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IUPAC名
Ammonia [1]
系統名
Azane
別名 氮烷、阿摩尼亞
識別
CAS號 7664-41-7  ✓
PubChem 222
ChemSpider 217
SMILES
InChI
InChIKey QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYAF
Beilstein 3587154
Gmelin 79
3DMet B00004
UN編號 1005
EINECS 231-635-3
ChEBI 16134
RTECS BO0875000
KEGG D02916
MeSH Ammonia
性質
化學式 NH3
摩爾質量 17.0306 g·mol⁻¹
外觀 具有非常刺鼻的氣味的無色氣體
密度 0.86 kg/m3 (1.013 bar ,沸點)

0.769  kg/m3 (STP)[2]
0.73 kg/m3 (1.013 bar, 15℃)
681.9 kg/m3 (−33.3℃ ,液態)[3]
817 kg/m3 (−80℃ ,無色固體)[4]
參見氨性質表英語Ammonia (data page)

熔點 −77.73 °C(−107.91 °F;195.42 K)[5]
沸點 −33.34 °C(−28.01 °F;239.81 K)[5]
溶解性 1:700 (0℃,100kPa)
溶解性 可溶於氯仿乙醚乙醇甲醇
pKa 32.5 (−33℃),[6]
10.5 (DMSO)
pKb 4.75 (與水反應)[5]
黏度
  • 10.07 µPa·s (25℃)[7]
  • 0.276 mPa·s (−40℃)
結構
分子構型 三角錐
偶極矩 1.42 D
熱力學
ΔfHmo298K −46 kJ·mol−1[8]
So298K 193 J·mol−1·K−1[8]
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中腐蝕性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中有毒物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中對環境有害物質的標籤圖案[9]
GHS提示詞 Danger
H-術語 H290, H301, H311, H314, H330, H334, H336, H360, H362, H373, H400
P-術語 P202, P221, P233, P261, P263, P271, P273, P280, P305+351+338, P310[9]
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
3
0
 
爆炸極限 15–28%
PEL 50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL)
致死量或濃度:
LD50中位劑量
0.015 mL/kg (人類口服)
LC50中位濃度
40,300 ppm (大鼠, 10 min)
28,595 ppm (大鼠, 20 min)
20,300 ppm (大鼠, 40 min)
11,590 ppm (大鼠, 1 hr)
7338 ppm (大鼠, 1 hr)
4837 ppm (小鼠。 1 hr)
9859 ppm (兔子, 1 hr)
9859 ppm (貓, 1 hr)
2000 ppm (小鼠, 4 hr)
4230 ppm (小鼠, 1 hr)[10]
LCLo最低
5000 ppm (哺乳動物, 5 min)
5000 ppm (人類, 5 min)[10]
相關物質
其他陰離子 一水合氨 (NH3H2O)
其他陽離子 (NH4+)
相關氫化物 氯化銨 (NH4Cl)、磷化氫砷化氫銻化氫鉍化氫
相關化學品 疊氮酸鹽酸羥胺氯胺
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

[11](英語:Ammonia,或稱氨氣無水氨,曾音譯作𠼞阿摩尼亞,分子式為NH3)是無色氣體,有強烈刺激氣味(尿味),極易溶於水。常溫常壓下,1單位體積水可溶解700倍體積的氨。[5]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間接的組成部分,具有腐蝕性等危險性質。

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1.465億噸,主要用於製造商業清潔產品。

氨可以提供孤電子對,所以也是路易斯鹼

製法[編輯]

固體銨鹽製取[編輯]

加熱固體銨鹽和鹼的混合物 反應原理:2NH4Cl+Ca(OH)2= CaCl2+2NH3↑+2H2O

反應裝置:固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台(帶鐵夾)等。

淨化裝置(可省略):用鹼石灰乾燥。

收集裝置: 向下排空氣法,驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口,試紙變藍色;或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口,有白煙產生。

尾氣裝置:收集時,一般在管口塞一團棉花球,可減少NH3與空氣的對流速度,收集到純淨的NH3

注意事項:不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸,且產物與溫度有關,可能產生NH3、N2、N2O、NO。

實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3

用試管收集氨氣要堵棉花。因為NH3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純淨;減少NH3對空氣的污染。

實驗室制NH3除水蒸氣用鹼石灰,而不採用濃H2SO4和固體CaCl2。因為濃H2SO4與NH3反應生成(NH4)2SO4。NH3與CaCl2反應能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化鈣)。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3

