硝石礦怎麼提煉

對宇宙未解之謎感興趣的朋友們、大家好，本人核神朱神翁，現在就氮氣的性質問題和大家探討一下。

氮N的原子序數是7，它在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質分子氮氣的形式存在於大氣中，所以氮氣（N2）是空氣中最多的氣體，體積佔78。08%，質量佔75。52%。（吉尼斯世界紀錄）。自然界的氮有兩種天然同位素：氮14和氮15，其中氮14的丰度為99。625%、氮15為0。365%。

通常狀況下氮氣是一種無色無味無臭的氣體；在標準大氣壓下，氮氣冷卻至-195。8℃時，變成無色的液體；冷卻至-209。8℃時，液態氮變成雪狀的固體。氮氣的化學性質不活潑，常溫下很難跟其他物質發生反應，很不易有化學反應而呈化學惰性的氣體，而且它不支援燃燒，所以常被用來製作防腐劑、冷凍劑和保護氣體。

氮氣最重要的礦物是硝酸鹽，南美洲智利的硝石礦（NaNO3），是地球上唯一存在的礦藏，是少見的含氮礦藏。氮在自然界中存在十分廣泛，並且氮對生物體內亦有極大作用，動植物體中的蛋白質都含有氮，是組成氨基酸的基本元素之一。

氮及其化合物對人類生產、生活中應用廣泛，貢獻極大。例如氮氣在社會生產中透過人工合成技術，就可以把氮氣合成氨氣，反應式為N2+3H2＝2NH3。除了合成纖維（錦綸、腈綸）、合成樹脂、合成橡膠外；另外氮氣還是組成植物的營養元素，還可以用來製作化肥。例如：碳酸氫銨NH4HCO3，氯化銨NH4Cl，硝酸銨NH4NO3等等。連宇宙星際中也發現有含氮分子，如NH3、HCN等。

氮氣在1772年由瑞典藥劑師舍勒發現，後由法國科學家拉瓦錫確定是一種元素。1775年，英國學者D·盧瑟福做實驗把老鼠放進裝有氮氣的密封容器中，發現老鼠抽搐而死，從而發現氮氣不能維持生命，而且有滅火性質，也不溶於苛性鉀溶液。

1919年，英國科學家盧瑟福做了用α粒子轟擊氮14氣體中的氮核實驗，從而轟出氧原子和氫原子，所以這個實驗意外地揭開了氘原子結構和氮氣結構N2＝D2O。O的神秘面紗 。由此可見，氮氣中蘊藏著豐富的重水資源！

1931年底，美國科學家哈羅德·克萊頓·尤里在液氫中發現了重氫（氘D）。尤里因此在1934年獲得諾貝爾化學獎。

1933年美國G。N。路易斯和R。T。麥克唐南利用減容電解法得到0。5毫升重水，純度為65。7%，再經電解，得0。1克接近純的重水。1934 年，挪威利用廉價的水力發電，建立了世界上第一座重水生產工廠。重水易於用電解水而取得，所以電費低廉的北歐能大量生產。後來重水成為製造氫彈的重要材料之一。

重水在自然界的天然水中，含量約佔0。015%。由於含量少，製備難，所以它的售價較高（約16元/毫升）。重水（D2O ）由氘和氧組成的化合物，相對分子質量約為20。而超重水T2O在天然水中極其稀少，其比例不到十億分之一。若要製取1公斤的重水需要超過100萬噸的天然水和大量的電能，而超重水成本比黃金高上百倍，比重水提取成本高上萬倍。按目前生產水平，一座巨型工廠工作兩年，僅能生產出幾Kg 重水。而且生產1Kg 超重氫就要耗去將近10噸的原子燃料，所以超重水的價格是重水的幾萬倍。

重水參與化學反應的速率比普通水緩慢，而重水的特殊價值主要體現於原子能技術應用中，是尖端技術上的寶貴資源。製造威力巨大的核武器，就需要重水來作為原子核裂變反應中的減速劑，作中子的減速劑，這樣可以減小中子的速率，使之符合發生裂變過程的需要。重水也是製作重氫的材料。

