同學 這一個單元我們來認識氮氣 由於氮氣不可燃也不助燃 因此 近來許多輪胎廠商 不斷標榜高速輪胎充填「純氮氣」的好處 因為純氮氣不會有氧氣、水蒸氣的存在 所以可以降低輪胎的氧化速率 以及當輪胎高速運轉時 摩擦使輪胎內的氣體增溫 純氮氣則具有較低的熱膨脹係數 因此可以降低爆胎的可能性 不論你是否同意這些說法 認識我們身邊的氮氣是一門非常重要的課題喔 日常生活中許多常見的物質中皆含有氮 例如 蛋白質、銨鹽、硝酸鹽、尿素及氮肥等 都可以看到氮元素的存在 氮氣在大氣中約佔了五分之四 由於氮氣化學性質很穩定 不容易破壞生物結構 因此它的存在提供了地球生物在生長和進化過程中 重要的保護網 自然界中許多物質的循環作用 可使生態環境維持一定的組成 其中 「氮的循環」便是自然界中一個很重要的循環 經由固氮作用所減少的氮氣量 與脫氮作用所產生的氮氣量大致相等 可以使大氣中的氮氣濃度得以維持不變 氮有2個穩定的同位素 分別是氮-14和氮-15 考古學家可以藉由分析人骨中碳和氮同位素的含量 瞭解所挖掘出來個體在生前的食物攝取傾向 「氮」原子僅有5個價電子 因此 氮原子間具有三個共價鍵以達穩定的八隅體 也就是由於分子內参鍵的存在 氮氣分子十分穩定 不易與其他物質起反應 不可燃亦不助燃 氮氣為無色、無臭、無味 且難溶於水的雙原子分子 其形狀對稱 不具極性 分子間僅有凡得瓦力之分散力 故分子間引力小 熔點為負209.9度C 沸點為負195.8度C 熔、沸點均很低 氮氣在常溫常壓下 不與其他元素化合 但若在高溫或微生物的作用下 會反應變成化合物 例如 哈柏法製氨 氮氣與氫氣在高溫高壓下以鐵粉為催化劑 可反應產生氨氣 或是汽機車的內燃機中 空氣中的氮氣與氧氣生成氮氧化物 在實驗室中 可以利用將亞硝酸鈉與氯化銨混合後加熱 並以排水集氣法收集 可得純度很高的氮氣 工業上製取氮氣的方式 則利用高壓低溫先將空氣液化 再以分餾法製取氮氣 由於氮氣的沸點比氧氣低 因此 氮氣會先從液態空氣中逸出 我們便可進行收集 下列有關氮的相關敘述 哪些正確？ A.氮氣為無色、無臭、無味的雙原子分子 B.液態空氣進行分餾時 氮氣會先逸出 C.氮氣在室溫下容易與其他物質反應 D.在實驗室可以讓硝酸鈉 與氯化銨混合後加熱以製造氮氣 E.自然界的氮循環可使大氣中的氮氣濃度維持恆定 由於許多氣體皆為無色、無味、無臭 因此為了證實所收集到的氣體是氮氣 必須進行特定的檢驗 檢驗方法如下 利用金屬鎂在高溫下可與氮氣反應 可將點燃的鎂帶置於燃燒匙上 再將鎂帶放入裝有氮氣的集氣瓶中 經過劇烈反應後 可看到燃燒匙上產生黃色的氮化鎂 由於氮化鎂與水作用會生成氫氧化鎂與氨氣 而氨氣可使潮溼的紅色石蕊試紙變成藍色 經由這樣的檢驗 可以證實集氣瓶中的氣體確實為氮氣 大氣中含有大量的氮氣 而氮氣有哪些用途呢？ 由於液態氮可提供負196度C的環境 故常被用來當作冷劑 例如 新生兒臍帶血含有幹細胞 將臍帶血會存放於液態氮中 以保存幹細胞的活性 液態氮也常被皮膚科醫生拿來進行冷凍療法 以除去皮膚上的疣、瘜肉等 因為氮氣穩定 室溫下不易與其他物質反應 所以氮氣可以填充於食品包裝中 隔絕食物與氧氣接觸 延長儲存時間 也能避免食物互相擠壓碰撞而受損 例如 洋芋片的包裝 也可用來保護冶煉出來的金屬不被氧化 或是在飛機及汽車的輪胎中 充填氮氣 以延長輪胎之使用年限 以及在燈泡中填充氮氣和鈍氣的混合氣體 可保護燈絲不被氧化 氣可用來製造硝酸、氨氣 以作為工業材料 製造尿素以作為化學肥料 製造炸藥提供國防所需 下列有關氮氣的相關用途 哪些正確？ A.氮氣填充在食品包裝中 可以讓食物延長保存時間 B.氮氣可填充於輪胎中 延長輪胎使用壽命 C.液態氮可作為冷劑 D.氮氣可作為助燃劑 E.氮氣可作為合成尿素的初始原料 讓我們來總結一下這支影片的學習內容 氮原子間以参鍵結合成雙原子分子 化性安定 在室溫下不易與其他物質起反應 分子間引力極弱 難溶於水 熔、沸點均很低 氮氣在高溫下 可以反應成化合物 例如 哈柏法製氨 車子內燃機中生成氮氧化物 在實驗室中可將亞硝酸鈉與氯化銨混合後加熱 製得高純度的氮氣 工業上則以液態空氣分餾的方式得到氮氣 氮氣檢驗的方法為 利用點燃的鎂帶與氮氣可生成黃色的氮化鎂 再與水反應可得到氫氧化鎂與氨氣 氨氣可使潮溼的紅色石蕊試紙變成藍色 氮氣的用途有 液態氮可當作冷劑 用來儲存臍帶血 或是在醫療上進行冷凍療法 氮氣可以避免氧化 以達到保存的功效 例如 氮氣可以填充於食品包裝中 保護食品及延長儲存時間 在輪胎中充填氮氣 冶煉金屬時加入氮氣 或是燈泡中填充氮氣和鈍氣的混合氣體 氮氣可以做為原料 製造硝酸、氨氣、尿素等物質 同學們 看完本單元你是否已經認識「氮」的相關知識了呢？ 歡迎到留言區與我們分享你的學習心得喔 我們下次再見