张家港科技馆:氮—让人又爱又恨的元素

来源:科普时报 作者:宋丹

2021-01-20

氮,元素周期表第7号元素,是空气中含量最多的元素,约占空气成分78%,在自然界中也十分广泛,是组成氨基酸的基本元素之一。

1772年,氮由瑞典药剂师舍勒发现,后由法国科学家拉瓦锡确定为一种元素,英文名称为Nitrogen,意思是“硝石组成者”。中国清末化学家徐寿第一次将它翻译成中文时曾写为“淡气”,意思是冲淡了空气中氧气的气体。

氮气的惰性使它广泛应用于电子、钢铁、玻璃工业,灯泡和膨胀橡胶的填充物,或者作为食品和精密实验仪器的保护气体,这并不是氮元素不活泼,而是由两个氮原子形成的氮气分子不太活泼。由于氮分子中有三个强大的氮氮三键,使氮气分子很难断开化学键与其他元素的原子进行化合,所以氮气在通常情况下很稳定,可以用作保护气,例如超市里售卖的小包装蛋糕和面包,往往会充入氮气进行保鲜。

氮元素是植物生长的必需养分之一,当氮元素充足的时候,植物可以合成较多的蛋白质,并促进细胞的分裂和增长,叶子长得更多,能有更多的叶面用于光合作用。但是空气中的氮气是不能被植物吸收的,需要转化成能被植物吸收的水溶性含氮化合物,好在科学家们研究出了工业合成氨的最适宜条件,大大提高了含氮化合物氨气的产量,一下子解决了含氮化肥的生产问题,使农作物的产量提高了一个档次,现在农作物的种植基本上离不开氮肥了。

就在人们庆贺口粮问题解决的时候,人工合成的氨气也给世界带来了惊天的毁灭——战争。因为氨气和硝酸可以生产硝酸铵,是制作炸药的成分之一。合成氨工业的兴起,也促进了武器和炸药的研制。而氮元素本来就是硝石的成分之一,而硝石在古代就是来制作火药炸药的,现在能够人工合成氨制作硝石了,武器研究者们欣喜若狂,随后爆发了第一次世界大战。因发现合成氨工业适宜条件而获得诺贝尔奖的德国化学家哈勃,也就拥有了“天使”和“魔鬼”的双重身份。

其实,元素本身并没有好坏之分,而是利用这些元素和物质的人有善有恶。我们应该把元素及其化合物用在有利于人类发展的事业上,才能物尽其用,用得其所!

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