 自增壓液氮罐

3、制法
①空氣分離法。
②氨或亞硝酸銨的分解法：NH4NO2→N2+2H2O。
③在銅屑上通過氧化氮。

4、理化性質

分子量： 28.0134

熔點(三相點，12.53kPa)： -210.0℃

沸點(101.325kPa)： 195.8℃

液體密度(-210℃，12.534kPa)：869.5 kg/m3

相對密度(氣體，20℃，101.325kPa，空氣=1)：0.967

比容(21.1℃，101.325kPa)：861.5m3/kg

氣液容積比(15℃，100kPa)： 691L/L

臨界溫度： -146.9℃

臨界壓力： 3400kPa

臨界密度： 311 kg/m3

壓縮系數：

熔化熱(-210.002℃，12.53kPa)：25.75 kJ/kg

氣化熱(-195.803℃，101.325kPa):198.70kJ/kg

比熱容(100kPa，300K)：Cp=1040.8J/(kg·K)

Cv=742.74J/(kg·K)

比熱比(16.8℃，101，326kPa，氣體)： Cp/Cv=1.407

蒸氣壓(-200℃)： 60 kPa

(-180℃)： 465kPa

(-150℃)： 2950 kPa

粘度(100kPa，280K)：0.01691 mPa·S

表面張力(70K)： 10.53mN/m

導熱系數(100kPa，280K)：0.02447W/(m·K)

折射率(液體，77.12K，101，325kPa，6563?)：1.19844

(氣體，0℃，101,325kPa，6563?)：1.00029729

毒性級別： 3

易燃性級別：0

易爆性級別：0

在常溫常壓下，氮為無色無臭無味的惰性氣體。氮在空氣中約占78.1%。液態氮也是無色無臭,比水輕。在空氣中不燃燒。

常溫下呈現惰性，但在高溫下與氧化合。在高溫高壓有催化劑時與氫化合成氨。

N2+O2→2NO

N2+3H2→2NH3

與鹵素不直接化合，而且間接得的鹵化物非常不穩。

減壓下放電可得到活化的氮。在高溫與金屬化合生成氮化物(Mg3N2，Cu3N2等)。在1000℃與碳化鈣反應生成氨腈鈣。微溶于水、酒精和醚。在25℃、101.325kPa時的溶解度為，在甲醇中16.45 ml/100ml，在乙醇中14.89 ml/100ml，在乙醚中29.30ml/100ml。在水中的溶解度為0.02354 ml/g(0℃)，0.01358 ml/g(30℃)，0.01023 ml/g(60℃)。

5、毒性

氮本身無毒，無刺激性，吸入的氮氣仍以原形通過呼吸道排出。然而，空氣中含氮量增加會造成氧的稀釋，影響人的正常呼吸。高濃度的氮氣可引起窒息。液氮接觸皮膚能引起冷燒傷。

吸入高濃度氮氣的患者應迅速轉移至空氣新鮮處，安置休息并保持溫暖。皮膚接觸液氮時立即用水沖洗，如果產生凍瘡，須就醫診治。

6、安全防護

氮氣要用受壓鋼瓶貯裝，液氮要用絕熱容器、槽車貯運。氮無腐蝕性，在常溫下可使用碳鋼、不銹鋼、銅、銅合金、鋁等通用金屬材料和普通的塑膠材料。對液氮可使用鎳鋼(90%Ni)、不銹鋼、銅、黃銅和硅青銅。在低溫下可使用聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯聚合體。

當出現火情時，不能往液氮容器中灌進水。廢氣可排入大氣中。

氮氣的用途： 在國民經濟和日常生活中，氮氣有廣泛的用途。首先，利用它“性格孤獨”的特點，我們將它充灌在電燈泡里，可防止鎢絲的氧化和減慢鎢絲的揮發速度，延長燈泡的使用壽命。

還可用它來代替惰性氣體作焊接金屬時的保護氣。

在博物館里，常將一些貴重而稀有的畫頁、書卷保存在充滿氮氣的圓筒里，這樣就能使蛀蟲在氮氣中被悶死。

利用氮氣使糧食處于休眠和缺氧狀態、代謝緩慢，可取得良好的防蟲、防霉和防變質效果，糧食不受污染，管理比較簡單，所需費用也不高，故近年來進展較快。

目前，日本和意大利等國已進入小型生產試驗階段。

近年來。我國不少地區也應用氮氣來保存糧食，叫做“真空充氮貯糧”，亦可用來保存水果等農副產品。 　　

利用液氮給手術刀降溫，就成為“冷刀”。醫生用“冷刀”做手術，可以減少出血或不出血，手術后病人能更快康復。使用液氮為病人治療皮膚病，效果也很好。這是因為液氮的氣化溫度是－195.8℃，因此，用來治療表淺的皮膚病常常很容易使病變處的皮膚壞死、脫落。過去皮膚科常以“干冰”治療血管瘤，用意雖然相同，但冷度遠不及液氮。

醫治肺結核的“人工氣胸術”，也是把氮氣（或空氣）打進肺結核病人的胸腔里，壓縮有病灶的肺葉，使它得到休息。 　

現在，人們還利用液氮產生的低溫，來保存良種家畜的精子，貯運各地，解凍后再用于人工授精。自增壓液氮罐

如廣西省水產研究所試用液態氮保藏鯢魚精液，獲得成功。氮氣還是一一種重要的化工原料，可用來制取多種化肥，炸藥等等。 　

氮是“生命的基礎”，它不僅是莊稼制造葉綠素的原料，而且是莊稼制造蛋白質的原料，據統計，全世界的莊稼，在一年之內，要從土壤里攝取四千多萬噸氮。 　　

科學家對氮氣抱有很大的希望，他們認為；根瘤菌之所以有一套巧奪天工的妙法，能把空氣中的氮直接捕捉下來變成氮肥。是因為它體內有一種固氮酶，這種酶就是捕捉氮氣的能手，倘若我們能用化學的方法人工合成大量的固氨酶，豈不輕而易舉地巧將氮氣變氮肥了嗎？