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化學反應中,氮氣和氬氣保護有何不同?

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-10-31  瀏覽次數:80
核心提示:氮氣與氬氣都是惰性氣體!只是氮氣沒氬氣惰,看看他們的性質吧:氮氣: 物理性質:單質氮在常況下是一種無色無臭的氣體,在標準情
氮氣與氬氣都是惰性氣體!只是氮氣沒氬氣惰,看看他們的性質吧:
氮氣:
物理性質:
單質氮在常況下是一種無色無臭的氣體,在標準情況下的氣體密度是1.25g·dm-3,氮氣在標準大氣壓下,冷卻至-195.8℃時,變成沒有顏色的液體,冷卻至-209.86℃時,液態氮變成雪狀的固體。

氮氣在水里溶解度很小,在常溫常壓下,1體積水中大約只溶解0.02體積的氮氣。它是個難于液化的氣體。在水中的溶解度很小,在283K時,一體積水約可溶解0.02體積的N2。氮氣在極低溫下會液化成白色液體,進一步降低溫度時,更會形成白色晶狀固體。通常市場上供應的氮氣都盛于黑色氣體瓶中保存。

化學性質
氮氣分子的分子軌道式為 ,對成鍵有貢獻的是 三對電子,即形成兩個π鍵和一個σ鍵。 對成鍵沒有貢獻,成鍵與反鍵能量近似抵消,它們相當于孤電子對。由于N2分子中存在叁鍵N≡N,所以N2分子具有很大的穩定性,將它分解為原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的雙原子分子中最穩定的。

氮的用途
氮主要用于合成氨,由此制造化肥、硝酸和炸藥等,氨還是合成纖維(錦綸、腈綸),合成樹脂,合成橡膠等的重要原料。由于氮的化學惰性,常用作保護氣體。以防止某些物體暴露于空氣時被氧所氧化,用氮氣填充糧倉,可使糧食不霉爛、不發芽,長期保存。液氨還可用作深度冷凍劑。

氬氣:
化學性質:
氬是單原子不具化學活性的氣體。它不會與其它元素或化合物反應。雖然有報道稱已經制備出紅及其它稀有氣體的少數化合物,但可以認為,此種研究只具有科學意義。對所有實際應用來說,每一試圖把復化合為常見類型化合物的努力均告失敗。這些努力包括用氧化劑和還原劑處理氬。氬之所以很穩定,是由于它的所有電子已完全配對,并且不存在任何成鍵軌道
氬氣:
氬是目前工業上應用很廣的稀有氣體。它的性質十分不活潑,既不能燃燒,也不助燃。在飛機制造、造船、原子能工業和機械工業部門,對特殊金屬,例如鋁、鎂、銅及其合金和不銹鋼在焊接時,往往用氬作為焊接保護氣,防止焊接件被空氣氧化或氮化。
在金屬冶煉方面,氧、氬吹煉是生產優質鋼的重要措施,每煉1t鋼的氬氣消耗量為1~3m3。此外,對鈦、鋯、鍺等特殊金屬的冶煉,以及電子工業中也需要用氬作保護氣。
在空氣中含有的0.932%的氬,沸點在氧、氮之間,在空分裝置上塔的中部含量最高,叫氬餾分。在分離氧、氮的同時,將氬餾分抽出,進一步分離提純,也可得到氬副產品。對全低壓空分裝置,一般可將加工空氣中30%~35%的氬作為產品獲得(最新流程已可將氬的提取率提高到80%以上);對中壓空分裝置,由于膨脹空氣進下塔,不影響上塔的精餾過程,氬的提取率可達60%左右。但是,小型空分裝置總的加工空氣量少,所能生產的氬氣量有限,是否需要配置提氬裝置,要視具體情況確定。

氬氣為惰性氣體,對人體無直接危害。但是,如果工業使用后,產生的廢氣則對人體危害很大,會造成矽肺、眼部損壞等情況。

雖然是惰性氣體,同時也是窒息性氣體,大量吸入會產生窒息。生產場所要通風,并且,從事與氬氣有關的技術人員,每年定期進行職業病體檢,確保身體健康。

氬本身無毒,但在高濃度時有窒息作用。當空氣中氬氣濃度高于33%時就有窒息的危險。當氬氣濃度超過50%時,出現嚴重癥狀,濃度達到75%以上時,能在數分鐘內死亡。液氬可以傷皮膚,眼部接觸可引起炎癥

選擇:
化學中,當然不局限于有機化學了,處于某種目的,比如隔絕氧氣,或水汽的目地,需要惰性氣體的氛圍,比如氮氣或氬氣。條件好的可以用手套箱,不好的可以用三通系統代替,最簡單的可以用三通塞套個氣球也可以直接用。反應到底用氮氣還是氬氣,這個也是有選擇的,除了氬氣比氮氣貴以外,還有化學方面的原因。

高純氬比高純氮更惰性。一般的金屬有機反應比如Suzuki偶聯等在高純氮下反應就沒問題。當有金屬或金屬有機化合物會和氮氣反應時這時就需要用高純氬,比如金屬鋰的有關反應就需要在高純氬下進行,因為氮氣會和鋰反應。只要你的反應物或產物不和氮氣反應,即使文獻用氬氣,你用氮氣也沒問題。


文章(文字)來源:化學酷 
編輯:songjiajie2010

 
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