| Section3 =
| Section4 = {{Chembox Thermochemistry
| DeltaHf = −46 kJ·mol−1
| Entropy = 193 J·mol−1·K−1
| GHSSignalWord=Danger
| HPhrases =
| PPhrases =
| PEL = 50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL)
| LD50 = 0.015 mL/kg (人类口服)
| REL = TWA 25 ppm (18 mg/m3) ST 35 ppm (27 mg/m3)
| IDLH = 300 ppm
| LC50 = 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)
| LCLo = 5000 ppm (哺乳动物, 5 min)
5000 ppm (人类, 5 min)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间接的組成部分,具有腐蝕性等危險性质。
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1.465億吨,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。
制法
实验室制取
加热氯化铵和氢氧化钙的混合物,可制得少量氨气:
2NH4Cl {+} Ca(OH)2 -> 2NH3\uparrow + CaCl2 {+} 2H2O
由于产物中含有水蒸气,故反应物需用碱石灰净化。
注意不能用硝酸铵代替氯化铵,因硝酸铵不稳定且产物不单一;也不能用氢氧化钾和氢氧化钠代替氢氧化钙,因为二者皆易吸收产物中的水,阻止进一步反应。吸收水蒸气不能用浓硫酸和固体氯化钙,因二者皆能与氨气反应。
若有浓氨水,亦可加热之,制备氨气:
NH3.H2O->[{\triangle}]NH3\uparrow+H2O
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↑
工业合成氨
如今,工业制备氨气主要是通过哈柏法,即在约700K及200个大气压下,以铁为催化剂制成。然而此法耗费大量原料及能量,仅此一项即占全球碳排放量的3%,消耗5%的天然气,故有新的制氨法被提出。日本化学家细野秀雄提出用更有效的含钌及钡-铈催化剂催化氮气与水的反应制得氨气,此法已在日本投产使用。
鉴定
鉴定氨气需将待测气体通入水中溶解,然后用奈斯勒试剂(碘化汞钾和氢氧化钾的混合物)测试,溶液会变黄色:
NH4+ + 2[HgI4]2− + 4OH− → HgO·Hg(NH2)I + 7I− + 3H2O
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:
:NH3*H2O = {NH4}^{+} + OH-
反應平衡常數K_b=1.8 \times 10^{-5}。
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等分析化學試劑。
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。
- 由於氨擁有强烈的刺激性氣味,在医疗方面,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,代號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 + H+ = {NH4}^{+}
NH3亦可与金属离子如Ag+、Cu2+等发生錯合,生成錯合物:
:Ag+ + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+
:{Cu}^{2+} + 4NH3 = {[Cu(NH3)4]}^{2+}
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:
:4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O(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。
:4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
可还原CuO为Cu:
:2NH3 + 3CuO = N2 + 3H2O + 3Cu
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:
:2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl
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。
有機反應
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胺。該反應又稱氨解反應。
: RX + NH3 → RNH2+ HX
又如,氨跟酰氯發生親核酰基取代反應,生成酰胺。
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,也是除了水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機率也相當高。
備注
參見
- 铵
- 胺
- 聯氨
- 酸碱电子理论
- 氮族元素的氫化物
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