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IUPAC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 0.6942 [1]
熔點 −77.73 °C(−107.91 °F;195.42 K)熱力學溫標[2]
沸點 −33.34 °C(−28.01 °F;239.81 K)[2]
溶解性 1:700 (0℃,100kPa)
pKb 4.75 (與水反應)[2]
結構
分子構型 三角錐
偶極矩 1.42 D
危險性
警示術語 R:R23-R34-R50
安全術語 S:S1/2-S9-S16-S26-S36/37/39-S45-S61
主要危害 具腐蝕性
NFPA 704
1
3
0
 
閃點 不可燃
自燃溫度 651 °C(1,204 °F;924 K)
爆炸極限 15-28%
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 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。

[3](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。[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

固體銨鹽製取

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

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

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[4]

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

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。[5]

測試

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

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

  • 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

絡合反應

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

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

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

  1. ^ NIST Chemistry WebBook (website page of the National Institute of Standards and Technology) URL last accessed May 15 2007
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 (中文)氨;氨气;ammonia. 化工引擎. [2008-05-06]. 
  3. ^ (拼音:ān)拼音ān注音,音同「安」
  4. ^ https://m.120ask.com/news/p/242261
  5. ^ 高中化學 選修4 化學反應原理;人民教育出版社,2012

參見

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