Bạn có biết rằng không khí chúng ta hít thở chứa nhiều nhất là khí nitơ? Khí nitơ chiếm đến 78% trong không khí, còn lại là 21% oxi và 1% các loại khí khác. Mặc dù con người không hít thở khí nitơ, nhưng nó có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Vậy nitơ là gì? Nó có những đặc điểm gì đặc biệt và có các ứng dụng nào? Hãy cùng tìm hiểu thông qua bài viết dưới đây nhé!
Nội dung
1. Định nghĩa khí nitơ là gì?
Nitơ (N) là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm phi kim trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Nitơ có mặt trong tất cả các cơ thể sống và cấu tạo nên nhiều hợp chất quan trọng như axit amin, amoniac và axit nitric. Trong cơ thể con người, nitơ chiếm khoảng 3% theo trọng lượng.
Khí nitơ có công thức hoá học là N2. Với 5 điện tử trên lớp ngoài cùng, nguyên tử nitơ có thể nhận nhiều electron với nhiều hoá trị khác nhau như II, III và IV.
Nitơ thường có dạng lỏng hoặc khí, mặc dù có thể đạt được dạng rắn khi đóng băng ở -210 độ C. Trong không khí, nitơ tồn tại dưới dạng phân tử N2 và không phản ứng với các loại khí khác, do đó được gọi là khí trơ. Nitơ hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp -196 độ C, trong điều kiện áp suất khí quyển.
Với cấu trúc hoá học của nitơ, nguyên tử nitơ cần nhiều năng lượng hơn để phá vỡ và phản ứng với các chất khác. Khí nitơ ít phản ứng và không bắt lửa như khí oxy, điều này giúp ngăn chặn các quá trình oxi hoá chậm và nhanh, đảm bảo an toàn cho con người trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thông thường.
2. Cấu tạo phân tử của nitơ
Phân tử nitơ bao gồm 2 nguyên tử, giữa chúng hình thành một liên kết 3 do nitơ có 5 electron ở lớp vỏ ngoài, thể hiện hóa trị 3 trong hầu hết các hợp chất.
Trong các hợp chất, nitơ có nhiều mức oxi hóa khác nhau. Mức oxi hoá cao nhất là +5, còn các mức oxi hoá -3 và +3 thì ít gặp hơn. Ngoài ra, nitơ còn có các mức oxi hoá +1, +2 và +4.
3. Tính chất của khí nitơ
Khí nitơ có những đặc trưng sau:
3.1. Tính chất vật lý
Khí nitơ là chất khí không màu, không mùi và không vị. Nó có khối lượng nhẹ hơn không khí. Nitơ chiếm 4/5 trong không khí, nhưng không có khả năng duy trì sự cháy và sự sống.
Nitơ ít tan trong nước. Một số thông số đặc trưng của nó gồm:
- Nhiệt độ hoá lỏng ở -196 độ C: Khí được ngưng tụ thành chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước.
- Nhiệt độ hoá rắn cũng rất thấp ở -210 độ C.
3.2. Tính chất hoá học
Nitơ là một hoạt chất ít tham gia vào các phản ứng hóa học, chỉ trong những điều kiện nhất định do phân tử chứa liên kết ba rất bền vững. Nitơ vừa là chất khử vừa là chất oxi hoá.
Các mức oxi hoá của nitơ có thể là -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Khí nitơ có số oxi hóa 0, do đó có thể thể hiện tính oxi hoá và tính khử.
-
Tính oxi hoá: Nitơ thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn. Ví dụ, nitơ tác dụng với kim loại như liti và magiê.
-
Tính khử: Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn như oxy. Ví dụ, nitơ tác dụng với oxy để tạo ra nitơ monoxit và nitơ dioxit.
4. Ứng dụng của nitơ trong cuộc sống
Nitơ được sử dụng rộng rãi, chủ yếu do tính chất không phản ứng khi tiếp xúc với các loại khí khác. Vì vậy, nó được dùng làm một loại khí phủ. Lớp phủ nitơ được sử dụng để bảo vệ các chất rắn và chất lỏng dễ cháy hoặc nổ khi tiếp xúc với không khí.
Trong công nghiệp, lượng nitơ lớn được sử dụng để tổng hợp khí amoniac, sản xuất axit nitric, phân đạm và nhiều sản phẩm khác. Nitơ cũng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như luyện kim, thực phẩm và điện tử làm môi trường trơ.
Trong y tế và dược phẩm, nitơ lỏng được sử dụng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác. Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm môi trường làm lạnh nhanh các sản phẩm huyết thanh và vi khuẩn. Nitơ lỏng cũng được sử dụng trong phẫu thuật lạnh để phá hủy mô bệnh.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm và thức uống, nitơ được sử dụng để thay thế khí oxi trong việc bảo quản nông sản và đồ uống tốt hơn. Do độ lạnh cực mạnh trong nitơ lỏng, thực phẩm có thể được đông lạnh nhanh chóng.
Trong ngành dầu khí, nitơ được sử dụng để thanh lọc thiết bị, bể chứa và đường ống chứa hơi và khí nguy hiểm. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để làm mát các lò phản ứng chứa chất xúc tác trong quá trình bảo trì.
Đó là những ứng dụng của nitơ trong cuộc sống. Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu rõ hơn về khí nitơ và tính chất của nó. Hãy thăm trang web fptskillking.edu.vn để tìm hiểu thêm kiến thức thú vị!
