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氮?dú)獾挠猛?/h1>

在國民經(jīng)濟(jì)和日常生活中,氮?dú)庥袕V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,延長燈泡的使用壽命。還可用它來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、書卷保存在充滿氮?dú)獾膱A筒里,這樣就能使蛀蟲在氮?dú)庵斜粣炈?。利用氮?dú)馐辜Z食處于休眠和缺氧狀態(tài)、代謝緩慢,可取得良好的防蟲、防霉和防變質(zhì)效果,糧食不受污染,管理比較簡單,所需費(fèi)用也不高,故近年來進(jìn)展較快。目前,日本和意大利等國已進(jìn)入小型生產(chǎn)試驗(yàn)階段。近年來。我國不少地區(qū)也應(yīng)用氮?dú)鈦肀4婕Z食,叫做“真空充氮貯糧”,亦可用來保存水果等農(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?! ‖F(xiàn)在,人們還利用液氮產(chǎn)生的低溫,來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)氮保藏鯢魚精液,獲得成功。氮?dú)膺€是一一種重要的化工原料,可用來制取多種化肥,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噸氮。 科學(xué)家對(duì)氮?dú)獗в泻艽蟮南M?,他們認(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)獾哪苁郑热粑覀兡苡没瘜W(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? 氮族元素 銻、鉍是金屬元素,主要氧化數(shù)為+3、+5,鉍沒有-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)夂螅嘞碌募礊檠鯕?;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? 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)?,可以用加熱氯化銨飽和溶液與亞硝酸鈉晶體(或飽和溶液)的混合物來制備氮?dú)狻S捎谠摲磻?yīng)是放熱反應(yīng),所以當(dāng)加熱到開始反應(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,由于他曾聽傳說從尿里可以制得“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,他發(fā)現(xiàn)這種新物質(zhì)的消息立刻傳遍了德國。 德國化學(xué)家孔克爾曾用盡種種方法想打聽出這一秘密的制法,終于探知這種所謂發(fā)光的物質(zhì),是由尿里提取出來的,于是他也開始用尿做試驗(yàn),經(jīng)過苦心摸索,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,他為介紹磷,曾寫過一本書,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制得較大量的磷,作為商品運(yùn)到歐洲其他國家出售。他在1733年曾發(fā)表論文,介紹制磷的方法,不過說得十分含糊,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,英國科學(xué)家克魯克斯發(fā)表了震驚世界的演講。他說:“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。”言外之意一場(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,空氣中含有4/5的氮,其總量約為四千萬億噸( 噸),平均每平方公里上空的氮?dú)饩陀幸磺f噸。“氮荒”這個(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,具體地說來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),邁開工業(yè)生產(chǎn)的第一步。一件冤案一七七五年,英國著名的化學(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)夂螅娬謨?nèi)仍有一定剩余氣體留下來。這是什么氣體?它具有什么性質(zhì)?他無法回答。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??墒且粋€(gè)奇怪的現(xiàn)象吸引了盧塞福,在這老鼠也無法生活的氣體里,居然可以點(diǎn)燃蠟燭,你可見到燭光隱現(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。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)說的人,因而無法擺脫傳統(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?,不過其滅火效力沒有固定空氣顯著。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益于生命的這個(gè)結(jié)論。于是,這頂帽子就戴在氮?dú)獾念^上。一氧化氮:重要的信號(hào)分子 (摘自《科學(xué)》 作者:傅娟) 諾貝爾(Alfred Nobel)晚年倍受心絞痛折磨,醫(yī)生建議他服用硝化甘油來緩解疼痛。硝化甘油是炸藥的活性成分。有意思的是,這位瑞典的發(fā)明家和實(shí)業(yè)家恰恰因發(fā)明和制造炸藥而聞名于世。鑒于他的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)歷,諾貝爾認(rèn)為硝化甘油會(huì)引起嚴(yán)重頭痛,所以拒絕服用。 諾貝爾沒有想到,他發(fā)明的那種安全炸藥還真是治療心絞痛的“靈丹妙藥”。1970年代,人們終于認(rèn)識(shí)到,硝化甘油是通過產(chǎn)生一種叫做一氧化氮(NO)的信號(hào)分子來發(fā)揮作用的。 NO雖是一種不穩(wěn)定的有毒氣體,但作為體內(nèi)的信號(hào)分子,在血管舒張、血液凝結(jié)、免疫反應(yīng)中扮演著不可或缺的角色。 心臟和血壓 說到信號(hào)分子,還得追溯早期對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的研究。今天的心血管患者能得到比19世紀(jì)時(shí)更有效的治療,因?yàn)槿藗儗?duì)血液循環(huán)及其動(dòng)力調(diào)控有了更多了解。但在歷史上,有關(guān)血液循環(huán)的正確理論長期沒有為人們所接受。