氮气用途

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氮气的性质和用途

•氮气：

氮气，常况下是一种无色无味无臭的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的

78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷

却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的

固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能

量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。

•物理性质：

（1）无色无味的气体

（2）不易溶于水

（3）在标准状况下密度为1.251g/L，密度比空气略小

化学性质：

化学性质不活泼，一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧；在常温下难与其他物质发

生反应，但在高温下也能与一些物质发生化学反应。

•用途：

(1)焊接金属时做保护气

(2)灯泡中填充氮气以延长灯泡的使用寿命，食品包装袋中充有氮气以防止食品腐

烂变质

(3)医疗上可以在液氮冷冻麻醉的条件下做手术

(4)超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能

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(5)制造氮肥和硝酸

(6)有些博物馆把贵重罕见的书画，墨宝保存在充满氮气的圆筒中，既可以避免氧

化变质，又可防止虫蛀霉变。

•氮的化学性质:

1.氮化物反应

氮化镁与水反应：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑

在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮：N2+O2=放电=2NO

一氧化氮与氧气迅速化合，生成二氧化氮2NO+O2=2NO2

二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮3NO2+H2O=2HNO3+NO

五氧化二氮溶于水，生成硝酸，N2O5+H2O=2HNO3

2.氮和活泼金属反应

N2与金属锂在常温下就可直接反应：6Li+N2===2Li3N

N2与碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba在炽热的温度下作用：3Ca+N2===Ca3N2

N2与镁条反应：3Mg+N2=点燃=Mg3N2(氮化镁)

3.氮和非金属反应

N2与氢气反应制氨气：N2+3H2===（可逆符号）2NH3

N2与硼要在白热的温度才能反应：2B+N2===2BN（大分子化合物）

N2与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。

氮气用途——汽车轮胎

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1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性

氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热

胀冷缩，变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%，能保持稳定

胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于

普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。

2.防止爆胎和缺气碾行

爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是

由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶

时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温

度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳

强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高

纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温

慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几

率。

3.延长轮胎使用寿命

使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠

磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化

所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的

原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂

质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，

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延长了轮胎的使用寿命，也极大程度减少轮辋生锈的状况。

4.减少油耗，保护环境

轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽车行驶时的油耗增加；而氮气

除了可以维持稳定的胎压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导性

低，升温慢的特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高

等，降低了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。