氨
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氨 | |
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IUPAC名 Azane | |
别名 | 氮烷、阿摩尼亞 |
识别 | |
CAS号 | 7664-41-7 |
PubChem | 222 |
ChemSpider | 217 |
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYAF |
Beilstein | 3587154 |
Gmelin | 79 |
3DMet | B00004 |
UN编号 | 1005 |
EINECS | 231-635-3 |
ChEBI | 16134 |
RTECS | BO0875000 |
KEGG | D02916 |
MeSH | Ammonia |
性质 | |
化学式 | NH3 |
摩尔质量 | 17.0306 g·mol⁻¹ |
外观 | 具有非常刺鼻的氣味的無色氣体 |
密度 | 0.6942 [1] |
熔点 | −77.73 °C(−107.91 °F;195.42 K)熱力學溫標[2] |
沸点 | −33.34 °C(−28.01 °F;239.81 K)[2] |
溶解性(水) | 1:700 (0℃,100kPa) |
pKb | 4.75 (与水反应)[2] |
结构 | |
分子构型 | 三角锥 |
偶极矩 | 1.42 D |
危险性 | |
警示术语 | R:R23-R34-R50 |
安全术语 | S:S1/2-S9-S16-S26-S36/37/39-S45-S61 |
主要危害 | 具腐蝕性 |
NFPA 704 | |
闪点 | 不可燃 |
自燃温度 | 651 °C(1,204 °F;924 K) |
爆炸極限 | 15-28% |
相关物质 | |
其他阴离子 | 一水合氨 (NH3H2O) |
其他阳离子 | 銨 (NH4+) |
相关氢化物 | 氯化銨 (NH4Cl)、磷化氢、砷化氢、锑化氢、铋化氢 |
相关化学品 | 肼、疊氮酸、鹽酸羥胺、氯胺 |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
氨[3](英語:Ammonia,或称氨氣、無水氨,曾音譯作𠼞、氬、阿摩尼亞,分子式为NH3)是无色气体,有强烈刺激气味(尿味),极易溶于水。常温常压下,1單位体积水可溶解700倍体积的氨。[2]氨對地球上的生物相當重要,是所有食物和肥料的重要成分。氨也是很多藥物和商業清潔用品直接或间接的組成部分,具有腐蝕性等危險性质。
由於氨有廣泛的用途,成為世界上產量最多的無機化合物之一,約八成用於製作化肥。2006年,氨的全球產量估計為1.465億吨,主要用於製造商業清潔產品。
制法
固体铵盐制取
加热固体铵盐和碱的混合物 反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2= CaCl2+2NH3↑+2H2O
反应装置:固体+固体加热制气体装置。包括试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)等。
净化装置(可省略):用碱石灰干燥。
收集装置: 向下排空气法,验满方法是用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。
尾气装置:收集时,一般在管口塞一团棉花球,可减少NH3与空气的对流速度,收集到纯净的NH3。
注意事项:不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气。硝酸铵受撞击、加热易爆炸,且产物与温度有关,可能产生NH3、N2、N2O、NO。
实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因为NaOH、KOH是强碱,具有吸湿性(潮解)易结块,不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下,对玻璃仪器有腐蚀作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
用试管收集氨气要堵棉花。因为NH3分子微粒直径小,易与空气发生对流,堵棉花目的是防止NH3与空气对流,确保收集纯净;减少NH3对空气的污染。
