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氮?dú)獾挠猛?/h1>
2012-7-5 14:58:31
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中，氮?dú)?/a>有廣泛的用途。首先，利用它“性格孤獨(dú)”的特點(diǎn)，我們將它充灌在電燈泡里，可防止鎢絲的氧化和減慢鎢絲的揮發(fā)速度，延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。還可用它來(lái)代替惰性氣體作焊接金屬時(shí)的保護(hù)氣。在博物館里，常將一些貴重而稀有的畫頁(yè)、書卷保存在充滿氮?dú)?/b>的圓筒里，這樣就能使蛀蟲(chóng)在氮?dú)?/b>中被悶死。利用氮?dú)?/b>使糧食處于休眠和缺氧狀態(tài)、代謝緩慢，可取得良好的防蟲(chóng)、防霉和防變質(zhì)效果，糧食不受污染，管理比較簡(jiǎn)單，所需費(fèi)用也不高，故近年來(lái)進(jìn)展較快。目前，日本和意大利等國(guó)已進(jìn)入小型生產(chǎn)試驗(yàn)階段。近年來(lái)。我國(guó)不少地區(qū)也應(yīng)用氮?dú)鈦?lái)保存糧食，叫做“真空充氮貯糧”，亦可用來(lái)保存水果等農(nóng)副產(chǎn)品。利用液氮給手術(shù)刀降溫，就成為“冷刀”。醫(yī)生用“冷刀”做手術(shù)，可以減少出血或不出血，手術(shù)后病人能更快康復(fù)。使用液氮為病人治療皮膚病，效果也很好。這是因?yàn)橐旱臍饣瘻囟仁牵?95.8℃，因此，用來(lái)治療表淺的皮膚病常常很容易使病變處的皮膚壞死、脫落。過(guò)去皮膚科常以“干冰”治療血管瘤，用意雖然相同，但冷度遠(yuǎn)不及液氮。醫(yī)治肺結(jié)核的“人工氣胸術(shù)”，也是把氮?dú)猓ɑ蚩諝猓┐蜻M(jìn)肺結(jié)核病人的胸腔里，壓縮有病灶的肺葉，使它得到休息。現(xiàn)在，人們還利用液氮產(chǎn)生的低溫，來(lái)保存良種家畜的精子，貯運(yùn)各地，解凍后再用于人工授精。如廣西省水產(chǎn)研究所試用液態(tài)氮保藏鯢魚(yú)精液，獲得成功。氮?dú)膺€是一一種重要的化工原料，可用來(lái)制取多種化肥，炸藥等等。氮是“生命的基礎(chǔ)”，它不僅是莊稼制造葉綠素的原料，而且是莊稼制造蛋白質(zhì)的原料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界的莊稼，在一年之內(nèi)，要從土壤里攝取四千多萬(wàn)噸氮。科學(xué)家對(duì)氮?dú)獗в泻艽蟮南Ｍ麄冋J(rèn)為；根瘤菌之所以有一套巧奪天工的妙法，能把空氣中的氮直接捕捉下來(lái)變成氮肥。是因?yàn)樗w內(nèi)有一種固氮酶，這種酶就是捕捉氮?dú)獾哪苁?，倘若我們能用化學(xué)的方法人工合成大量的固氨酶，豈不輕而易舉地巧將氮?dú)庾兊柿藛幔?/font>氮族元素銻、鉍是金屬元素，主要氧化數(shù)為+3、+5，鉍沒(méi)有-3價(jià)。砷、銻、鉍三種單質(zhì)熔點(diǎn)較低，能和絕大多數(shù)金屬生成合金和化合物。如：銻有冷脹性，是制造印刷字模所用合金的材料；近年來(lái)發(fā)展較快的ⅢA～ⅤA族半導(dǎo)體材料，就是磷、砷、銻、鉍和ⅢA族金屬元素形成的化合物，如：砷化鎵、銻化鎵、砷化銦和銻化鋁等。自然界中，砷、銻、鉍三種元素有時(shí)以單質(zhì)狀態(tài)存在，但主要以硫化物礦形式存在，如雄黃( )、輝銻礦( )、輝鉍礦( )等。氧化物礦有白砷石( 、方銻礦( )、鉍華( )等。