氮氣的這種高度化學穩(wěn)定性與其分子結(jié)構有關，2個N原子以叁鍵結(jié)合成為氮氣分子，包含1個σ鍵和2個π鍵，因為在化學反應中受到攻擊的是π鍵，而在N?分子中π鍵的能級比σ鍵低，打開π鍵困難，因而使N?難以參與化學反應。
氮氣是一種有惰性的氣體，一般不與其他物質(zhì)發(fā)生反應，但在一定條件下，氮可與堿金屬或堿土金屬反應，相當于在氮分子的反鍵分子軌道上填充一個電子，金屬的給電子能力越強，反應越易進行。如，在常溫下鋰可與氮直接反應，而鈣需要加熱到一定條件才能于氮氣反應：
ⅢA和ⅣA族的一些元素在加熱條件下能與氮氣反應：
在高溫、高壓和催化劑存在的條件下，氮能與氫反應生成氨：
深冷分離法
深冷分離法工藝已經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，先后經(jīng)歷了高壓、高低壓、中壓和全低壓流程等多種不同的工藝流程。隨著現(xiàn)代空分工藝技術和設備的發(fā)展，高壓、高低壓、中壓空分流程已基本被淘汰，能耗更低、生產(chǎn)更安全的全低壓流程已成為大中型低溫空分裝置的。
該方法是以壓縮空氣為原料，一般以分子篩為吸附劑，在一定的壓力下，利用空氣中氧氣和氮氣分子在不同分子篩表面吸附量的差異，在一定時間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，實現(xiàn)氧、氮分離；而卸壓后分子篩吸附劑解析再生，循環(huán)使用。 [3]吸附劑除了分子篩之外，還可應用活性氧化鋁、硅膠等。
氨分解法
在高溫且有鎳的催化下，氨逐漸分解為氮氣與氫氣：
然后把混合氣在燃燒室內(nèi)燃燒并控制空氣比例，讓氫氣不完全燃燒，其燃燒生成物通過除氧，干燥則可得到不同氮氫混合比的保護性氣體（其氫含量可控制在1%~25%）被使用于銅材的光亮退火（此方法僅適用于氮氣氫氣來源困難而氨價格又較低廉的情況時）。
2、高純氮氣在金屬熔鑄工藝中被用于對金屬熔體精煉處理，以提高鑄坯質(zhì)量，例如以高純氮氣為主摻合部分氫、氣在銅加工中作為光亮退火熱處理的保護性氣體，它有效地防止銅材的高溫氧化，保持銅材表面的光亮，廢除了酸洗工序。以氮氣為基本的木炭爐煤氣（其成分為：64.1%N2，34.7%CO，1.2%H2和少量CO2）在銅熔鑄時作為保護性氣體，使銅熔體在澆鑄面免受氧化，了產(chǎn)品質(zhì)量。
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