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深冷分離法又稱為低溫精餾法，利用空氣中氮氣與氧氣的沸點不一致來分離氧氣和氮氣。由于氮氣的沸點（-196℃） 低于氧氣（-183℃），在液態空氣的蒸發過程中，液氮比液氧更容易變成氣態，而在空氣液化過程中，氧氣比氮氣更容易變成液態。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大，液態空氣與氣態空氣需經過反復多次的蒸發、冷凝、再蒸發過程（該過程稱為低溫精餾過程），終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮氣，氮氣的純度取決于精餾塔的塔板級數和精餾效率。

氮氣，化學式為N?，為無色無味氣體。氮氣化學性質很不活潑，在高溫高壓壓及催化劑條件下才能和氫氣反應生成氨氣；在放電的情況下才能和氧氣化合生成一氧化氮；即使Ca、Mg、Sr和Ba等活潑金屬也只有在加熱的情形下才能與其反應。氮氣的這種高度化學穩定性與其分子結構有關。2個N原子以叁鍵結合成為氮氣分子，包含1個σ鍵和2個π鍵，因為在化學反應中首先受到攻擊的是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。

瑞典化學家卡爾·謝勒（Carl Scheele）和蘇格蘭植物學家·盧瑟福（Daniel Rutherford）在1772年分部發現了氮。牧師卡文迪許和拉瓦錫也在差不多的同一時間立地獲得了氮。氮氣首先被拉瓦錫（Lavoisier）認可為元素，他將其命名為“偶氮”，意思是“無生命”。查普塔爾在1790年將該元素命名為氮。該名稱源自希臘語“nitre”（硝酸鹽中含氮的硝酸鹽）。

實驗室常用的是亞的分解，實際上是將亞硝酸鈉飽和溶液慢慢加到熱的飽和溶液中 。
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