我國(guó)銻的蘊(yùn)藏量很豐富，主要產(chǎn)地是湖甫，其次是貴州、云南、廣東、廣西、浙江、安徽等省和自治區(qū)。關(guān)于氮?dú)獾闹迫】諝庵屑s含五分之四(體積分?jǐn)?shù))的氮?dú)?，因此工業(yè)上所需的氮?dú)舛际菑目諝庵刑崛〉?，其方法通常有兩種，一是將液態(tài)空氣減壓分餾，由于氧氣沸點(diǎn)( )比氮?dú)夥悬c(diǎn)( )略高，可先分離出氮?dú)夂?，余下的即為氧氣；二是將可燃物在限定容積的容器內(nèi)燃燒除去氧氣，從而獲得氮?dú)狻?/font>在實(shí)驗(yàn)室也可以采用上述第2種方法得到少量氮?dú)?，若要制取較純的氮?dú)猓梢杂眉訜崧然@飽和溶液與亞硝酸鈉晶體(或飽和溶液)的混合物來(lái)制備氮?dú)?。由于該反?yīng)是放熱反應(yīng)，所以當(dāng)加熱到開(kāi)始反應(yīng)時(shí)就應(yīng)停止加熱，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 關(guān)于磷的發(fā)現(xiàn)史，在元素的發(fā)現(xiàn)史上，磷的發(fā)現(xiàn)頗有特色，同時(shí)也有特殊的意義。這是因?yàn)榱资且粋€(gè)典型的非金屬，它的發(fā)現(xiàn)為爾后研究非金屬的通性提供了可能，其發(fā)現(xiàn)過(guò)程和其他元素相比卻很不同，磷最早是從有機(jī)物質(zhì)中提取出來(lái)的。在化學(xué)史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)磷元素的人，當(dāng)推十七世紀(jì)的一個(gè)德國(guó)漢堡商人波蘭特（Henning·Brand，1694一？）。他是一個(gè)相信煉金術(shù)的人，由于他曾聽(tīng)傳說(shuō)從尿里可以制得“金屬之王”黃金，于是抱著圖謀發(fā)財(cái)?shù)哪康?，便用尿作了大量?shí)驗(yàn)。1669年，他在一次實(shí)驗(yàn)中，將砂、木炭、石灰等和尿混合，加熱蒸餾，雖沒(méi)有得到黃金，而竟意外地得到一種十分美麗的物質(zhì)，它色白質(zhì)軟，能在黑暗的地方放出閃爍的亮光，于是波蘭特給它取了個(gè)名字，叫“冷光”，這就是今日稱之為白磷的物質(zhì)。波蘭特對(duì)制磷之法，起初極守秘密，不過(guò)，他發(fā)現(xiàn)這種新物質(zhì)的消息立刻傳遍了德國(guó)。德國(guó)化學(xué)家孔克爾曾用盡種種方法想打聽(tīng)出這一秘密的制法，終于探知這種所謂發(fā)光的物質(zhì)，是由尿里提取出來(lái)的，于是他也開(kāi)始用尿做試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)苦心摸索，終于在1678年也告成功。他是把新鮮的尿蒸餾，待蒸到水分快干時(shí)，取出黑色殘?jiān)?，放置在地窯里，使它腐爛，經(jīng)過(guò)數(shù)日后，他將黑色殘?jiān)〕?，與兩倍于“尿渣’”重的細(xì)砂混合。一起放置在曲頸瓶中，加熱蒸餾，瓶頸則接連盛水的收容器。起初用微火加熱，繼用大火干餾，及至尿中的揮發(fā)性物質(zhì)完全蒸發(fā)后，磷就在收容器中凝結(jié)成為白色蠟狀的固體。后來(lái)，他為介紹磷，曾寫過(guò)一本書，名叫《論奇異的磷質(zhì)及其發(fā)光丸》。在磷元素的發(fā)現(xiàn)上，英國(guó)化學(xué)家波義爾差不多與孔克爾同時(shí)，用與他相近的方法也制得了磷。波義爾的學(xué)生漢克維茨（Codfrey·Hanckwitz）曾用這種方法在英國(guó)制得較大量的磷，作為商品運(yùn)到歐洲其他國(guó)家出售。