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氮
氮
氮(氮)
氮是一種化學(xué)元素，它的化學(xué)符號(hào)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(nèi)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(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。
目錄 發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史 含量分布 同位素 理化性質(zhì) 發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史1772年由瑞典藥劑師舍勒發(fā)現(xiàn)，后由法國(guó)科學(xué)家拉瓦錫確定是一種元素。 1787年由拉瓦錫和其他法國(guó)科學(xué)家提出，氮的英文名稱(chēng)nitrogen，是"硝石組成者“的意思。中國(guó)清末化學(xué)家啟蒙者徐壽在第一次把氮譯成中文時(shí)曾寫(xiě)成“淡氣”，意思是說(shuō)，它“沖淡”了空氣中的氧氣。 元素名來(lái)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(zhì)分子氮?dú)獾男问酱嬖谟诖髿庵�，氮�(dú)庹伎諝怏w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(dá)到4×1012噸。動(dòng)植物體中的蛋白質(zhì)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(jiàn)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(zhì)量(u)半衰期原子核自旋相對(duì)豐度相對(duì)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(zhì)物理性質(zhì)
在室溫下不與空氣，堿，水反應(yīng)，加熱到3273K時(shí)，只有0.1%分解，因此，N2是化學(xué)特性物質(zhì)， 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(jié)構(gòu)：晶胞為六方晶胞�！ ≡仡�(lèi)型：非金屬元素 氮?dú)鉃闊o(wú)色、無(wú)味的氣體。氮通常的單質(zhì)形態(tài)是氮?dú)�。它無(wú)色無(wú)味無(wú)臭，是很不易有化學(xué)反應(yīng)呈化學(xué)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(jí) 一級(jí)≥99.5%; 二級(jí)≥98.5%。 外觀與性狀：無(wú)色無(wú)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(zhì)保護(hù)劑，冷凍劑。 CAS號(hào) 7727-37-9。 熔點(diǎn)(℃) -209.8 沸點(diǎn)(℃) -195.6 相對(duì)密度(水=1) 0.81(-196℃) 相對(duì)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(yáng)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(duì)原子質(zhì)量 14.0037 原子核虧損質(zhì)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(xué)性質(zhì)
N原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為2s2p3，即有3個(gè)成單電子和一對(duì)孤電子對(duì)，以此為基礎(chǔ)，在形成化合物時(shí)，可生成如下三種鍵型： 形成離子鍵 N原子有較高的`電負(fù)性（3.04），它同電負(fù)性較低的金屬，如Li（電負(fù)性0.98）、Ca（電負(fù)性1.00）、Mg（電負(fù)性1.31）等形成二元氮化物時(shí)，能夠獲得3個(gè)電子而形成N3-離子。 N?+ 6Li = 2 Li?N N?+ 3Mg =點(diǎn)燃= Mg?N? N3-離子的負(fù)電荷較高，半徑較大（171pm），遇到水分子會(huì)強(qiáng)烈水解，因此的離子型化合物只能存在于干態(tài)，不會(huì)有N3-的水合離子。 形成共價(jià)鍵 N原子同電負(fù)性較高的非金屬形成化合物時(shí)，形成如下幾種共價(jià)鍵： ⑴N原子采取sp3雜化態(tài)，形成三個(gè)共價(jià)鍵，保留一對(duì)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為三角錐型，例如NH?、NF?、NCl?等。 若形成四個(gè)共價(jià)單鍵，則分子構(gòu)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(gè)共價(jià)雙鍵和1個(gè)單鍵，并保留有一對(duì)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為角形，例如Cl—N=O。（N原子與Cl 原子形成一個(gè)σ 鍵和一個(gè)π鍵，N原子上的一對(duì)孤電子對(duì)使分子成為角形。） 若沒(méi)有孤電子對(duì)時(shí)，則分子構(gòu)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(gè)O原子形成三個(gè)σ鍵，它的π軌道上的一對(duì)電子和兩個(gè)O原子的成單π電子形成一個(gè)三中心四電子的不定域π鍵。在硝酸根離子中，三個(gè)O原子和中心N原子之間形成一個(gè)四中心六電子的不定域大π鍵。 這種結(jié)構(gòu)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(gè)共價(jià)叁鍵，并保留有一對(duì)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為直線形，例如N?分子和CN-中N原子的結(jié)構(gòu)。 形成配位鍵 N原子在形成單質(zhì)或化合物時(shí)，常保留有孤電子對(duì)，因此這樣的單質(zhì)或化合物便可作為電子對(duì)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(yīng)之中。
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