氮是壹種化學元素，化學符號是n，原子序數是7。氮的常見元素形式是氮。在標準條件下，它是壹種無色、無味、無臭的雙原子氣體，不易產生化學反應。氮氣是地球大氣中含量最豐富的氣體，占總體積的78.09%。
物理性質
氮氣在正常情況下是壹種無色無味的氣體，通常無毒。氮氣占大氣總量的78.12%(體積分數)，其氣體密度在標準條件下為1.25g/L。氮氣幾乎不溶於水，常溫常壓下只有約0.02體積的氮氣溶於1體積的水中。氮氣是壹種很難液化的氣體。氮氣在極低的溫度下會液化成無色液體，進壹步降低溫度會形成白色結晶固體。在生產中，通常用黑色鋼瓶來裝氮氣。其他物理性質如下表所示:
化學性質
從氮的氧化態-吉布斯自由能圖中也可以看出，除了NH4離子，氧化數為0的N2分子處於圖中曲線的最低點，這表明N2與其他氧化數的氮化合物相比是熱力學穩定的。氧化數在0到+5之間的各種氮化合物的數值都在HNO3和N2的連線(圖中虛線)以上，所以這些化合物熱力學不穩定，容易發生歧化反應。圖中唯壹壹個分子值低於N2的是NH4+離子。[2]
從氮的氧化態-吉布斯自由能圖和N2分子的結構可以看出，N2是不活潑的，只有在高溫高壓和有催化劑的條件下，氮才能與氫反應生成氨。
化學合成
氮氣主要用於合成氨，反應式為N2+3H2=2NH3(高壓、高溫、催化劑條件下)。反應是可逆的)或合成纖維(尼龍、腈綸)、合成樹脂、合成橡膠等的重要原料。氮是壹種營養元素，也可以用來制造肥料。例如:碳酸氫銨NH4HCO3、氯化銨NH4Cl、硝酸銨NH4NO3等。
食品行業
食品包裝充氮氣可以保鮮。
其他用途
裝燈泡做氮肥和炸藥，做制冷劑(液氮汽化吸熱)。
汽車輪胎
1.提高輪胎的穩定性和舒適性。[3]
氮氣幾乎是壹種惰性的雙原子氣體，化學性質極其不活潑，氣體分子比氧分子大，不容易熱脹冷縮，變形範圍小。其對胎壁的滲透速度比空氣慢30 ~ 40%左右，可以保持穩定的胎壓，提高輪胎行駛的穩定性，保證駕駛舒適性。氮氣的音頻傳導率低，相當於普通空氣的1/5。使用氮氣可以有效降低輪胎的噪音，提高駕駛的安靜性。
2.防止輪胎因缺少空氣而爆胎和翻車。
爆胎是道路交通事故的頭號殺手。據統計，高速公路上46%的交通事故是由輪胎故障引起的，其中爆胎占輪胎事故總數的70%。汽車在行駛中，輪胎溫度會因與地面摩擦而升高，特別是高速行駛和急剎車時，輪胎內氣體的溫度會迅速升高，胎壓會突然升高，因此會有爆胎的可能。高溫導致輪胎橡膠老化，疲勞強度下降，胎面磨損嚴重，也是可能造成輪胎爆胎的重要因素。與普通高壓空氣相比，高純氮氣具有熱膨脹系數低、導熱系數低、升溫慢的特點，降低了輪胎集熱的速度，不可燃，不支持燃燒，因此可以大大降低爆胎的概率。
3.延長輪胎的使用壽命
使用氮氣後，胎壓穩定體積變化很小，大大降低了胎冠磨損、胎肩磨損、偏磨等輪胎不規則摩擦的可能性，提高了輪胎的使用壽命。橡膠的老化是由空氣中的氧分子氧化引起的。老化後其強度和彈性下降，會出現裂紋，這也是輪胎使用壽命縮短的原因之壹。氮氣分離裝置可以很大程度上去除空氣中的氧氣、硫磺、油、水等雜質，有效降低輪胎內襯氧化程度和橡膠腐蝕現象，不會腐蝕金屬輪輞，延長輪胎使用壽命，大大減少輪輞生銹。
4.減少石油消耗，保護環境。
胎壓不足，加熱後滾動阻力增大，會增加汽車行駛時的油耗；氮氣除了能保持穩定的胎壓，延緩胎壓降低外，氮氣幹燥、無油、無水，導熱系數低，升溫慢，降低了輪胎行走時的溫升，提高了輪胎的抓地力，變形小，降低了滾動阻力，從而達到降低油耗的目的。