他在1733年曾發(fā)表論文，介紹制磷的方法，不過(guò)說(shuō)得十分含糊，以后，又有人從動(dòng)物骨質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了磷。 膜法制氮原理 利用驅(qū)動(dòng)力給膜兩側(cè)的空氣施加壓力，由于它們?cè)谀ぶ械娜芙舛群蛿U(kuò)散系數(shù)的不同，在壓差作用下，滲透速率較快的水蒸氣，氧等氣體優(yōu)先透過(guò)膜，成為富氧氣體；而滲透速率較慢的氮?dú)庠跍魝?cè)富集，成為干燥的富氮?dú)怏w。世界的危機(jī)——“氮荒” 一八九五年，英國(guó)科學(xué)家克魯克斯發(fā)表了震驚世界的演講。他說(shuō)：“由于大洋彼岸智利的硝石礦蘊(yùn)藏量有限，礦藏資源日益枯竭。一旦沒(méi)有了智利硝石，那么歐洲土地中的氮會(huì)逐漸減少，收成便會(huì)一落千丈?！毖酝庵庖粓?chǎng)潛伏的糧食危機(jī)就會(huì)席卷歐洲。所以他號(hào)召化學(xué)家們要全力以赴地解決“氮荒”。人們不禁要問(wèn)，空氣中含有4/5的氮，其總量約為四千萬(wàn)億噸（ 噸），平均每平方公里上空的氮?dú)饩陀幸磺f(wàn)噸?！暗摹边@個(gè)席卷歐洲和世界的危機(jī)從何談起？這不是科學(xué)家蠱惑人心嗎？ 其實(shí)只要仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，氮分子中，氮原子與氮原子之間，有三個(gè)共用電子對(duì)，形成三個(gè)共價(jià)鍵（N≡N）。鍵能為226.8千卡/摩爾，從而分子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，很難為植物所吸收，具體地說(shuō)來(lái)就是要把氮還原成氨才能被作物所吸收。于是如何把游離態(tài)的氮，變?yōu)榛蠎B(tài)的氨，成為向科學(xué)家們提出的一個(gè)新的命題。從氮和氧在空間放電的情況下生成一氧化氮的實(shí)驗(yàn)，揭示了雷在雨季節(jié)，由于“雷電”的作用幫助了氮在自然界中循環(huán)。這一現(xiàn)象是普利斯特列在1779年發(fā)現(xiàn)的。它成為人類歷史上固氮的起點(diǎn)。但是直到1905年，這個(gè)方法才在水利資源豐富的挪威，首先投入了工業(yè)化生產(chǎn)，邁開(kāi)工業(yè)生產(chǎn)的第一步。一件冤案一七七五年，英國(guó)著名的化學(xué)家布拉克在一個(gè)鐘罩內(nèi)，放進(jìn)燃燒著的木炭，而燃燒一陣子后，木炭就熄滅了。布拉克認(rèn)為木炭在鐘罩內(nèi)燃燒可以生成“固定空氣”（即二氧化碳?xì)猓?。?dāng)布拉克用氫氧化鉀溶液吸收了二氧化碳?xì)夂?，鐘罩?nèi)仍有一定剩余氣體留下來(lái)。這是什么氣體？它具有什么性質(zhì)？他無(wú)法回答。布拉克要求他的學(xué)生盧塞福（1749－1819年）繼續(xù)研究這個(gè)問(wèn)題。17年后，盧塞福用動(dòng)物重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)他把老鼠放入這個(gè)密閉鐘罩內(nèi)時(shí)，老鼠會(huì)被悶死，而悶死后，氣體的體積又縮小了十分之一。若將密閉器皿內(nèi)的氣體用堿液去吸收，發(fā)現(xiàn)氣體的體積又繼續(xù)失去十分之一。可是一個(gè)奇怪的現(xiàn)象吸引了盧塞福，在這老鼠也無(wú)法生活的氣體里，居然可以點(diǎn)燃蠟燭，你可見(jiàn)到燭光隱現(xiàn)而當(dāng)燭光熄滅以后，如果往密閉容器內(nèi)投入磷少許，磷又可繼續(xù)燃燒……。