氮

氮

氮(氮)

氮是一種化學元素，它的化學符號是N，它的原子序數(shù)是7。氮是空氣中最多的元素，在自然界中存在十分廣泛，在生物體內亦有極大作用，是組成氨基酸的基本元素之一。氮及其化合物在生產生活中應用廣泛。

目錄 發(fā)現(xiàn)簡史 含量分布 同位素 理化性質 發(fā)現(xiàn)簡史

1772年由瑞典藥劑師舍勒發(fā)現(xiàn)，后由法國科學家拉瓦錫確定是一種元素。 1787年由拉瓦錫和其他法國科學家提出，氮的英文名稱nitrogen，是"硝石組成者“的意思。中國清末化學家啟蒙者徐壽在第一次把氮譯成中文時曾寫成“淡氣”，意思是說，它“沖淡”了空氣中的氧氣。 元素名來源于希臘文，原意是“硝石”。

含量分布

氮在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質分子氮氣的形式存在于大氣中，氮氣占空氣體積的百分之七十八。氮的最重要的礦物是硝酸鹽。 氮在地殼中的重量百分比含量是0.0046%，總量約達到4×1012噸。動植物體中的蛋白質都含有氮。土壤中有硝酸鹽，例如KNO?。在南美洲智利有硝石礦（NaNO?），這是世界上唯一的這種礦藏，是少見的含氮礦藏。宇宙星際已發(fā)現(xiàn)含氮分子，如NH?、HCN等。 氮的豐度1.8×10占16位。自然界的氮有兩種同位素，分別為99.63%、0.365%。

同位素

Z(p)N(n)質量(u)半衰期原子核自旋相對豐度相對豐度的變化量7310.04165(43)200(140)×10s [2.3(16) MeV](2-)7411.02609(5)590(210)×10s [1.58(+75-52) MeV]1/2+740(60) keV6.90(80)×10s1/2-7512.0186132(11)11.000(16) ms1+7613.00573861(29)9.965(4) min1/2-7714.0030740048(6)穩(wěn)定1+0.99636(20)0.99579-0.996547815.0001088982(7)穩(wěn)定1/2-0.00364(20)0.00346-0.004217916.0061017(28)7.13(2) s2-71017.008450(16)4.173(4) s1/2-71118.014079(20)622(9) ms1-71219.017029(18)271(8) ms(1/2)-71320.02337(6)130(7) ms71421.02711(10)87(6) ms1/2-#71522.03439(21)13.9(14) ms71623.04122(32)#14.5(24) ms [14.1(+12-15) ms]1/2-#71724.05104(43)#<52 ns71825.06066(54)#<260 ns1/2-#

理化性質

物理性質

在室溫下不與空氣，堿，水反應，加熱到3273K時，只有0.1%分解，因此，N2是化學特性物質， 氮的最重要的礦物是硝酸鹽。氮有兩種天然同位素：氮14和氮15，其中氮14的豐度為99.625%。 晶體結構：晶胞為六方晶胞。　　　　元素類型：非金屬元素 氮氣為無色、無味的氣體。氮通常的單質形態(tài)是氮氣。它無色無味無臭，是很不易有化學反應呈化學惰性的氣體，而且它不支持燃燒。 主要成分：高純氮≥99.999%; 工業(yè)級 一級≥99.5%; 二級≥98.5%。 外觀與性狀：無色無臭氣體。 溶解性：微溶于水、乙醇。 主要用途：用于合成氨，制硝酸，用作物質保護劑，冷凍劑。 CAS號 7727-37-9。 熔點(℃) -209.8 沸點(℃) -195.6 相對密度(水=1) 0.81(-196℃) 相對蒸氣密度(空氣=1) 0.97 飽和蒸氣壓(kPa) 1026.42(-173℃) 臨界溫度(℃) -147 臨界壓力(MPa) 3.40 原子體積：(立方厘米/摩爾) 17.3 元素在太陽中的含量(ppm) 1000 太平洋表面 0.00008 氧化態(tài) Main N-3,N-2,N-1,N+1,N+2,N+3,N+4,N+5Other 相對原子質量 14.0037 原子核虧損質量 0.109383u（u代表原子量） 所屬周期 2 所屬族數(shù) VA 電子層分布 L2－K5

化學性質

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： 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。 N?+ 6Li = 2 Li?N N?+ 3Mg =點燃= Mg?N? 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于干態(tài)，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原子采取sp3雜化態(tài)，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NH?、NF?、NCl?等。 若形成四個共價單鍵，則分子構型為正四面體型，例如NH?+離子。 ⑵N原子采取sp2雜化態(tài)，形成2個共價雙鍵和1個單鍵，并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HNO?分子或NO?-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(shù)為+5，由于存在大π鍵，硝酸鹽在常況下是足夠穩(wěn)定的。 ⑶N原子采取sp 雜化，形成一個共價叁鍵，并保留有一對孤電子對，分子構型為直線形，例如N?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(NH?)?]2+。 氮共有九種氧化物：一氧化二氮（N?O）、一氧化氮（NO）、一氧化氮二聚體（N?O?）、二氧化氮（NO?）、三氧化二氮（N?O?）、四氧化二氮（N?O?）、五氧化二氮（N?O?）、疊氮化亞硝酰（N?O），第九種氮的氧化物三氧化氮（NO?）作為不穩(wěn)定的中間體存在于多種反應之中。

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