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氮元素的详解

来源:无忧晚年 2024-03-09

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解决方案1:

1. 氮元素的基本信息:氮的化学符号为N,相对原子量为14.006747,元素名来源于希腊文,原意是“硝石”。1772年由瑞典药剂师舍勒和英国化学家卢瑟福同时发现,后由法国科学家拉瓦锡确定是一种元素。氮在地壳中的含量为0.0046%,自然界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78%。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%。
2. 元素简述:氮的原子体积为17.3立方厘米/摩尔,元素在太阳中的含量为1000ppm,元素在海水中的含量为太平洋表面0.00008ppm。氮的晶体结构为六方晶胞,氧化态有N-3, N-2, N-1, N+1, N+2, N+3, N+4, N+5等。氮在地壳中的含量为25ppm,化学键能如N-H为390kJ/mol,N-N为160kJ/mol等。氮的晶胞参数为a = 386.1 pm, b = 386.1 pm, c = 626.5 pm, α = 90°, β = 90°, γ = 120°。声音在氮中的传播速率为353m/S,热导率为25.83W/(m·K)。氮的电离能如M - M+为1402.3kJ/mol,M+ - M2+为2856.1kJ/mol等。氮属于非金属元素,元素原子量为14.01,质子数为7,中子数为7,原子序数为7,所属周期为2,所属族数为VA,电子层分布为L2-K5。
3. 危险性概述:氮本身无毒。空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。吸入氮气浓度不太高时,患者最初感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度,患者可迅速昏扮高迷、因呼吸和心跳停止而死亡。潜水员深潜时,可发生氮的麻醉作用;若从高压环境下过快转入常压环境,体内会形成氮气气泡,压迫神经、举缺含血管或造成微血管阻塞,发生“减压病”。
4. 危险性类别:侵入途径为吸入,健康危害为缺氧窒息,环境危害为无,燃爆危险为不燃。
5. 急救措施:吸入过量时,迅速脱离现场至空气新鲜处,保持呼吸道通畅,如呼吸困难,给输纯氧。呼吸心跳停止时,立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术,就医。
6. 消防措施:危险特性为遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。有害燃烧产物为无,灭火方法为不燃。泄漏应急处理为迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离正笑,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
7. 操作处置与储存:操作注意事项为密闭操作,提供良好的自然通风条件。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。防止气体泄漏到工作场所空气中。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备泄漏应急处理设备。储存注意事项为储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。储区应备有泄漏应急处理设备。
8. 接触控制/个体防护:职业接触限值为未制定标准。监测方法为工程控制为密闭操作,提供良好的自然通风条件。呼吸系统防护为一般不需特殊防护。眼睛防护为一般不需特殊防护。身体防护为穿一般作业工作服。手防护为戴一般作业防护手套。其他防护为避免高浓度吸入。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。
9. 理化特性:主要成分含量为高纯氮≥99.999%;工业级一级≥99.5%;二级≥98.5%。外观与性状为无色无臭气体。熔点为-209.8℃,沸点为-195.6℃,相对密度为水=1时为0.81(-196℃),相对蒸气密度为空气=1时为0.97,饱和蒸气压为1026.42(-173℃),燃烧热为无意义,临界温度为-147℃,临界压力为3.40MPa,辛醇/水分配系数的对数值为无资料,闪点为无意义,引燃温度为无意义,爆炸上限和爆炸下限为无意义,溶解性为微溶于水、乙醇。主要用途为用于合成氨,制硝酸,用作物质保护剂,冷冻剂。
10. 价键结构: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、形成共价键、形成配位键。
11. 稳定性和反应活性:氮分子是由两个氮原子组成,特别稳定,它对许多反应试剂是惰性的。在高温、高压并有催化剂存在的情况下,氮和氢作用生成氨。空气中的单质氮和氧在雷电的作用下,可生成氧化氮。锂和氮在常温下即可反应,过渡金属在高温下也可和氮反应,生成氮化物。
12. 毒理学资料:急性毒性为无资料,亚急性和慢性毒性为无资料,刺激性为无资料,致敏性为无资料,致突变性为无资料,致畸性为无资料,致癌性为无资料。
13. 生态学资料:生态毒理毒性为无资料,生物降解性为无资料,非生物降解性为无资料,生物富集或生物积累性为无资料,其它有害作用为无资料。
14. 废弃处置:废弃物性质为无资料,废弃处置方法为处置前应参阅国家和地方有关法规。废气直接排入大气。废弃注意事项为无。
15. 运输信息:危险货物编号为22005,UN编号为1066,包装标志为无,包装类别为O53,包装方法为钢质气瓶;安瓿瓶外普通木箱。运输注意事项为采用刚瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。严禁与易燃物或可燃物等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。铁路运输时要禁止溜放。
16. 法规信息:化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第2.2 类不燃气体。其它法规:工业用气态氮 (GB3864-83)。
17. 氮的用途:氮气是无害气体,因为氮气的化学活性稳定,不容易和其他物质进行反应,在空气中,氮气的气体体积占78%,主要起维持大气压强的作用,否则,大气压力就太弱了,不利于人类生存,很典型的例子就是青藏高原,大气稀薄,含氧量低,除非当地人,否则很难适应,容易起高原反应氮的作用。植物缺氮状态氮是植物生长的必需养分之一,它是每个活细胞的组成部分。植物需要大量氮。氮素是叶绿素的组成成分,叶绿素a和叶绿素ß都是含氮化合物。绿色植物进行光合作用,使光能转变为化学能,把无机物(二氧化碳和水)转变为有机物(葡萄糖)是借助于叶绿素的作用。葡萄糖是植物体内合成各种有机物的原料,而叶绿素则是植物叶子制造“粮食”的工厂。氮也是植物体内维生素和能量系统的组成部分。氮素对植物生长发育的影响是十分明显的。当氮素充足时,植物可合成