盧塞福的實(shí)驗(yàn)使他明確了這樣兩個(gè)問(wèn)題：一是人們很難從空氣中把氧氣全部除凈。二是 這種剩余的氣體既不助燃，也無(wú)助于呼吸。它不能維持動(dòng)物的生命，并具有滅火作用。這 種氣體在水和氫氧化鉀液溶中也不溶解。盧塞福把這種氣體稱為“油氣”或“毒氣”。很遺憾，由于傳統(tǒng)觀念的影響，盧塞福犯了一個(gè)極大的錯(cuò)誤。他不承認(rèn)“油氣”是空氣的一種成分，使得他在離真理只有一步遠(yuǎn)的地方停了下來(lái)。犯有同樣錯(cuò)誤的還有普利斯特列哩，他也做了上述實(shí)驗(yàn)。他把上述剩余的氣體稱為“被燃素飽和了的空氣”。意思是說(shuō)因?yàn)樗懔巳妓?，所以它失去了助燃的能力。普科所特和盧塞稿都是虔信燃素學(xué)說(shuō)的人，因而無(wú)法擺脫傳統(tǒng)觀念的束縛。那么，世界上第一個(gè)認(rèn)為氮是空氣成分之一的人是誰(shuí)呢？他是瑞典化學(xué)家舍勒（1742—1786年）。他在i772年指出：“這種氣體較空氣輕，它能滅火，其性質(zhì)頗似固定空氣（即二氧化碳?xì)猓贿^(guò)其滅火效力沒(méi)有固定空氣顯著。這可以從下面試驗(yàn)結(jié)果看出：蠟燭在純凈的空氣中燃燒可以維持約80秒針之久，若放在空氣與固定空氣之比為6：55的混和氣體中，便立即熄滅，但在潔凈空氣與這種燃過(guò)的空氣的等比混和氣體中，大概可燃26秒鐘左右，他稱這種氣體為“濁氣”或者是“用過(guò)的的空氣”。舍勒的可貴之處，”在于人類第一個(gè)承認(rèn)氮是空氣的組成部分。事隔幾年以后，拉瓦錫在普利斯特列發(fā)現(xiàn)氧氣后，將它定名為“氮”。與此同時(shí)也就得出了氮?dú)鉄o(wú)益于生命的這個(gè)結(jié)論。于是，這頂帽子就戴在氮?dú)?/b>的頭上。
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在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中，氮?dú)?/a>有廣泛的用途。首先，利用它“性格孤獨(dú)”的特點(diǎn)，我們將它充灌在電燈泡里，可防止鎢絲的氧化和減慢鎢絲的揮發(fā)速度，延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。還可用它來(lái)代替惰性氣體作焊接金屬時(shí)的保護(hù)氣。在博物館里，常將一些貴重而稀有的畫頁(yè)、書卷保存在充滿氮?dú)?/b>的圓筒里，這樣就能使蛀蟲(chóng)在氮?dú)?/b>中被悶死。利用氮?dú)?/b>使糧食處于休眠和缺氧狀態(tài)、代謝緩慢，可取得良好的防蟲(chóng)、防霉和防變質(zhì)效果，糧食不受污染，管理比較簡(jiǎn)單，所需費(fèi)用也不高，故近年來(lái)進(jìn)展較快。目前，日本和意大利等國(guó)已進(jìn)入小型生產(chǎn)試驗(yàn)階段。近年來(lái)。我國(guó)不少地區(qū)也應(yīng)用氮?dú)鈦?lái)保存糧食，叫做“真空充氮貯糧”，亦可用來(lái)保存水果等農(nóng)副產(chǎn)品。
利用液氮給手術(shù)刀降溫，就成為“冷刀”。醫(yī)生用“冷刀”做手術(shù)，可以減少出血或不出血，手術(shù)后病人能更快康復(fù)。使用液氮為病人治療皮膚病，效果也很好。這是因?yàn)橐旱臍饣瘻囟仁牵?95.8℃，因此，用來(lái)治療表淺的皮膚病常常很容易使病變處的皮膚壞死、脫落。過(guò)去皮膚科常以“干冰”治療血管瘤，用意雖然相同，但冷度遠(yuǎn)不及液氮。醫(yī)治肺結(jié)核的“人工氣胸術(shù)”，也是把氮?dú)猓ɑ蚩諝猓┐蜻M(jìn)肺結(jié)核病人的胸腔里，壓縮有病灶的肺葉，使它得到休息。
