氮气

  此条目介绍的是由氮元素组成的N₂气体。关于氮元素，请见“氮”。

氮气
IUPAC名 Dinitrogen（二氮）
别名	Diatomic nitrogen（二原子氮）
识别
CAS号	7727-37-9  Y
SMILES	N#N
性质
化学式	N2
摩尔质量	28.01 g·mol−1
相关物质
相关化学品	三线态氧
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

氮气（化学式：N₂）是氮的双原子单质分子形态，是地球大气中所占比例最高的气体，摩尔浓度占78.3%（其次为氧气的20.99%）。氮气在常温和标准大气压的条件下是气态，在低于−195.79 °C（−320.42 °F；77.36 K）的温度会凝结成液氮，在63.23 K（−209.92 °C；−345.86 °F）则会凝固成固态氮。

因为氮气有着三对共价键的分子结构，其阈能较高，化学键非常稳定，所以反应性很低。一般而言，氮气在没有高压和催化剂（比如哈伯法使用的铁）的情况下可被视作是一种非活性气体，不可燃亦不可助燃。但对于镁来说，氮气是可以助燃的氧化剂：

${\ce {3Mg + N2 ->Mg3N2}}$

制备

• 工业法：液态空气分馏，${\ce {N2}}$沸点低于${\ce {O2}}$先汽化，但无法得纯${\ce {N2}}$。也可以通过机械方法（例如加压反渗透膜和变压吸附法）处理气态空气得到氮气。商品化氮气常常是制作工业用氧气时的副产品。工业氮气被压缩后都用黑色钢瓶装，常被称为OFN（oxygen-free nitrogen，无氧氮气）。

• 实验法：

1.氯化铵混合亚硝酸钠加热：

${\ce {NH4Cl + NaNO2 -> N2 + NaCl + 2H2O}}$（纯度高）

此反应也会产生少量${\ce {NO}}$和${\ce {HNO3}}$，将气体产物通过混有二铬酸钾的液态硫酸可以去除。

2.纯空气通过灼热铜粉或铜丝网去氧：

${\ce {4N2 + O2 + 2Cu -> 2CuO + 4N2}}$（纯度低）

3.氨气通过灼热氧化铜：

${\ce {2NH3 + 3CuO -> 3Cu + 3H2O + N2}}$

• 高纯度的氮气可以通过叠氮化钡或叠氮化钠的热分解反应得到：${\ce {2NaN3 -> 2Na + 3N2}}$

氮气的用途

廉价又安定的保护气，用于金属炼制及高温合成时的简单保护性氛围（但其稳定性不及氦气及氩气）；高温下用于合成氮化物（如氮化硅陶瓷、氮化硼等）。其化合物亦有用于农业，如氮肥。液态氮有时用于冷却。此外，氮气是包装食品的填充气体，用于保持包装外形避免挤压损坏，同时更重要的，隔绝氧气而使食物不变坏。

氮气在生命形成的保护中起重要意义，氮气化学性质稳定，不像其他气体太活跃容易破坏生物结构，但又在大气中起到阻挡太空粒子及陨石冲击作用，而其分子重量，与氧气相约且比氧气轻，不会使氧气被排到太高的空中或太过聚集于地球表面。而且其温室效应不明显，不会使地球表面温度太高。因此给生物提供了一个适合生长和进化的稳定环境。

可以利用氮气在铁催化剂存在之下与氢气反应，生成氨。这叫做哈柏法。

${\ce {N2 +3H2 <=>2NH3}}$

氨可以用于肥料和其他化合物的合成。