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【科普】化學反應氮氣(qì)與氬氣保護的不(bú)同

來源: 更新:2024-06-26 20:12:50 作者: 瀏覽(lǎn):1991次(cì)

介紹

氮氣(qì)與氬氣都是惰性氣體!隻是氮氣沒氬氣惰,看看他們的性質吧:

氮氣: 物理性質:

單質氮在常況下是一種無色(sè)無臭(chòu)的(de)氣體,在標準情況(kuàng)下的氣體密度(dù)是1.25g·dm-3,氮氣在標準大氣壓下,冷卻至-195.8℃時,變成沒(méi)有顏色的液體,冷卻至-209.86℃時,液態氮變成雪(xuě)狀的固體。

氮氣在水(shuǐ)裏溶解度很小,在常溫常壓下,1體積水中大約隻溶解0.02體積的氮氣。它是(shì)個難於液化的氣(qì)體。在水中的溶解度很小,在283K時,一體(tǐ)積水約可溶解0.02體積的N2。氮氣在極低溫下會(huì)液化成白色液體(tǐ),進一步降低溫度時,更會形成白色晶(jīng)狀固體。通(tōng)常市場上供(gòng)應(yīng)的氮氣都盛於黑色氣體瓶中保存。

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(yǔ)反鍵能量近似抵消,它們相當於孤電子對。由於N2分子中存在叁鍵N≡N,所以N2分子(zǐ)具有很大的穩定性,將它分解為(wéi)原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的(de)雙原(yuán)子分子中最穩(wěn)定的。

氮的用途

氮(dàn)主要用於合成氨,由此製造化肥、硝酸和炸藥等,氨還是(shì)合成纖維 (錦綸(lún)、腈綸),合成樹脂,合成橡膠等的重要(yào)原料。由於氮的化學惰性,常用作保護(hù)氣(qì)體。以防止某些物體(tǐ)暴露於空氣時被氧所氧(yǎng)化(huà),用氮氣填充糧倉,可使糧食不黴爛、不發芽,長期保存。液氨還可用作深度冷凍(dòng)劑。

氬氣:

化學性質

氬是單原子不具化學活性的氣體。它不會與其它元(yuán)素或化合物反應。雖然有(yǒu)報道稱已經製備出紅及其它稀有氣體的少(shǎo)數化合物,但可以認為,此種研究隻具有科學意義。對所有實際應用來說,每一試圖把複化合為常見類型化合物的努力均告(gào)失敗(bài)。這些努力(lì)包括用氧(yǎng)化劑和還原劑處理氬。氬之所以很穩定,是(shì)由於(yú)它的所有電子已(yǐ)完全配對,並(bìng)且不存在任(rèn)何成鍵軌道

氬氣

氬是目前工業(yè)上應用很(hěn)廣的稀有氣體。它的性質十(shí)分不活潑,既不能燃燒,也不(bú)助燃。在飛機製造、造船、原子能工業和機械工業部門,對特殊金(jīn)屬,例如鋁、鎂、銅及其合金和不鏽(xiù)鋼在焊(hàn)接時,往往(wǎng)用氬作為(wéi)焊接(jiē)保護氣,防止焊接件被(bèi)空氣氧化或氮化。

在(zài)金屬冶煉方麵,氧、氬吹(chuī)煉是生產優質鋼的重要措施,每煉1噸鋼的氬氣消耗量為1~3立方米。此外,對鈦、鋯、鍺等特殊金屬的冶煉,以及電子工業中也需要用氬作保護氣。

在空氣中含有的0.932%的氬,沸點(diǎn)在氧、氮之間,在(zài)空分裝置上塔的中部含量最高,叫(jiào)氬餾分。在分離氧、氮的(de)同時,將(jiāng)氬(yà)餾(liú)分抽出,進一步分(fèn)離提純,也可得到氬副產品。對全低壓空分裝(zhuāng)置(zhì),一般可將加工空氣中30%~35%的氬作為產品獲(huò)得 (最新(xīn)流程已可將氬的提取率提高到80%以上);對中壓空分裝置,由於膨脹空(kōng)氣進下塔,不影(yǐng)響上塔的精餾過程,氬的(de)提取率可達60%左右。但是,小型(xíng)空分裝置總的(de)加工空氣量少,所能生產的氬氣量有限,是否需要配置提氬裝(zhuāng)置,要視具體(tǐ)情況確定(dìng)。

氬氣為惰性氣體(tǐ),對人體無直接危害(hài)。但是,如果工(gōng)業使用後,產生(shēng)的廢氣則對人體危害很大,會造成(chéng)矽肺、眼部(bù)損壞等情況。

雖然是(shì)惰性氣體,同時也是窒息性(xìng)氣體(tǐ),大量(liàng)吸入會產生窒息。生產場所要通風,並且(qiě),從事與氬氣(qì)有關的技術人員,每年定期進行職業病體檢,確保身體健康。

氬(yà)本身無毒,但在(zài)高(gāo)濃度時有窒息(xī)作用。當空氣中氬(yà)氣濃度高(gāo)於33%時就有窒息的危險。當氬氣濃度超過50%時,出現嚴重(chóng)症狀,濃度(dù)達到75%以上時,能在數分鍾內死亡。液氬(yà)可以(yǐ)傷皮膚,眼部接觸可引起炎症

 

選擇

化學中,當然不局限於有(yǒu)機化學了,處於某種目的,比如隔絕氧氣,或水汽的目地(dì),需要(yào)惰性氣體的氛圍,比如氮氣或氬(yà)氣。條件好的(de)可以用手套箱,不好的可(kě)以用三通係統代替,最簡(jiǎn)單的可以用三通塞套個氣球也可以(yǐ)直接用。反應到(dào)底用氮氣還是氬氣,這個也是有選擇的,除了(le)氬氣比氮氣貴以外,還有化學方麵的原因(yīn)。

高純(chún)氬比高純氮更惰性。一般的(de)金屬有機反應比如Suzuki偶(ǒu)聯等在高純氮下反應就沒問題。當有金屬或(huò)金屬有機化合物會和氮氣反應時這時就需要用(yòng)高純氬,比如金屬鋰(lǐ)的有關反應就(jiù)需要在高純氬下進行,因(yīn)為氮氣會和鋰反應。隻要你(nǐ)的反應物或產物(wù)不(bú)和(hé)氮氣反應,即使文獻用氬氣,你用氮氣也沒問題。

 

來源:化學深耕(gēng)堂

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