現(xiàn)在，人們還利用液氮產(chǎn)生的低溫，來(lái)保存良種家畜的精子，貯運(yùn)各地，解凍后再用于人工授精。如廣西省水產(chǎn)研究所試用液態(tài)氮保藏鯢魚(yú)精液，獲得成功。氮?dú)膺€是一一種重要的化工原料，可用來(lái)制取多種化肥，炸藥等等。氮是“生命的基礎(chǔ)”，它不僅是莊稼制造葉綠素的原料，而且是莊稼制造蛋白質(zhì)的原料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界的莊稼，在一年之內(nèi)，要從土壤里攝取四千多萬(wàn)噸氮。
科學(xué)家對(duì)氮?dú)獗в泻艽蟮南Ｍ麄冋J(rèn)為；根瘤菌之所以有一套巧奪天工的妙法，能把空氣中的氮直接捕捉下來(lái)變成氮肥。是因?yàn)樗w內(nèi)有一種固氮酶，這種酶就是捕捉氮?dú)獾哪苁?，倘若我們能用化學(xué)的方法人工合成大量的固氨酶，豈不輕而易舉地巧將氮?dú)庾兊柿藛幔?/font>
氮族元素
銻、鉍是金屬元素，主要氧化數(shù)為+3、+5，鉍沒(méi)有-3價(jià)。
砷、銻、鉍三種單質(zhì)熔點(diǎn)較低，能和絕大多數(shù)金屬生成合金和化合物。如：銻有冷脹性，是制造印刷字模所用合金的材料；近年來(lái)發(fā)展較快的ⅢA～ⅤA族半導(dǎo)體材料，就是磷、砷、銻、鉍和ⅢA族金屬元素形成的化合物，如：砷化鎵、銻化鎵、砷化銦和銻化鋁等。
自然界中，砷、銻、鉍三種元素有時(shí)以單質(zhì)狀態(tài)存在，但主要以硫化物礦形式存在，如雄黃( )、輝銻礦( )、輝鉍礦( )等。氧化物礦有白砷石( 、方銻礦( )、鉍華( )等。
我國(guó)銻的蘊(yùn)藏量很豐富，主要產(chǎn)地是湖甫，其次是貴州、云南、廣東、廣西、浙江、安徽等省和自治區(qū)。關(guān)于氮?dú)獾闹迫】諝庵屑s含五分之四(體積分?jǐn)?shù))的氮?dú)?，因此工業(yè)上所需的氮?dú)舛际菑目諝庵刑崛〉?，其方法通常有兩種，一是將液態(tài)空氣減壓分餾，由于氧氣沸點(diǎn)( )比氮?dú)夥悬c(diǎn)( )略高，可先分離出氮?dú)夂?，余下的即為氧氣；二是將可燃物在限定容積的容器內(nèi)燃燒除去氧氣，從而獲得氮?dú)狻?/font>
在實(shí)驗(yàn)室也可以采用上述第2種方法得到少量氮?dú)?，若要制取較純的氮?dú)猓梢杂眉訜崧然@飽和溶液與亞硝酸鈉晶體(或飽和溶液)的混合物來(lái)制備氮?dú)?。由于該反?yīng)是放熱反應(yīng)，所以當(dāng)加熱到開(kāi)始反應(yīng)時(shí)就應(yīng)停止加熱，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 關(guān)于磷的發(fā)現(xiàn)史，在元素的發(fā)現(xiàn)史上，磷的發(fā)現(xiàn)頗有特色，同時(shí)也有特殊的意義。這是因?yàn)榱资且粋€(gè)典型的非金屬，它的發(fā)現(xiàn)為爾后研究非金屬的通性提供了可能，其發(fā)現(xiàn)過(guò)程和其他元素相比卻很不同，磷最早是從有機(jī)物質(zhì)中提取出來(lái)的。
