氮

氮

氮

氮(氮)

氮是一种化学元素，它的化学符号是N，它的原子序数是7。氮是空气中最多的元素，在自然界中存在十分广泛，在生物体内亦有极大作用，是组成氨基酸的基本元素之一。氮及其化合物在生产生活中应用广泛。

1772年由瑞典药剂师舍勒发现，后由法国科学家拉瓦锡确定是一种元素。 1787年由拉瓦锡和其他法国科学家提出，氮的英文名称nitrogen，是"硝石组成者“的意思。中国清末化学家启蒙者徐寿在第一次把氮译成中文时曾写成“淡气”，意思是说，它“冲淡”了空气中的氧气。 元素名来源于希腊文，原意是“硝石”。

氮在地壳中的含量很少，自然界中绝大部分的氮是以单质分子氮气的形式存在于大气中，氮气占空气体积的百分之七十八。氮的最重要的矿物是硝酸盐。 氮在地壳中的重量百分比含量是0.0046%，总量约达到4×1012吨。动植物体中的蛋白质都含有氮。土壤中有硝酸盐，例如KNO?。在南美洲智利有硝石矿（NaNO?），这是世界上唯一的这种矿藏，是少见的含氮矿藏。宇宙星际已发现含氮分子，如NH?、HCN等。 氮的丰度1.8×10占16位。自然界的氮有两种同位素，分别为99.63%、0.365%。

Z(p)N(n)质量(u)半衰期原子核自旋相对丰度相对丰度的变化量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)稳定1+0.99636(20)0.99579-0.996547815.0001088982(7)稳定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-#

物理性质

在室温下不与空气，碱，水反应，加热到3273K时，只有0.1%分解，因此，N2是化学特性物质， 氮的最重要的矿物是硝酸盐。氮有两种天然同位素：氮14和氮15，其中氮14的丰度为99.625%。 晶体结构：晶胞为六方晶胞。　　　　元素类型：非金属元素 氮气为无色、无味的气体。氮通常的单质形态是氮气。它无色无味无臭，是很不易有化学反应呈化学惰性的气体，而且它不支持燃烧。 主要成分：高纯氮≥99.999%; 工业级 一级≥99.5%; 二级≥98.5%。 外观与性状：无色无臭气体。 溶解性：微溶于水、乙醇。 主要用途：用于合成氨，制硝酸，用作物质保护剂，冷冻剂。 CAS号 7727-37-9。 熔点(℃) -209.8 沸点(℃) -195.6 相对密度(水=1) 0.81(-196℃) 相对蒸气密度(空气=1) 0.97 饱和蒸气压(kPa) 1026.42(-173℃) 临界温度(℃) -147 临界压力(MPa) 3.40 原子体积：(立方厘米/摩尔) 17.3 元素在太阳中的含量(ppm) 1000 太平洋表面 0.00008 氧化态 Main N-3,N-2,N-1,N+1,N+2,N+3,N+4,N+5Other 相对原子质量 14.0037 原子核亏损质量 0.109383u（u代表原子量） 所属周期 2 所属族数 VA 电子层分布 L2－K5

化学性质

N原子的价电子层结构为2s2p3，即有3个成单电子和一对孤电子对，以此为基础，在形成化合物时，可生成如下三种键型： 形成离子键 N原子有较高的`电负性（3.04），它同电负性较低的金属，如Li（电负性0.98）、Ca（电负性1.00）、Mg（电负性1.31）等形成二元氮化物时，能够获得3个电子而形成N3-离子。 N?+ 6Li = 2 Li?N N?+ 3Mg =点燃= Mg?N? N3-离子的负电荷较高，半径较大（171pm），遇到水分子会强烈水解，因此的离子型化合物只能存在于干态，不会有N3-的水合离子。 形成共价键 N原子同电负性较高的非金属形成化合物时，形成如下几种共价键： ⑴N原子采取sp3杂化态，形成三个共价键，保留一对孤电子对，分子构型为三角锥型，例如NH?、NF?、NCl?等。 若形成四个共价单键，则分子构型为正四面体型，例如NH?+离子。 ⑵N原子采取sp2杂化态，形成2个共价双键和1个单键，并保留有一对孤电子对，分子构型为角形，例如Cl—N=O。（N原子与Cl 原子形成一个σ 键和一个π键，N原子上的一对孤电子对使分子成为角形。） 若没有孤电子对时，则分子构型为三角形，例如HNO?分子或NO?-离子。硝酸分子中N原子分别与三个O原子形成三个σ键，它的π轨道上的一对电子和两个O原子的成单π电子形成一个三中心四电子的不定域π键。在硝酸根离子中，三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的不定域大π键。 这种结构使硝酸中N原子的表观氧化数为+5，由于存在大π键，硝酸盐在常况下是足够稳定的。 ⑶N原子采取sp 杂化，形成一个共价叁键，并保留有一对孤电子对，分子构型为直线形，例如N?分子和CN-中N原子的结构。 形成配位键 N原子在形成单质或化合物时，常保留有孤电子对，因此这样的单质或化合物便可作为电子对给予体，向金属离子配位。例如[Cu(NH?)?]2+。 氮共有九种氧化物：一氧化二氮（N?O）、一氧化氮（NO）、一氧化氮二聚体（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?）、叠氮化亚硝酰（N?O），第九种氮的氧化物三氧化氮（NO?）作为不稳定的中间体存在于多种反应之中。

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