氮气的用途

    在国民经济和日常生活中，氮气有广泛的用途。首先，利用它“性格孤独”的特点，我们将它充灌在电灯泡里，可防止钨丝的氧化和减慢钨丝的挥发速度，延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。

   在博物馆里，常将一些贵重而稀有的画页、书卷保存在充满氮气的圆筒里，这样就能使蛀虫在氮气中被闷死。利用氮气使粮食处于休眠和缺氧状态、代谢缓慢，可取得良好的防虫、防霉和防变质效果，粮食不受污染，管理比较简单，所需费用也不高，故近年来进展较快。目前，日本和意大利等国已进入小型生产试验阶段。近年来。我国不少地区也应用氮气来保存粮食，叫做“真空充氮贮粮”，亦可用来保存水果等农副产品。

    利用液氮给手术刀降温，就成为“冷刀”。医生用“冷刀”做手术，可以减少出血或不出血，手术后病人能更快康复。使用液氮为病人治疗皮肤病，效果也很好。这是因为液氮的气化温度是－195.8℃，因此，用来治疗表浅的皮肤病常常很容易使病变处的皮肤坏死、脱落。过去皮肤科常以“干冰”治疗血管瘤，用意虽然相同，但冷度远不及液氮。医治肺结核的“人工气胸术”，也是把氮气（或空气）打进肺结核病人的胸腔里，压缩有病灶的肺叶，使它得到休息。
谱源气体供应的氮气产品：

产品规格和技术指标

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容器规格	容器尺寸 (cm)	平均重量 (kg)	阀门/螺纹出口	充装量
40L氮气钢瓶	22×140	56	QF-2 螺纹G5/8	13.5MPa/5.4Nm3/6kg
175L液氮杜瓦罐	51×160	280	QF-2 螺纹G5/8	120kg
20~100m3液氮储槽	260×800以上	3200以上	按客户需求	20~100吨

成分		纯氮	高纯氮气	超纯氮气	单位
氮气	≥	99.99%	99.999%	99.9999%	%V
氢气	≤	15	1	0.1	ppmv
氧气	≤	50	3	0.2	ppmv
一氧化碳	≤	5	1	0.1	ppmv
二氧化碳	≤	10	1	0.1	ppmv
总碳	≤	5	1	0.1	ppmv
水份	≤	15	3	0.2	ppmv

 

高纯氮气主要用途：化肥、氨、硝酸等化合物的制造，惰性保护介质，速冻食品、低温粉碎等的制冷剂、冷却剂，电子工业中的外延、扩散、化学气相淀积、离子注入、等离子干刻、光刻等，还用作标准气、校正气、零点气、平衡气等。
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    现在，人们还利用液氮产生的低温，来保存良种家畜的精子，贮运各地，解冻后再用于人工授精。如广西省水产研究所试用液态氮保藏鲵鱼精液，获得成功。氮气还是一一种重要的化工原料，可用来制取多种化肥，炸药等等。

    氮是“生命的基础”，它不仅是庄稼制造叶绿素的原料，而且是庄稼制造蛋白质的原料，据统计，全世界的庄稼，在一年之内，要从土壤里摄取四千多万吨氮。

    科学家对氮气抱有很大的希望，他们认为；根瘤菌之所以有一套巧夺天工的妙法，能把空气中的氮直接捕捉下来变成氮肥。是因为它体内有一种固氮酶，这种酶就是捕捉氮气的能手，倘若我们能用化学的方法人工合成大量的固氨酶，岂不轻而易举地巧将氮气变氮肥了吗？

    小说、电影、故事中常有这样的情节，荒郊野外，坟地墓头，突然在黑夜里看见绿幽幽或浅蓝色的“鬼火”，平添了几分恐惧感。那么，“鬼火”是怎样发生的呢?

     在化学史上第一个发现磷元素的人，是17世纪德国的布朗特，由于磷在黑暗中能放出闪烁的亮光，因而被称为“冷光”或“冷火”。一百年后，有人从骨头里也提取出磷，知道人体内也含有大量的磷。从此，人们才知道“鬼火”是人或动物的尸体腐烂时，身体内所含的磷分解的结果。“鬼火”其实就是磷化物发出的“冷光”。

氮族五兄弟与我们的生活

     氮族元素包括氮、磷、砷、锑、铋五种元素，下面我们一一来认识它们的单质及化合物。

一、氮气及其化合物

1、氮气

    氮元素形成的单质弥漫在我们的周围，是空气中含量最多的一种单质，但是植物不能直接吸收氮气，必须将氮气转化为氮的化合物，例如硝酸盐、铵盐、氨气等。这种将游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定。它分为人工固氮和自然固氮。

2、一氧化氮

    我们知道它有毒会造成大气污染，但是1998年度的诺贝尔生理学、医学奖由三位科学家分享，他们首次发现了一氧化氮是心血管系统中传播信号的分子，是抗感染的武器，是血液流向不同器官的守门员。一氧化氮在神经信号传递、血压生理调控、血液流量控制、免疫调节和抵抗感染等许多方面均起重要作用。人们确知，生物体内许多组织都会释放一氧化氮，而且其浓度的变化与机体的生理机能密切相关。许多现代病多发病如心脑血管病、血凝失常、高血压、中风、糖尿病、老年性痴呆、免疫功能损伤甚至癌症、毒瘾以及记忆和学习障碍等都与一氧化氮有关。这些疾病都可能是由于生物体内一氧化氮的释放与调节不正常而引起的。