在化學(xué)史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)磷元素的人，當(dāng)推十七世紀(jì)的一個(gè)德國(guó)漢堡商人波蘭特（Henning·Brand，1694一？）。他是一個(gè)相信煉金術(shù)的人，由于他曾聽(tīng)傳說(shuō)從尿里可以制得“金屬之王”黃金，于是抱著圖謀發(fā)財(cái)?shù)哪康?，便用尿作了大量?shí)驗(yàn)。1669年，他在一次實(shí)驗(yàn)中，將砂、木炭、石灰等和尿混合，加熱蒸餾，雖沒(méi)有得到黃金，而竟意外地得到一種十分美麗的物質(zhì)，它色白質(zhì)軟，能在黑暗的地方放出閃爍的亮光，于是波蘭特給它取了個(gè)名字，叫“冷光”，這就是今日稱之為白磷的物質(zhì)。波蘭特對(duì)制磷之法，起初極守秘密，不過(guò)，他發(fā)現(xiàn)這種新物質(zhì)的消息立刻傳遍了德國(guó)。
德國(guó)化學(xué)家孔克爾曾用盡種種方法想打聽(tīng)出這一秘密的制法，終于探知這種所謂發(fā)光的物質(zhì)，是由尿里提取出來(lái)的，于是他也開(kāi)始用尿做試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)苦心摸索，終于在1678年也告成功。他是把新鮮的尿蒸餾，待蒸到水分快干時(shí)，取出黑色殘?jiān)?，放置在地窯里，使它腐爛，經(jīng)過(guò)數(shù)日后，他將黑色殘?jiān)〕?，與兩倍于“尿渣’”重的細(xì)砂混合。一起放置在曲頸瓶中，加熱蒸餾，瓶頸則接連盛水的收容器。起初用微火加熱，繼用大火干餾，及至尿中的揮發(fā)性物質(zhì)完全蒸發(fā)后，磷就在收容器中凝結(jié)成為白色蠟狀的固體。后來(lái)，他為介紹磷，曾寫過(guò)一本書，名叫《論奇異的磷質(zhì)及其發(fā)光丸》。
在磷元素的發(fā)現(xiàn)上，英國(guó)化學(xué)家波義爾差不多與孔克爾同時(shí)，用與他相近的方法也制得了磷。波義爾的學(xué)生漢克維茨（Codfrey·Hanckwitz）曾用這種方法在英國(guó)制得較大量的磷，作為商品運(yùn)到歐洲其他國(guó)家出售。他在1733年曾發(fā)表論文，介紹制磷的方法，不過(guò)說(shuō)得十分含糊，以后，又有人從動(dòng)物骨質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了磷。 膜法制氮原理 利用驅(qū)動(dòng)力給膜兩側(cè)的空氣施加壓力，由于它們?cè)谀ぶ械娜芙舛群蛿U(kuò)散系數(shù)的不同，在壓差作用下，滲透速率較快的水蒸氣，氧等氣體優(yōu)先透過(guò)膜，成為富氧氣體；而滲透速率較慢的氮?dú)庠跍魝?cè)富集，成為干燥的富氮?dú)怏w。世界的危機(jī)——“氮荒” 一八九五年，英國(guó)科學(xué)家克魯克斯發(fā)表了震驚世界的演講。他說(shuō)：“由于大洋彼岸智利的硝石礦蘊(yùn)藏量有限，礦藏資源日益枯竭。一旦沒(méi)有了智利硝石，那么歐洲土地中的氮會(huì)逐漸減少，收成便會(huì)一落千丈?！毖酝庵庖粓?chǎng)潛伏的糧食危機(jī)就會(huì)席卷歐洲。所以他號(hào)召化學(xué)家們要全力以赴地解決“氮荒”。
人們不禁要問(wèn)，空氣中含有4/5的氮，其總量約為四千萬(wàn)億噸（ 噸），平均每平方公里上空的氮?dú)饩陀幸磺f(wàn)噸?！暗摹边@個(gè)席卷歐洲和世界的危機(jī)從何談起？這不是科學(xué)家蠱惑人心嗎？ 其實(shí)只要仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，氮分子中，氮原子與氮原子之間，有三個(gè)共用電子對(duì)，形成三個(gè)共價(jià)鍵（N≡N）。鍵能為226.8千卡/摩爾，從而分子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，很難為植物所吸收，具體地說(shuō)來(lái)就是要把氮還原成氨才能被作物所吸收。于是如何把游離態(tài)的氮，變?yōu)榛蠎B(tài)的氨，成為向科學(xué)家們提出的一個(gè)新的命題。
