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元素的故事·7·氮

 王的学习笔记 2018-03-04
N   七号元素,还是生命的元素,算是生命元素之二。

闷死老鼠事件

 
虽然氮是生命元素,是氨基酸和蛋白质的重要构成,但发现它的时候还是通过闷死老鼠实现。

1772 年英国化学家布拉克(J.Black)的学生卢瑟福(D.Rutherfard)把老鼠放进密封的器皿里,及至老鼠闷死后,发现器皿内空气的体积较前减少了十分之一,若器内剩余气体再用碱液吸收,则又继续失去十分之一的体积。

用此法除去空气中的O2、CO2(不知道他们闷死了多少老鼠)并研究所余气体的性质,他发现它有不能维持动物生命和灭火的性质, 且不溶于苛性钾溶液中, 因此命名该气体为 “蚀气”或“恶气”“Mephitic air”。它源自拉丁词“mephitic”,意为“有毒的气体”。

后面还有之前提到过的卡文迪什、普利斯特里等研究过这种气体,但他们都是燃素说的支持者,于是都把他们对氮元素的理解和认识带偏了。可见,思维的底色,或者思想的基础,十分重要。

氮这个名称是1787年由拉瓦锡和其他法国科学家提出的,今天的“氮”的拉丁名称Nitrogenium来自英文Nitrogen[ˈnaɪtrədʒən],是“硝石的组成者”的意思。

超稳定,超有用


氮在地壳中的重量百分比含量是0.0046%,总量约达到4×1012吨。动植物体中的蛋白质都含有氮。土壤中有硝酸盐,例如KNO₃。在南美洲智利有硝石矿(NaNO₃),这是世界上唯一的这种矿藏,是少见的含氮矿藏。

 N2分子具有很大的稳定性,将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量,是已知的双原子分子中最稳定的。这就是氮元素绝大部分以单质气体分子形式存在,地壳中含量很少的原因,其实氮元素非常丰富。
 
 

因此绝大多数物质不与氮气发生反应,只有少数物质在高热时候可以发生反应,比如十分活跃的金属镁。此外,豆类植物根系由于有酶的存在,能从空气中将氮气吸收转化为氨基酸固化,这是动植物蛋白质来源的一个重要渠道。

氮的氧化物大部分都是有毒污染物,其中的一氧化二氮是唯一无毒的,俗称“笑气”,有麻醉神经作用,医学上被用于孕妇生产助产,汽车业上用于赛车发动机瞬间提高功率加速,但被很多人滥用吸取,以至于衰弱窒息。

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