氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关,2个N原子以叁键结合成为氮气分子,包含1个σ键和2个π键,因为在化学反应中受到攻击的是π键,而在N₂分子中π键的能级比σ键低,打开π键困难,因而使N₂难以参与化学反应。
氮分子中的两个氮原子之间形成一条σ键和两个π键。与类似的CO、C2H4等分子相比,N2的成键分子轨道σ2p(-15.59 eV)和π2p(-16.73 eV)能量比较低,反键分子轨道π*2p(8.17 eV)能量比较高,不但难以接受电子也不易给出电子,具有较强的稳定性,离解能高达945 kJ/mol,即使在3273 K时也不分解
氨分解法
在高温且有镍的催化下,氨逐渐分解为氮气与氢气:
然后把混合气在燃烧室内燃烧并控制空气比例,让氢气不完全燃烧,其燃烧生成物通过除氧,干燥则可得到不同氮氢混合比的保护性气体(其氢含量可控制在1%~25%)被使用于铜材的光亮退火(此方法仅适用于氮气氢气来源困难而氨价格又较低廉的情况时)。
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