從氮和氧在空間放電的情況下生成一氧化氮的實(shí)驗(yàn)，揭示了雷在雨季節(jié)，由于“雷電”的作用幫助了氮在自然界中循環(huán)。這一現(xiàn)象是普利斯特列在1779年發(fā)現(xiàn)的。它成為人類歷史上固氮的起點(diǎn)。但是直到1905年，這個(gè)方法才在水利資源豐富的挪威，首先投入了工業(yè)化生產(chǎn)，邁開(kāi)工業(yè)生產(chǎn)的第一步。一件冤案一七七五年，英國(guó)著名的化學(xué)家布拉克在一個(gè)鐘罩內(nèi)，放進(jìn)燃燒著的木炭，而燃燒一陣子后，木炭就熄滅了。布拉克認(rèn)為木炭在鐘罩內(nèi)燃燒可以生成“固定空氣”（即二氧化碳?xì)猓?。?dāng)布拉克用氫氧化鉀溶液吸收了二氧化碳?xì)夂?，鐘罩?nèi)仍有一定剩余氣體留下來(lái)。這是什么氣體？它具有什么性質(zhì)？他無(wú)法回答。布拉克要求他的學(xué)生盧塞福（1749－1819年）繼續(xù)研究這個(gè)問(wèn)題。
17年后，盧塞福用動(dòng)物重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)他把老鼠放入這個(gè)密閉鐘罩內(nèi)時(shí)，老鼠會(huì)被悶死，而悶死后，氣體的體積又縮小了十分之一。若將密閉器皿內(nèi)的氣體用堿液去吸收，發(fā)現(xiàn)氣體的體積又繼續(xù)失去十分之一。可是一個(gè)奇怪的現(xiàn)象吸引了盧塞福，在這老鼠也無(wú)法生活的氣體里，居然可以點(diǎn)燃蠟燭，你可見(jiàn)到燭光隱現(xiàn)而當(dāng)燭光熄滅以后，如果往密閉容器內(nèi)投入磷少許，磷又可繼續(xù)燃燒……。盧塞福的實(shí)驗(yàn)使他明確了這樣兩個(gè)問(wèn)題：一是人們很難從空氣中把氧氣全部除凈。二是 這種剩余的氣體既不助燃，也無(wú)助于呼吸。它不能維持動(dòng)物的生命，并具有滅火作用。這 種氣體在水和氫氧化鉀液溶中也不溶解。盧塞福把這種氣體稱為“油氣”或“毒氣”。很遺憾，由于傳統(tǒng)觀念的影響，盧塞福犯了一個(gè)極大的錯(cuò)誤。他不承認(rèn)“油氣”是空氣的一種成分，使得他在離真理只有一步遠(yuǎn)的地方停了下來(lái)。犯有同樣錯(cuò)誤的還有普利斯特列哩，他也做了上述實(shí)驗(yàn)。他把上述剩余的氣體稱為“被燃素飽和了的空氣”。意思是說(shuō)因?yàn)樗懔巳妓?，所以它失去了助燃的能力。普科所特和盧塞稿都是虔信燃素學(xué)說(shuō)的人，因而無(wú)法擺脫傳統(tǒng)觀念的束縛。
那么，世界上第一個(gè)認(rèn)為氮是空氣成分之一的人是誰(shuí)呢？他是瑞典化學(xué)家舍勒（1742—1786年）。他在i772年指出：“這種氣體較空氣輕，它能滅火，其性質(zhì)頗似固定空氣（即二氧化碳?xì)猓贿^(guò)其滅火效力沒(méi)有固定空氣顯著。這可以從下面試驗(yàn)結(jié)果看出：蠟燭在純凈的空氣中燃燒可以維持約80秒針之久，若放在空氣與固定空氣之比為6：55的混和氣體中，便立即熄滅，但在潔凈空氣與這種燃過(guò)的空氣的等比混和氣體中，大概可燃26秒鐘左右，他稱這種氣體為“濁氣”或者是“用過(guò)的的空氣”。舍勒的可貴之處，”在于人類第一個(gè)承認(rèn)氮是空氣的組成部分。
事隔幾年以后，拉瓦錫在普利斯特列發(fā)現(xiàn)氧氣后，將它定名為“氮”。與此同時(shí)也就得出了氮?dú)鉄o(wú)益于生命的這個(gè)結(jié)論。于是，這頂帽子就戴在氮?dú)?/b>的頭上。
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