3、一氧化二氮

    每个人的生活中都充满着笑，这种笑是受感情支配的。可有这样一种气体，只要你一闻到它，就会情不自禁地大笑起来。你相信吗？

    在一次化学晚会上，表演者小张走向台前，对观众说：“我今天能使在座的来宾大笑。”随后便做了几个滑稽动作，引起了观众的一阵笑声。他接着问：“大家都笑了吗？有谁没有笑？”台下有一位观众举起了手说他没有笑，小张把那位观众请到台上，问他：“你一定不笑？”那位观众很自信地点了点头。于是小张便使出嘴皮功夫，说了许多俏皮话，那观众仍旧无动于衷，小张似乎没有办法了，摇了摇头。稍顷，他从口袋中拿出一个玻璃瓶，对那位观众说：“你闻一闻这瓶里是什么气味。”那观众看到瓶里似乎没有什么东西，便大胆地打开瓶塞，将瓶口对着鼻子吸了几下。嗬！奇迹出现了，那位观众开始情不自禁地哈哈大笑起来，从而引得台下的观众也好奇地跟着他笑了起来。等大家笑毕以后，小张才向大家透露了其中的奥秘。

    原来小张事先在瓶里收集了一种无色的气体，学名叫一氧化二氮（N2O），因为这种气体能使人发笑，因而人们常称它为“笑气”。那位观众不知有诈，吸了笑气，当然非笑不可了。那么这种笑气是谁最早发现的呢？

1800年的一天，英国化学家戴维在实验室中制得了一种气体，为了弄清楚这种气体的一些物理性质，他凑近瓶口闻了闻，突然大笑起来，使得在场的另一位同事觉得莫名其妙。这时戴维也让他的同事闻一下，那人也大笑起来，于是，戴维便发现了“笑气”。

1844年某一天，有一位自称“化学魔木师”的人别出心裁地利用笑气做了一个广告：“明日上午九时在市政府大厅进行一场吸入笑气的公开表演，本人为公众准备了一些笑气，可以供20名志愿者使用，同时派8名大汉维持秩序，以防发生意外，望公众踊跃观看，在笑声中获得新奇感和得到精神上满足。”这幅别致的广告张贴后，果然迎合了无数猎奇者的心理，人们争先恐后买票来看这场令人捧腹大笑的表演，当场就有20名志愿者上台。当他们吸入了笑气后，个个都哈哈大笑，有的还放声歌唱、手舞足蹈，做出各种希奇古怪的动作，观众看了他们的样子，也个个笑得直不起腰来，大厅内一片混乱。当时有一名青年吸了笑气后，不仅大笑大叫，而且还身不由己地狂蹦乱跳，不顾8名大汉的阻挡，从高台上往下跳，结果大腿发生骨折，而那青年却毫无痛苦的感觉，仍然大笑不止。这时会场上有一名年轻的牙科医生，看到这名伤员毫无痛苦的情景，立即想到这种笑气不但能使人发笑，肯定还有麻醉镇病的作用，不然这名青年腿骨折了怎么不感到疼痛呢？如果我用这种笑气来作为拔牙齿的麻醉剂，一定也能取得同样效果。后来，那位牙科医生在为牙病患者拔除龋齿时也用笑气进行麻醉，果然牙病患者也毫无疼痛感觉。不过，使用剂量要掌握适当，否则会使患者狂笑不止，难以进行手术。

    从此以后，笑气的功能在麻醉学史的领域里又创造了新的发展境地。

4、氮的氧化物与光化学烟雾

     世界八大公害之一的洛杉矶光化学烟雾事件的罪魁祸首之一就是氮的氧化物。光化学烟雾的形成过程是很复杂的，通过实验室模拟研究，已经初步弄清了基本的形成过程。

大体上为：

1 被污染空气中的二氧化氮的光分解

2 在被污染的空气中同

3 时存在许多有机物，

4 它们跟空气中的氧气臭氧二氧化氮气反应，

5 氧化成一系列有机物，

6 生成烟雾。

7 氧化过程中的中间产物导致一氧化氮向二氧化氮转化，

8 并导致有毒物质的产生。

光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低，气温为24~32℃夏季晴天，污染的高峰出现在中午或稍后。可能由于日光照射情况不同，光化学烟雾除显淡蓝色外，有时带紫色，有时带褐色，光化学烟雾能在空气中远距离传输。

5、硝酸合成与第一次世界大战

    硝酸不仅是工农业生产的重要化工原料，而且也是制造炸药的重要战争物资。

    当初制造硝酸的方法是普通硝石法，即是硝石与硫酸反应，来制取硝酸的。但是硝石的贮量有限，因此硝酸的产量受到限制。

    早在1913年之前，人们发现德国有挑起世界大战的可能，便开始限制德国进口硝石。这样就以为世界会太平无事了。1914年德国终于发动了第一次世界大战，人们又错误地估计，战争顶多只会打半年，原因是德国的硝酸不足，火药生产受到了限制，由于人们的种种错误分析，使得第一次世界大战蔓延开来，战争打了四个多年头，造成了极大的灾难，夺去了人们无数的生命财产。德国为什么能坚持这么久的战争呢？是什么力量在支持着它呢？这就是化学，德国人早就对合成硝酸进行了研究。

    1908年，德国化学家哈柏首先在实验室用氢和氮气在600度200个大气压下合成了氨，产率虽然只有2％，这也是一项重大的突破。后由布什提高了产率，完成了工业化设计、建立了年产1000吨氨的生产装置、用氨氧化法可生产3000吨硝酸，利用这些硝酸可制造3500吨烈性炸药TNT。这项工作已在大战前的1913年便完成了。这就揭开了第一次世界大战中的一个谜。