氨

氨
	File:Ammonia-dimensions-from-Greenwood&Earnshaw-2D.svg
	File:Ammonia-3D-vdW.png
	首選IUPAC名; Ammonia
	系統IUPAC名; Azane
別名	氮烷、阿摩尼亞
識別
CAS號	7664-41-7 check
PubChem	222
ChemSpider	217
SMILES	N;
InChI	1/H3N/h1H3;
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	0.86 kg/m3 (1.013 bar ，沸點); 0.769 kg/m3 (STP); 0.73 kg/m3 (1.013 bar， 15℃); 681.9 kg/m3 （−33.3℃ ，液態）; 817 kg/m3 （−80℃ ，無色固體）; 參見氨性質表（英語：Ammonia (data page)）
熔點	−77.73 °C（−107.91 °F；195.42 K）
沸點	−33.34 °C（−28.01 °F；239.81 K）
溶解性（水）	1:700 (0℃,100kPa)
溶解性	可溶於氯仿、乙醚、乙醇和甲醇
pKa	32.5 (−33℃),; 10.5 (DMSO)
pKb	4.75 (與水反應)
黏度	10.07 µPa·s (25℃); 0.276 mPa·s (−40℃);
結構
分子構型	三角錐
偶極矩	1.42 D
熱力學
ΔfHm⦵298K	−46 kJ·mol−1
S⦵298K	193 J·mol−1·K−1
危險性
	GHS危險性符號; 《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中腐蝕性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有毒物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中對環境有害物質的標籤圖案
GHS提示詞	Danger
H-術語	H290, H301, H311, H314, H330, H334, H336, H360, H362, H373, H400
P-術語	P202, P221, P233, P261, P263, P271, P273, P280, P305+351+338, P310
NFPA 704	File:NFPA 704.svg 1 3 0
爆炸極限	15–28%
允許暴露限值	50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL)
	致死量或濃度：
LD50（中位劑量）	0.015 mL/kg (人類口服)
LC50（中位濃度）	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 (貓， 1 hr); 2000 ppm (小鼠， 4 hr); 4230 ppm (小鼠， 1 hr)
LCLo（最低）	5000 ppm (哺乳動物， 5 min); 5000 ppm (人類， 5 min)
相關物質
其他陰離子	一水合氨 (NH3H2O)
其他陽離子	銨 (NH4+)
相關氫化物	氯化銨 (NH4Cl)、磷化氫、砷化氫、銻化氫、鉍化氫
相關化學品	肼、疊氮酸、鹽酸羥胺、氯胺
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

氨^[11]（英語：Ammonia，或稱氨氣、無水氨，曾音譯作氬、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。^[5]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[編輯]

實驗室製取[編輯]

加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物，可製得少量氨氣：

<chem>2NH4Cl {+} Ca(OH)2 -> 2NH3\uparrow + CaCl2 {+} 2H2O</chem>

由於產物中含有水蒸氣，故反應物需用鹼石灰淨化。

注意不能用硝酸銨代替氯化銨，因硝酸銨不穩定且產物不單一；也不能用氫氧化鉀和氫氧化鈉代替氫氧化鈣，因為二者皆易吸收產物中的水，阻止進一步反應。吸收水蒸氣不能用濃硫酸和固體氯化鈣，因二者皆能與氨氣反應。

若有濃氨水，亦可加熱之，製備氨氣：

<chem>NH3.H2O->[{\triangle}]NH3\uparrow+H2O</chem>

氮化物製法[編輯]

可以用氮化物與水反應或者疊氮化物分解。如：Li₃N + 3H₂O → 3LiOH + NH₃↑

工業合成氨[編輯]

如今，工業製備氨氣主要是通過哈柏法，即在約700K及200個大氣壓下，以鐵為催化劑製成。然而此法耗費大量原料及能量，僅此一項即佔全球碳排放量的3%^[12]，消耗5%的天然氣^[13]，故有新的制氨法被提出。日本化學家細野秀雄提出用更有效的含釕^[14]^[15]及鋇-鈰催化劑^[16]催化氮氣與水的反應製得氨氣，此法已在日本投產使用^[17]^[18]。

鑑定[編輯]

鑑定氨氣需將待測氣體通入水中溶解，然後用奈斯勒試劑（碘化汞鉀和氫氧化鉀的混合物）測試，溶液會變黃色：

NH₄⁺ + 2[HgI₄]²⁻ + 4OH⁻ → HgO·Hg(NH₂)I + 7I⁻ + 3H₂O

氨水[編輯]

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<math>K_b=1.8 \times 10^{-5}</math>。

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[編輯]

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[編輯]

絡合反應[編輯]

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[編輯]

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：

<chem>4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O</chem>(ΔHº_r = –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[編輯]

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[編輯]

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[編輯]

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[編輯]

