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求真百科


圖片來自muayene.com

(Ammonia)或称氨氣無水氨,曾音譯作𠼞阿摩尼亞,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單位体积水可溶解7000萬倍体积的氨。氨對地球上的生物相當重要,是所有食物和肥料[1] 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

目录

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] 或者 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}。

1mol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。

氨的合成

1774年,化學家普利斯特里加熱氯化銨氫氧化鈉的混合物,利用排汞取氣法取得氨。

第一次世界大戰以前,大部分的氨都是以乾餾含氮的蔬菜及動物的糞便(如駱駝糞),並以氫作為還原劑以把亞硝酸及亞硝酸鹽還原而製成。除此以外,氨也可以在的乾餾或用銨鹽与氫氧化物(如氫氧化鈣,即熟石灰)共热製得,所使用的銨鹽普遍為氯化銨

2NH4Cl + 2CaO = CaCl2 + Ca(OH)2 + 2NH3

現今的工廠大多使用哈伯法: 在200大氣壓力和500℃的条件下,以氧化鐵或鐵粉為催化劑,加熱氮氣氫氣制得。

N2 + 3H2 <=> 2NH3

K_\mathrm{eq} = mathrm{\frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}

這個反應是可逆的。在25℃時平衡常數為6.4×102,在500℃時為1.5×10−5

合成氨的原料氣來自於空氣(以液態空氣的分餾取得),氫氣來自於燃料。由於化石燃料短缺, 製氨用的理論上可以用水的電解 (現今4%的由電解製備)或熱化裂解(thermal chemical cracking)製得,但現在來說,這些方法都是不實際的。熱裂解所需的熱能可以從核能反應中取得,而風力發電太陽能發電水力發電產的的過剩電能可以用來電解水製氫。現在為止,以空氣及燃料製氨的方法以外的替代方案是不經濟的,而且這些方法對環保的作用仍未有定论。

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

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機率也相當高。

參考文獻

  1. 肥料,台灣肥料股份有限公司