实验室制NH3除水蒸气用碱石灰,而不采用浓H2SO4和固体CaCl2。因为浓H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4。NH3与CaCl2反应能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化钙)。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3
氮化物制法
可以用氮化物与水反应或者叠氮化物分解。如:Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑
浓氨水制取
反应原理:NH3·H2O =△= NH3↑+H2O。这种方法一般用于实验室快速制氨气。
装置:烧瓶,酒精灯,铁架台,橡胶塞,导管等。
注意事项:加热浓氨水时也会有水蒸气,需要用干燥装置除杂。同上,这种方法制NH3除水蒸气用碱石灰,而不要采用浓H2SO4和固体CaCl2 。 [4]
浓氨水中存在以下平衡:
NH3+H2O⇌ NH3·H2O⇌NH4+ +OH-, 加入固态碱性物质(如CaO,NaOH,碱石灰等),消耗水且使OH-的数量增加,使平衡往中间移动,同时反应放热,促使NH3·H2O的分解。
工业合成氨
合成氨指由氢气、氮气在高压、高温、催化剂作用下直接化合生成的氨,是固氮的一种方法。目前世界上的氨,除少数从焦炉气中回收的副产品外,绝大部分均由合成法制造。反应必须通过使用催化剂完成。[5]
測試
NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl (s)
由於氨是弱鹼性,所以用紅色石蕊紙測試氨,會呈藍色。由於氨氣是氣體,所以要先浸濕試紙。
氨水
氨水(NH3(aq),也常寫成 NH4OH)又稱為阿摩尼亞水,指氨的水溶液,有強烈刺鼻氣味,具弱鹼性。
氨水中,氨氣分子發生微弱水解生成氫氧根離子及銨根離子。「氫氧化銨」事實上並不存在,只是對氨水溶液中的離子的描述,並無法從溶液中分離出來。
氨的在水中的電離可以表示為:
反應平衡常數。
1M氨水的pH值為11.63,大約有0.42%的NH3變為NH4+。
氨水是實驗室中氨的常用來源。它可與含銅(II)離子的溶液作用生成深藍色的配合物,也可用於配置銀氨溶液等分析化學試劑。
用途
- 氨水可被土中的土壤膠體吸附和被作物吸收,無殘留物質,適用於各種土壤和作物。
- 由於氨擁有强烈的刺激性氣味,在医疗方面,會用少量易於揮發的氨作為使人清醒的吸入劑。
- 生產硝酸
- 玻璃清潔劑
- 有八成的氨生產氮肥
- 航空燃料(X-15)
- 氨是最广泛用的制冷剂之一,可用于空调、冷藏和低温,能用于各种形式的制冷压缩机,蒸发温度可控制在5度至零下65度,代號R717。
反应
络合反应
NH3分子中氮原子有一对孤对电子,可以作为电子对给予体(路易斯碱)形成加合物。如氨在氢离子络合生成铵离子:
NH3亦可与金属离子如Ag+、Cu2+等发生錯合,生成錯合物:
氧化还原
NH3分子中氮为-3价,在适当条件下可被氧化为N2或更高价氮化合物。
如NH3在纯氧中燃烧,生成N2:
- (ΔHºr = –1267.20 kJ/mol)
在铂催化下可氧化生成水与一氧化氮,是工业制硝酸的重要反应。
可还原CuO为Cu:
常温下NH3可与强氧化剂(如氯气、过氧化氢、高锰酸钾)直接反应:
酸鹼中和
氨是帶弱鹼性的,會和酸發生酸鹼中和反應。例:HNO3+NH3→NH4NO3
氨與強酸反應,生成的鹽大多為弱酸性。氨與弱酸(如乙酸)反應,鹽則為中性。
酸鹼中和是放熱反應。
液氨
液氨(NH3)指的是液態的氨,為工業上氨氣的主要儲存形式。是一種常用的非水溶劑和致冷劑,也是除了水以外最常用的無機溶劑。不過由於它的揮發性和腐蝕性,液氨在儲存和運輸時發生事故的機率也相當高。
備注
- ^ NIST Chemistry WebBook (website page of the National Institute of Standards and Technology) URL last accessed May 15 2007
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 氨;氨气;ammonia. 化工引擎. [2008-05-06].
- ^ (拼音:ān)拼音:ān,注音:ㄢ,音同「安」
- ^ 实验室如何制取氨气 有什么其它制作方法呢_氨气的预防方法_氨气制法的其它方法_健康资讯_快速问医生. m.120ask.com. [2021-01-07].
- ^ 高中化学 选修4 化学反应原理;人民教育出版社,2012
參見
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