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IUPAC名
Ammonia [1]
系统名
Azane
别名 氮烷、阿摩尼亚
识别
CAS号 7664-41-7  ✓
PubChem 222
ChemSpider 217
SMILES
InChI
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 具有非常刺鼻的气味的无色气体
密度 0.86 kg/m3 (1.013 bar ,沸点)

0.769  kg/m3 (STP)[2]
0.73 kg/m3 (1.013 bar, 15 °C)
681.9 kg/m3 (−33.3 °C ,液态)[3]
817 kg/m3 (−80 °C ,无色固体)[4]
参见氨性质表英语Ammonia (data page)

熔点 −77.73 °C(−107.91 °F;195.42 K)[5]
沸点 −33.34 °C(−28.01 °F;239.81 K)[5]
溶解性 1:700 (0℃,100kPa)
溶解性 可溶于氯仿乙醚乙醇甲醇
pKa 32.5 (−33 °C),[6]
10.5 (DMSO)
pKb 4.75 (与水反应)[5]
黏度
  • 10.07 µPa·s (25 °C)[7]
  • 0.276 mPa·s (−40 °C)
结构
分子构型 三角锥
偶极矩 1.42 D
热力学
ΔfHmo298K −46 kJ·mol−1[8]
So298K 193 J·mol−1·K−1[8]
危险性
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中腐蚀性物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中有毒物质的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中对环境有害物质的标签图案[9]
GHS提示词 Danger
H-术语 H290, H301, H311, H314, H330, H334, H336, H360, H362, H373, H400
P-术语 P202, P221, P233, P261, P263, P271, P273, P280, P305+351+338, P310[9]
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
3
0
 
爆炸极限 15–28%
PEL 50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL)
致死量或浓度:
LD50中位剂量
0.015 mL/kg (人类口服)
LC50中位浓度
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 (猫, 1 hr)
2000 ppm (小鼠, 4 hr)
4230 ppm (小鼠, 1 hr)[10]
LCLo最低
5000 ppm (哺乳动物, 5 min)
5000 ppm (人类, 5 min)[10]
相关物质
其他阴离子 一水合氨 (NH3H2O)
其他阳离子 (NH4+)
相关氢化物 氯化铵 (NH4Cl)、磷化氢砷化氢锑化氢铋化氢
相关化学品 叠氮酸盐酸羟胺氯胺
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

[11](英语:Ammonia,或称氨气无水氨,曾音译作𠼞阿摩尼亚,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单位体积水可溶解700倍体积的氨。[5]氨对地球上的生物相当重要,是所有食物和肥料的重要成分。氨也是很多药物和商业清洁用品直接或间接的组成部分,具有腐蚀性等危险性质。

由于氨有广泛的用途,成为世界上产量最多的无机化合物之一,约八成用于制作化肥。2006年,氨的全球产量估计为1.465亿吨,主要用于制造商业清洁产品。

氨可以提供孤电子对,所以也是路易斯碱

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[12]

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。[13]

测试

可以用浓来测试氨气。

NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl (s)

由于氨是弱碱性,所以用红色石蕊纸测试氨,会呈蓝色。由于氨气是气体,所以要先浸湿试纸。

氨水

氨水(NH3(aq),也常写成 NH4OH)又称为阿摩尼亚水,指氨的水溶液,有强烈刺鼻气味,具弱碱性

氨水中,氨气分子发生微弱水解生成氢氧根离子及铵根离子。“氢氧化铵”事实上并不存在,只是对氨水溶液中的离子的描述,并无法从溶液中分离出来。

氨的在水中的电离可以表示为:

反应平衡常数

1M氨水的pH值为11.63,大约有0.42%的NH3变为NH4+

氨水是实验室中氨的常用来源。它可与含铜(II)离子的溶液作用生成深蓝色的配合物,也可用于配置银氨溶液分析化学试剂。

用途

  • 氨水可被土中的土壤胶体吸附和被作物吸收,无残留物质,适用于各种土壤和作物。
  • 由于氨拥有强烈的刺激性气味,在医疗方面,会用少量易于挥发的氨作为使人清醒的吸入剂。
  • 生产硝酸
  • 玻璃清洁剂
  • 有八成的氨生产氮肥
  • 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,代号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+等发生错合,生成错合物

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:

酸碱中和

氨是带弱碱性的,会和酸发生酸碱中和反应。例:HNO3+NH3→NH4NO3

氨与强酸反应,生成的盐大多为弱酸性。氨与弱酸(如乙酸)反应,盐则为中性。

酸碱中和是放热反应

有机反应

氨分子的氮上有一对孤对电子,而且带部分负电荷,因此氨具有亲核性。换言之,氨是个亲核试剂,因此可与亲电体反应。

例如,氨与卤代烃发生双分子亲核取代反应生成。该反应又称氨解反应。

RX + NH3 → RNH3+ X-

又如,氨跟酰氯发生亲核酰基取代反应,生成酰胺

液氨

液氨(NH3)指的是液态的氨,为工业上氨气的主要储存形式。是一种常用的非水溶剂和致冷剂,也是除了以外最常用的无机溶剂。不过由于它的挥发性和腐蚀性,液氨在储存和运输时发生事故的几率也相当高。

备注

  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 来源:Sigma-Aldrich Co., Ammonia (20 July 2013查阅).
  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. ^ 高中化学 选修4 化学反应原理;人民教育出版社,2012

参见


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