用重水製成的冰會沉入水中，同時重水也是研究化學和生理變化中使用的示蹤材料。濃而純的重水不能維持動植物的生命，其致死濃度為60%～80%。所以重水對人體卻是有害的，人是不能飲用重水的；微生物、魚類在純重水或含重水較多（超過80%）的水中，只要數小時就會死亡．相反，含重水特別少的輕水，如雪水，卻能刺激生物生長。

據新聞媒體披露某些核子反應堆使用重水來減慢中子的速度，讓它們有機會與鈾反應。輕水也可以作減速劑，但因為輕水會吸收中子，因此輕水式反應堆必須使用濃縮鈾，而不能使用普通鈾，否則將不能達到臨界質量。重水反應堆不單可以使用普通鈾，而且會把鈾238轉化成為可製作核彈的鈽。重水在尖端科技中有十分重要的用途。原子能發電站的心臟是原子反應堆，為了控制原子反應堆中核裂變反應的正常進行，需要用重水做中子的減速劑。印度、巴基斯坦、以色列、北朝鮮都是以這樣方法制造核燃料。為了防止核子武器擴散，重水的生產和出售在很多國家都受到限制。

重水和超重水蘊藏的能量，可以說在世界上是無與倫比的，所以重水和超重水可以當作氫彈的“炸藥”。因為重氫和超重氫可以在幾千萬度的高溫下發生聚合反應，同時放出比原子彈還大得多的能量；更重要的是重氫進行核聚變反應時，可放出巨大的能量，而且不會汙染環境。氫彈比原子彈的威力大得多就是這個原因。中國於1967年6月17日成功地爆炸了第一顆氫彈，從而增長了中國人民的志氣。

電解重水可以得到重氫（氘D） ，其原子核內有1個質子，1箇中子，丰度0。016%；而超重氫（氚T ），其原子核內有1個質子，2箇中子，丰度0。004%。重氫（氘）在常溫下為無色無臭、易燃易爆的氣體，大自然的含量約為一般氫的七千分之一。氘用於熱核反應，並在化學和生物學的研究工作中作示蹤原子。氘被稱為“未來天然燃料”。氚的產生是當宇宙射線所帶的高能量中子轟擊氘核，其氘核與中子結合為氚核；用中子轟擊鋰也可以產生氚；1Kg 氚的價值足足超過7億元人民幣。氘和氚，都是製造氫彈的原料。據理論上的計算，一克重氫全部發生聚合反應，可以放出相當於10萬千瓦/小時的能量。如果把一噸海水中所含的重水全部提煉出來，並使其中的重氫都發生聚合反應，那麼產生的能量就相當於一座15萬千瓦的發電廠一晝夜所發出的電力。有人計算推測，如果將海水中的重氫都用於熱核反應發電，其總能量相當於全部海洋都變成了石油。如果把地球上的氘都拿來核聚變發電，產生的能量足以讓人類以目前的能源消耗速度使用億年以上。

鑑於重水、超重水、氘、氚是一種自然界重要的戰略資源，它們蘊藏巨大的能量足足可以供核電廠執行n億年之久，是其它核燃料如釷、鈾無法替代的。而氮14氣體約佔空氣質量的75%，重水約佔氮14氣體質量的71。43%；自然界的重水只佔天然水質量的0。015%，遠遠低於氮14氣體中重水的含量。此外，氮氣還是合成鐳射資源——鐿礦材料的重要成分。由於氮氣中的重水蘊藏著毀天滅地的巨大能量，所以氮氣作為自然界一座天然的巨型重水庫，其戰略開發價值是不言而喻的！

縱觀整個自然資源發展史，原子演化是礦材演化的根源；礦材演化是物體演化的根源；物體演化是物品演化的根源。當今科學技術，只有演化出在氮14氣體中提煉出重水物品、氘物品和氮15氣體中提煉出超重水物品、氚物品的技術，才能滿意人類未來發展核燃料、核電廠的的歷史要求。和平利用氮氣這座天然重水寶庫，打造氮谷產業，提升氮氣價值，絕對攸關著人類前途利益、未來走向的重大事件！

氮氣

α粒子放射實驗

盧瑟福

重水提煉

核反應堆