金属铵,是一种简并态物质,也是一种电子化合物超原子。当氢气氨气被充分压缩,经过变后便会产生金属铵[1]。但这种相态的铵无法于标准状态下存在,标准状态下铵仅能以离子或溶液相(aq)状态存在。相关理论是基于铵与其他碱金属反应特性十分相近[1][2][3],而目前已知能于标准状态下存在的金属铵,只有与汞的合金,即铵汞齐[4][5]

Quick Facts 金属铵, 识别 ...
金属铵
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IUPAC名
Ammonium
识别
CAS号 14798-03-9  checkY
ChEBI 49783
性质
化学式 NH4·
摩尔质量 18.0385 g/mol g·mol⁻¹
相关物质
相关化学品 氯化铵铵盐
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。
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固态金属铵是由根离子组成的晶体结构,电子脱离了分子轨道,表现为一般金属中的传导电子

在高压下,浸在大量自由电子海中的铵离子可能会表现出类似于金属的性质,使得金属铵得以稳定,如同金属氢一般。冰巨星天王星海王星的内部就可能存在这种“金属铵”。[1][2][3]

存在可能性

铵根离子NH4+的性质与行为在许多方面都与金属离子相同。这导致Ramsey[6]认为一价的金属铵(NH4+离子浸泡在一个电子海)稳定在明显低于一般绝缘体-金属相变压力[7]兆帕〜1011帕(105帕=1巴)的压力。根据计算,从NH3和H2分子的混合物中的转换金属铵,发生在压力小于2.5×1010[8],与物理学家尤金·维格纳Hillard Bell Huntington预测金属氢的数值相当,由于该预测指出在250,000个大气压(约25GPa)下,氢原子失去对电子的束缚能力,呈现出金属性质[9],但由于此后的实验表明,对金属氢压力的最初假设不足[10],因此,要产生金属铵可能需要更高的压力[8]

在含巨大气体行星内部,若压力足够[1][2][3],则有可能出现金属铵[11][12],如天王星和海王星[1][3]

海王星

海王星内部有一些类似金属态简并态物质,作为行星学惯例,这种混合物被叫作,虽然其实是高度压缩的过热流体。这种高电导的流体通常也被叫作水-氨大洋[13],是金属铵的一种可能结构。

合金

金属铵虽未能在标准大气压下(STP)存在,但其与汞的合金可以,1808年英国化学家汉弗里·戴维和瑞典化学家永斯·贝采利乌斯首次制取铵汞齐[14]。他们由电解氯化铵在汞阴极形成灰色海绵状的金属性物质[15]。最近的研究显示了结构的形式被假设成 H3N - Hg - H,这可能只溶解于汞为稳定的。若铵汞齐在室温下接触到酒精就容易分解:

结构

根据铵汞合金的相关研究,金属铵可能具有类似铵汞齐的结构 H3N - H - H3N,由质子、铵根、电子晶体排列而成,但无法在标准状况下存在。

网络文化

网络上经常出现所谓“超理”,用看似真实的理论描述不存在的事物。金属铵曾被描述为“赵明毅用铂电极电解熔融氯化铵,将阴极得到的气体加1MPa压并处于超低温状态,最终液氨与液氢相互化合,生成金属铵”,但实际上该反应并不会生成任何金属态物质。

化合物

经常有人谈论其化合物,但多半是恶搞文化超理的作品,例如氢化铵、氧化铵等。

参见

参考文献

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