高纯氮气可以起到为食品保鲜的作用
合成氨是人类有效利用高纯氮的主要途径,但要求很高。近年来,人们试图找出植物固氮的机理,试图用化学方法模拟生物固氮,实现温和条件下对空气中氮素资源的开发利用。
氮气主要用于合成氨,反应式为N2+3H2=2NH2(条件为高压、高温、催化剂。反应是可逆的)或合成纤维(尼龙、腈纶)、合成树脂、合成橡胶等的重要原料。氮是一种营养元素,也可以用来制造肥料。例如:碳酸氢铵NH4HCO3、氯化铵NH4Cl、NH4NO3等。
工业上一般用天然气或水煤气生产氢气,而不是用高能耗的电解水。生产的许多高纯度氢气用于石油化学工业中的裂化反应和氨生产。氢分子可以进入许多金属的晶格,形成“氢脆”现象,使得氢气的储罐和管道需要使用特殊材料(如蒙乃尔合金),设计变得越来越复杂。
水的成分否定了水是一种元素的错误观点。古希腊:恩培多克勒提出宇宙中只有四种元素,即火、气、水、土,构成万物。从那时起直到20世纪70年代,人们一直认为水是一种元素。1781年,普里斯特利将氢气和空气放入一个无声的玻璃瓶中,用电火花引爆。瓶子内壁上出现了露珠。同年,卡文迪什也用不同比例的氢气和空气的混合物重复了这个实验,承认露珠是纯水,说明氢气是水的成分。此时氧气也已经被发现,卡文迪许用纯氧代替空气进行实验,不仅证明了氢气和氧化形成了水,还承认了大约2体积的氢气和1体积的氧气刚好形成了水(发表于1784年)。这些实验结果毫无异议地证明了水是氢氧化合物,而不是元素,但卡文迪许和普里斯特利一样,仍然坚持水是元素,氧是没有燃素的水,氢是燃素过多的水。他用下面的公式来表示“可燃空气”(氢气)的燃烧:
(水+燃素)+(水-燃素)→水
可燃空气(氢气)、无燃料空气(氧气)
氮气在汽车轮胎方面的用途
1.提高轮胎的稳定性和舒适性。
氮气几乎是惰性的双原子气体,具有极不活泼的化学性质。气体分子比氧分子大,不易热胀冷缩,变形范围小。其对胎壁的渗透率比空气慢30 ~ 40%左右,能保持胎压稳定,提高轮胎行驶的稳定性,保证驾驶舒适性。氮气的音频传导率低,相当于普通空气的1/5。使用氮气可以有效降低轮胎噪音,提高行驶的安静度。
2.防止爆胎、缺气滚动。
爆胎是道路交通事故的头号。据统计,高速公路上46%的交通事故是由轮胎故障引起的,其中爆胎占轮胎事故总数的70%。行驶时,由于与地面的摩擦,轮胎温度会升高,特别是在高速行驶和紧急制动时,轮胎内气体的温度会迅速升高,胎压会突然升高,因此会有爆胎的可能。然而,高温导致轮胎橡胶老化,疲劳强度下降,胎面磨损严重,这也是可能导致轮胎爆胎的重要因素。与普通高压空气相比,高纯氮气具有无氧、几乎不含水分和油、热膨胀系数低、导热系数低、升温慢、轮胎聚热速度降低、不燃、无助燃物等特点。,这样就可以大大降低爆胎的概率。