實驗室制備方法
制備少量氮氣的基本原理是用合適的氧化劑氧化氨或銨鹽。最常用的方法如下:
(1)加熱亞硝酸銨溶液:(343k)NH4NO2 ===== N2+ 2H2O。
⑵亞硝酸鈉與氯化銨飽和溶液的相互作用:NH4Cl+Nano2 = = NaCl+2H2O+N2。
(3)將氨通過燒紅的氧化銅:2NH3+3CuO = = 3cu+3H2O+N2。
⑷氨水與溴水的反應:8NH3+3Br2 (AQ) = = 6NH4Br+N2。
5.重鉻酸銨加熱分解:(NH4) 2cr2o7 = = = N2 =+Cr2O3+4h2o。
(6)加熱疊氮化鈉進行熱分解可以獲得非常純的氮氣。
低溫空氣分離制氮
它是壹種傳統的空氣分離技術，已有90多年的歷史。其特點是產氣量大，產品氮氣純度高，可直接應用於磁性材料，無需進壹步提純。但其工藝流程復雜，占地面積大，基建費用高，需要專門的維護力量，操作人員多，產氣慢(18 ~ 24h)。適用於大規模工業制氮，制氮成本在0.7元/噸。
變壓吸附制氮
變壓吸附氣體分離技術是非深冷氣體分離技術的壹個重要分支，是人們長期努力尋找比深冷法更簡單的空氣分離方法的結果。20世紀70年代，西德埃森礦業公司研制成功碳分子篩，為變壓吸附空分制氮的工業化鋪平了道路。近30年來，該技術發展迅速，日趨成熟，已成為中小型制氮領域深冷空分的有力競爭者。
變壓吸附制氮以空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，利用碳分子篩選擇性吸附空氣中氧氣和氮氣的特性，利用變壓吸附原理(壓力吸附、減壓解吸、分子篩再生)，在常溫下分離氧氣和氮氣制取氮氣。
膜分離和空氣分離制氮
膜分離制氮以空氣為原料，在壹定壓力下，利用氧氣和氮氣在中空纖維膜中的滲透速率不同，將氧氣和氮氣分離制氮。與上述兩種制氮方法相比，具有設備結構更簡單、體積更小、無切換閥、操作維護更簡單、產氣更快(3分鐘內)、擴容更方便等特點。而中空纖維膜對壓縮空氣的潔凈度要求更嚴格，膜容易老化失效，難以修復，需要更換。膜分離制氮更適合氮氣純度≤98%的中小型用戶，此時作用最佳。當要求氮氣純度高於98%時，其價格比同規格的變壓吸附制氮裝置高30%左右。因此，當膜分離制氮和氮氣純化裝置聯合生產高純氮氣時，普通氮氣的純度壹般為98%，這會增加純化裝置的生產成本和運行成本。
氮氣純化方法
加氫脫氧方法
在催化劑的作用下，普通氮氣中殘留的氧氣與加入的氫氣反應生成水，反應式為2H2+O2=2H2O，然後通過後幹燥除去水，得到高純氮氣，主要成分為:N2≥99.999%，O2 ≤ 5× 10-6，H2 ≤ 1500× 6500。
O≤10.7×10-6 .制氮成本約為0.5元/m3。
加氫除氧除氫方法
該方法分為三個階段，第壹階段為加氫脫氧，第二階段為脫氫，第三階段為脫水，以獲得高純度氮氣，其組成為:N2 ≥ 99.999%，O2 ≤ 5× 10-6，H2 ≤ 5× 10-6，H2O ≤ 10.7× 60。制氮成本約為0.6元/m3。
碳脫氧法
在碳載催化劑的作用下(在壹定溫度下)，氮氣中殘留的氧與催化劑本身提供的碳反應生成CO2。反應式:C+O2=CO2。然後，除去CO2和H2O，得到以下組成的高純氮氣:N2 ≥ 99.999%，O2 ≤ 5× 10-6，CO2 ≤ 5× 10-6，H2O ≤ 10.7× 10-6。制氮成本約為0.6元/m3。