金屬銨
金屬銨 | |
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IUPAC名 Ammonium | |
識別 | |
CAS號 | 14798-03-9 ![]() |
ChEBI | 49783 |
性質 | |
化學式 | NH4· |
摩爾質量 | 18.0385 g/mol g·mol⁻¹ |
相關物質 | |
相關化學品 | 銨、氯化銨、銨鹽 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
金屬銨,是一種簡併態物質,也是一種電子化合物及超原子。當氫氣與氨氣被充分壓縮,經過相變後便會產生金屬銨[1]。但這種相態的銨無法於標準狀態下存在,標準狀態下銨僅能以離子或溶液相(aq)狀態存在。相關理論是基於銨與其他鹼金屬反應特性十分相近[1][2][3],而目前已知能於標準狀態下存在的金屬銨,只有與汞的合金,即銨汞齊[4][5]。
固態金屬銨是由銨根離子組成的晶體結構,電子脫離了分子軌道,表現為一般金屬中的傳導電子。
在高壓下,浸在大量自由電子海中的銨離子可能會表現出類似於金屬的性質,使得金屬銨得以穩定,如同金屬氫一般。冰巨星天王星與海王星的內部就可能存在這種「金屬銨」。[1][2][3]
存在可能性
[編輯]銨根離子NH4+的性質與行為在許多方面都與金屬離子相同。這導致Ramsey[6]認為一價的金屬銨(NH4+離子浸泡在一個電子海)穩定在明顯低於一般絕緣體-金屬相變壓力[7]兆帕〜1011帕(105帕=1巴)的壓力。根據計算,從NH3和H2分子的混合物中的轉換金屬銨,發生在壓力小於2.5×1010帕[8],與物理學家尤金·維格納和Hillard Bell Huntington預測金屬氫的數值相當,由於該預測指出在250,000個大氣壓(約25GPa)下,氫原子失去對電子的束縛能力,呈現出金屬性質[9],但由於此後的實驗表明,對金屬氫壓力的最初假設不足[10],因此,要產生金屬銨可能需要更高的壓力[8]。
在含氮的巨大氣體行星內部,若壓力足夠[1][2][3],則有可能出現金屬銨[11][12],如天王星和海王星[1][3]。
海王星
[編輯]海王星內部有一些類似金屬態的簡併態物質,作為行星學慣例,這種混合物被叫作冰,雖然其實是高度壓縮的過熱流體。這種高電導的流體通常也被叫作水-氨大洋,[13],是金屬銨的一種可能結構。
合金
[編輯]金屬銨雖未能在標準大氣壓下(STP)存在,但其與汞的合金可以,1808年英國化學家漢弗里·戴維和瑞典化學家永斯·貝采利烏斯首次製取銨汞齊[14]。他們由電解氯化銨在汞陰極形成灰色、海綿狀的金屬性物質[15]。最近的研究顯示了結構的形式被假設成 H3N - Hg - H,這可能只溶解於汞為穩定的。若銨汞齊在室溫下接觸到水或酒精就容易分解:
結構
[編輯]根據銨汞合金的相關研究,金屬銨可能具有類似銨汞齊的結構 H3N - H - H3N,由質子、銨根、電子晶體排列而成,但無法在標準狀況下存在。
網路文化
[編輯]網路上經常出現所謂「超理」,用看似真實的理論描述不存在的事物。金屬銨曾被描述為「趙明毅用鉑電極電解熔融氯化銨,將陰極得到的氣體加1MPa壓並處於超低溫狀態,最終液氨與液氫相互化合,生成金屬銨」,但實際上該反應並不會生成任何金屬態物質。
化合物
[編輯]經常有人談論其化合物,但多半是惡搞文化超理的作品,例如氫化銨、氧化銨等。
參見
[編輯]參考文獻
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