氮化物製法[編輯]

可以用氮化物與水反應或者疊氮化物分解。如:Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3

濃氨水製取[編輯]

反應原理:NH3·H2O =△= NH3↑+H2O。這種方法一般用於實驗室快速制氨氣。

裝置:燒瓶,酒精燈,鐵架台,橡膠塞,導管等。

注意事項:加熱濃氨水時也會有水蒸氣,需要用乾燥裝置除雜。同上,這種方法制NH3除水蒸氣用鹼石灰,而不要採用濃H2SO4和固體CaCl2[12]

濃氨水中存在以下平衡:

NH3+H2O⇌ NH3·H2O⇌NH4+ +OH-, 加入固態鹼性物質(如CaO,NaOH,鹼石灰等),消耗水且使OH-的數量增加,使平衡往中間移動,同時反應放熱,促使NH3·H2O的分解。

工業合成氨[編輯]

合成氨指由氫氣、氮氣在高壓、高溫、催化劑作用下直接化合生成的氨,是固氮的一種方法。目前世界上的氨,除少數從焦爐氣中回收的副產品外,絕大部分均由合成法製造。反應必須通過使用催化劑完成。[13]

測試[編輯]

可以用濃來測試氨氣。

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[編輯]

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分析化學試劑。

用途[編輯]

  • 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。
  • 由於氨擁有強烈的刺激性氣味,在醫療方面,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
  • 氨是最廣泛用的製冷劑之一,可用於空調、冷藏和低溫,能用於各種形式的製冷壓縮機,蒸發溫度可控制在5度至零下65度,代號R717。

反應[編輯]

絡合反應[編輯]

NH3分子中氮原子有一對孤對電子,可以作為電子對給予體(路易斯鹼)形成加合物。如氨在氫離子絡合生成銨離子:

NH3亦可與金屬離子如Ag+、Cu2+等發生錯合,生成錯合物

氧化還原[編輯]

NH3分子中氮為-3價,在適當條件下可被氧化為N2或更高價氮化合物。

如NH3在純氧中燃燒,生成N2

(ΔHºr = –1267.20 kJ/mol)

在鉑催化下可氧化生成水與一氧化氮,是工業制硝酸的重要反應。

可還原CuO為Cu:

常溫下NH3可與強氧化劑(如氯氣過氧化氫高錳酸鉀)直接反應:

酸鹼中和[編輯]

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

有機反應[編輯]

氨分子的氮上有一對孤對電子,而且帶部分負電荷,因此氨具有親核性。換言之,氨是個親核試劑,因此可與親電體反應。

例如,氨與鹵代烴發生雙分子親核取代反應生成。該反應又稱氨解反應。

RX + NH3 → RNH3+ X-

又如,氨跟酰氯發生親核酰基取代反應,生成酰胺

液氨[編輯]

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概率也相當高。

備注[編輯]

  1. ^ NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY IUPAC Recommendations 2005 (PDF). 
  2. ^ Gases – Densities. [3 March 2016]. 
  3. ^ Yost, Don M. Ammonia and Liquid Ammonia Solutions. Systematic Inorganic Chemistry. READ BOOKS. 2007: 132. ISBN 978-1-4067-7302-6. 
  4. ^ Blum, Alexander. On crystalline character of transparent solid ammonia. Radiation Effects and Defects in Solids. 1975, 24 (4): 277. doi:10.1080/00337577508240819. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 氨;氨气;ammonia. 化工引擎. [2008-05-06]. 
  6. ^ Perrin, D. D., Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution; 2nd Ed., Pergamon Press: Oxford, 1982.
  7. ^ Iwasaki, Hiroji; Takahashi, Mitsuo. Studies on the transport properties of fluids at high pressure. The Review of Physical Chemistry of Japan. 1968, 38 (1). 
  8. ^ 8.0 8.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A22. ISBN 978-0-618-94690-7. 
  9. ^ 9.0 9.1 來源:Sigma-Aldrich Co., Ammonia (20 July 2013查閱).
  10. ^ 10.0 10.1 Ammonia. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  11. ^ (拼音:ān)拼音ān注音,音同「安」
  12. ^ 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]. 
  13. ^ 高中化學 選修4 化學反應原理;人民教育出版社,2012

參見[編輯]