元素周期表中的氮
氮是一种化学元素,它的化学符号是N,它的原子序数是7.
自然界中的氮绝大部分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%。而在地壳中的氮只占到了重量百分比的0.0046%
氮属于非金属元素。氮通常的单质形态是氮气,氮气是无色,无味,无臭,无毒的很不易有化学反应的惰性气体。而且它不支持燃烧。
在室温下它不与空气,碱和水反应,只有加热到3273k时,才会有0.1%分解
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%。
大自然中氮的循环图
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:离子键,共价键和配位键。这里过于复杂本篇不作过多讲解。
氮元素性质数据
上面说的氮主要存在于大气中,因而工业上是由液态空气分馏来获得氮气,从空气中分馏获得的氮气纯度为99%。其中含少量的氧气和氩气以及水等杂质。氮气通常储存于钢瓶中出售。
储存于钢瓶中的氮气
氮的惰性广泛用于电子、钢铁、玻璃工业者 性 盖介质,还用于灯泡和膨胀橡胶的填充物,工业上用于保护油类、粮食、精密实验中用作保护气体。
氮在室温时,能与许多直接化合,如、Li、Mg、Cia、Al、B等,反应生成氮化:
N₂(g)+3Mg(s)→Mg₃N(s)。
N₂与O₂在高温(~2273K)或放电条件下直接化合N₂+O₂→2NO,这是固定氮的一种方法,估计地球上每年由“雷电合成”氮化合物达4~5亿吨,而人工合成氮化合物1亿吨左右。
氮气应用示意图
氮是第一个植物必需的大量元素。但是蛋白质,叶绿素,核酸,酶,生物激素等重要生命物质的组成部分,是植物结构组成元素。同一时期不同作物所需氮量不同;同一作物不同时期所需氮量不同;同时,不同施氮处理对作物氮素吸收及产量的影响不同。
氮素对植物生长发育的影响是十分明显的。当氮素充足时,植物可合成较多的蛋白质,促进细胞的分裂和增长,因此植物叶面积增长炔,能有更多的叶面积用来进行光合作用。此外,氮素的丰缺与叶子中叶绿素含量有密切的关系。能从叶面积的大小和叶色深浅上来判断氮素营养的供应状况。
由于氮是一种重要肥料,所以把氮气转化为氮的化合物的方法叫做氮的固定。主要用于农业上。又分生物、自然、人工固氮3种。
一种固氮的方式是利用植物的根瘤菌根瘤菌是一种细菌,能使豆科植物的根部形成根瘤在自然条件下,它能把空气中的氮气转化为含氮的化合物供植物利用。“种豆子不上肥,连种几年地更肥”就是讲的这个道理。
植物缺氮状态
氮是构成蛋白质的主要成分,对茎叶的生长和果实的发育有重要作用,是与产量最密切的营养元素。在第一穗果迅速膨大前,植株对氮素的吸收量逐渐增加。
氮素是合成绿叶素的组成部分,叶绿素a和叶绿素b中都有含氮化合物。叶绿素是植物制造碳水化合物的工厂。氮素能合成蛋白质,促进细胞分裂和增长。
注意:虽然氮元素以单质(氮气)形式存在时无色,无味,无毒。但是以化合物的形式存在时常常有毒,比如氨和亚硝酸根等。
氮气虽然无毒,但是如果空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。
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