Ở điều kiện thường, nitơ là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -196 oC. Khí nitơ tan rất ít trong nước. Nitơ không duy trì sự cháy và sự hô hấp.
III. Tính chất hóa học
Liên kết ba trong phân tử nitơ rất bền.
Ở nhiệt độ cao nitơ có thể tác dụng được với nhiều chất.
Trong các hợp chất cộng hóa trị của nitơ với những nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn [như hiđro, kimloại,...], nguyên tố nitơ có số oxi hóa - 3. Còn trong các hợp chất cộng hóa trị của nitơ với những nguyên tố có độ âm điện lớn hơn [oxi, flo], nguyên tố nitơ có số oxi hóa từ +1 đến +5.
Khi tham gia phản ứng oxi hóa - khử, số oxi hóa của nitơ có thể giảm hoặc tăng, do đó nó thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử. Tuy nhiên, tính oxi hóa vẫn là tính chất chủ yếu của nitơ.
- Tính oxi hóa
- Tác dụng với kim loại
Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng được với một số kim loại hoạt động như Ca, Mg, Al,... tạo thành nitrua kim loại.
- Tác dụng với hiđro
Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có mặt chất xúc tác, nitơ tác dụng trực tiếp với hiđro, tạo ra khí amoniac.
Trong những phản ứng nêu trên, số oxi hóa của nguyên tố nitơ giảm từ 0 đến -3, nitơ thể hiện tính oxi hóa.
2. Tính khử
Ở nhiệt độ khoảng 3000oC [hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện], nitơ kết hợp trực tiếp với oxi, tạo ra khí nitơ monooxit NO.
Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp ngay với oxi của không khí, tạo ra khí nitơ đioxit NO2 màu nâu đỏ.
Ngoài các oxit trên, còn có các oxit khác của nitơ như N2O, N2O3, N2O5, chúng không điều chế được bằng tác dụng trực tiếp giữa nitơ và oxi.
IV. Ứng dụng
Nguyên tố nitơ là một trong những thành phần dinh dưỡng chính của thực vật.
Trong công nghiệp, phần lớn lượng nitơ sản xuất ra được dùng để tổng hợp khí amoniac, từ đó sản xuất ra axit nitric, phân đạm, ...
Nhiều ngành công nghiệp như luyện kim, thực phẩm, điện tử, ... sử dụng nitơ làm môi trường trơ. Nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác.
- Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do [chiếm 78,16% thể tích của không khí] và dạng hợp chất. Nitơ thiên nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: ${}_7^{14}N$ [99,63%] và ${}_7^{15}N$ [0,37%].
Ở dạng hợp chất, nitơ có nhiều trong khoáng chất natri nitrat NaNO3, với tên gọi là diêm tiêu natri.
VI. Điều chế
1. Trong công nghiệp
Nitơ được sản xuất bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Sau khi đã loại bỏ CO2 và hơi nước, không khí được hóa lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ rất thấp. Nâng nhiệt độ không khí lỏng đến -196 oC thì nitơ sôi và được lấy ra, còn lại là oxi lỏng, vì oxi lỏng có nhiệt độ sôi cao hơn [-183 oC]. Khí nitơ được vận chuyển trong các bình thép, nén dưới áp suất 150 atm.
2. Trong phòng thí nghiệm
Một lượng nhỏ nitơ tinh khiết được điều chế bằng cách đun nóng nhẹ dung dịch bão hoà muối amoni nitrit:
$N{H_4}N{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}{\text{ }}{{\text{N}}_2} \uparrow {\text{ }} + {\text{ }}2{H_2}O$
Muối này kém bền, có thể được thay thế bằng dung dịch bão hoà của amoni clorua và natri nitrit:
$N{H_4}Cl{\text{ }} + {\text{ }}NaN{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}{N_2} \uparrow {\text{ }} + {\text{ }}NaCl{\text{ }} + {\text{ }}2{H_2}O$
Nitơ lỏng là nito trong một trạng thái lỏng ở nhiệt độ rất thấp. Nó được sản xuất công nghiệp bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Nitơ lỏng là một chất lỏng trong suốt không màu trọng lượng riêng 0,807 g / ml ở điểm sôi của nó và một hằng số điện môi 1.4.
Nitơ lỏng thường được gọi bằng LN2, viết tắt hoặc “LIN” hoặc “LN “và có số UN1977. Và là một chất lỏng đông lạnh có thể gây đóng băng nhanh chóng khi tiếp xúc với mô sống, có thể dẫn đến bị tê cóng. Khi được cách nhiệt thích hợp với nhiệt độ xung quanh, nitơ lỏng có thể được lưu trữ và vận chuyển, ví dụ trong bình chân không. Ở đây, nhiệt độ rất thấp được duy trì thường xuyên tại -196 °C nên làm chậm sự sôi của chất lỏng, dẫn đến sự chuyển hóa của khí nitơ. Tùy thuộc vào kích thước và thiết kế, thời gian lưu trữ trong bình chân không bình từ vài giờ đến vài tuần.
Nitơ lỏng có thể dễ dàng được chuyển đổi thành các chất rắn bằng cách đặt nó trong một khoang bơm chân không bằng một máy bơm chân không quay. Nitơ lỏng đóng băng ở -210 °C [-346 °F].
Nito lỏng thường dùng trong:
- Bảo quản mẫu tinh người, phôi trong thụ tinh nhân tạo, bảo quản tinh gia súc trong chăn nuôi.
- Dùng nhiều trong phẫu thuật lạnh và được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam.
- Sử dụng tạo hiệu ứng khói trong sân khấu.
- Dùng trong ép SUN computer, làm môi trường để hàn các chip nhỏ trong linh kiện điện tử.
- Sử dụng trong các máy phân tích.
Video về Nito Lỏng
Ứng dụng của nitơ lỏng trong thực phẩm:
- Làm đông lạnh nhanh và sâu: ứng dụng để làm lạnh trực tiếp trên dây chuyền thịt tươi sống, giúp giữ được tính chất của thực phẩm và bảo quản được lâu hơn. [ lạnh đông bằng nito lỏng: là phương pháp làm lạnh siêu nhanh, giúp cho sản phẩm không tạo ra tinh thể đá trong quá trình lạnh đông, việc này góp phần quan trọng để giữ nguyên giá trị dinh dưỡng và cấu trúc của sản phẩm sau quá trình rã đông.
- Làm căng vỏ [bao, lon, chai Pet, túi] chứa đồ uống [không gas] giúp cho vỏ bao không bị biến dạng khi vận chuyển, việc dán nhãn bằng máy tự động dễ hơn và giữ được hương vị của đồ uống lâu hơn.
- Tạo môi trường bảo quản thực phẩm và đồ uống: giúp loại bỏ oxy.
Một số lĩnh vực thường được sử dụng bình nito lỏng để ứng dụng là:
Lĩnh vực
Ứng dụng
Công nghệ luyện kim
– Bình Nito lỏng DPL giúp tinh luyện thép, nhôm
– Công nghệ sản xuất bột kim loại
– Bình Nito lỏng DPL giúp nâng cao tuổi thọ của dụng cụ cắt gọt
Sản xuất kính,cao su, nhựa
– Công nghiệp sản xuất kính nổi
– Bình Ni tơ DPL giúp làm mát, kết thúc trùng hợp chất dẻo
– Công nghiệp gia công cắt gọn cao su, chất dẻo
Kỹ thuật an toàn
– Bình Nito lỏng DPL làm sạch đường ống, bể, kiểm tra áp lực trong công nghiệp hoá chất, các công ty dầu khí…