↑ NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY IUPAC Recommendations 2005 (PDF). [2021-04-09]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-03-28）.
↑ Gases – Densities. [3 March 2016]. （原始內容存檔於2006-03-02）.
↑ Yost, Don M. Ammonia and Liquid Ammonia Solutions. Systematic Inorganic Chemistry. READ BOOKS. 2007: 132 [2021-04-09]. ISBN 978-1-4067-7302-6. （原始內容存檔於2021-04-12）.
↑ Blum, Alexander. On crystalline character of transparent solid ammonia. Radiation Effects and Defects in Solids. 1975, 24 (4): 277. doi:10.1080/00337577508240819.
↑ ^5.0 ^5.1 ^5.2 ^5.3 氨;氨气;ammonia. 化工引擎. [2008-05-06]. ^{[失效連結]}
↑ Perrin, D. D., Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution; 2nd Ed., Pergamon Press: Oxford, 1982.
↑ Iwasaki, Hiroji; Takahashi, Mitsuo. Studies on the transport properties of fluids at high pressure. The Review of Physical Chemistry of Japan. 1968, 38 (1).
↑ ^8.0 ^8.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
↑ ^9.0 ^9.1 來源：Sigma-Aldrich Co., Ammonia （20 July 2013查閱）.
↑ ^10.0 ^10.1 Ammonia. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
↑ （拼音：ān）拼音：ān，注音：ㄢ，音同「安」
↑ University, Lehigh. Electrochemically-produced ammonia could revolutionize food production. phys.org. [2022-07-28]. （原始內容存檔於2022-07-28）（English）.
↑ A physical catalyst for the electrolysis of nitrogen to ammonia | ORNL. www.ornl.gov. [2022-07-28] （English）.
↑ Kuganathan, Navaratnarajah; Hosono, Hideo; Shluger, Alexander L.; Sushko, Peter V. Enhanced N 2 Dissociation on Ru-Loaded Inorganic Electride. Journal of the American Chemical Society. 2014-02-12, 136 (6). ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja410925g （English）.
↑ Hara, Michikazu; Kitano, Masaaki; Hosono, Hideo. Ru-Loaded C12A7:e – Electride as a Catalyst for Ammonia Synthesis. ACS Catalysis. 2017-04-07, 7 (4). ISSN 2155-5435. doi:10.1021/acscatal.6b03357 （English）.
↑ Kitano, Masaaki; Kujirai, Jun; Ogasawara, Kiya; Matsuishi, Satoru; Tada, Tomofumi; Abe, Hitoshi; Niwa, Yasuhiro; Hosono, Hideo. Low-Temperature Synthesis of Perovskite Oxynitride-Hydrides as Ammonia Synthesis Catalysts. Journal of the American Chemical Society. 2019-12-26, 141 (51). ISSN 0002-7863. doi:10.1021/jacs.9b10726 （English）.
↑ Ajinomoto Co., Inc., UMI, and Tokyo Institute of Technology Professors Establish New Company to implement the World’s First On-Site Production of Ammonia.-- Targeting low-cost, stable supply of amino acids and other fermentation materials, and their applications in agricultural fertilizers --. presscenter | Ajinomoto Group | Ajinomoto Co., Inc., UMI, and Tokyo Institute of Technology Professors Establish New Company to implement the World’s First On-Site Production of Ammonia.-- Targeting low-cost, stable supply of amino acids and other fermentation materials, and their applications in agricultural fertilizers --. [2022-07-28] （English）.
↑ Tsubame BHB Launches Joint Evaluation with Mitsubishi Chemical – Ammonia Energy Association. [2022-07-28]. （原始內容存檔於2022-05-19）（en-US）.

參見[編輯]

[1] NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY IUPAC Recommendations 2005 (PDF). [2021-04-09]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-03-28）.

[2] Gases – Densities. [3 March 2016]. （原始內容存檔於2006-03-02）.

[3] Yost, Don M. Ammonia and Liquid Ammonia Solutions. Systematic Inorganic Chemistry. READ BOOKS. 2007: 132 [2021-04-09]. ISBN 978-1-4067-7302-6. （原始內容存檔於2021-04-12）.

[4] Blum, Alexander. On crystalline character of transparent solid ammonia. Radiation Effects and Defects in Solids. 1975, 24 (4): 277. doi:10.1080/00337577508240819.

[hellochem.com-5] 5.0 ^5.1 ^5.2 ^5.3 氨;氨气;ammonia. 化工引擎. [2008-05-06]. ^{[失效連結]}

[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).

[b1-8] 8.0 ^8.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A22. ISBN 978-0-618-94690-7.

[sigma-9] 9.0 ^9.1 來源：Sigma-Aldrich Co., Ammonia （20 July 2013查閱）.

[IDLH-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：ㄢ，音同「安」

[12] University, Lehigh. Electrochemically-produced ammonia could revolutionize food production. phys.org. [2022-07-28]. （原始內容存檔於2022-07-28）（English）.

[13] A physical catalyst for the electrolysis of nitrogen to ammonia | ORNL. www.ornl.gov. [2022-07-28] （English）.

[14] Kuganathan, Navaratnarajah; Hosono, Hideo; Shluger, Alexander L.; Sushko, Peter V. Enhanced N 2 Dissociation on Ru-Loaded Inorganic Electride. Journal of the American Chemical Society. 2014-02-12, 136 (6). ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja410925g （English）.

[15] Hara, Michikazu; Kitano, Masaaki; Hosono, Hideo. Ru-Loaded C12A7:e – Electride as a Catalyst for Ammonia Synthesis. ACS Catalysis. 2017-04-07, 7 (4). ISSN 2155-5435. doi:10.1021/acscatal.6b03357 （English）.

[16] Kitano, Masaaki; Kujirai, Jun; Ogasawara, Kiya; Matsuishi, Satoru; Tada, Tomofumi; Abe, Hitoshi; Niwa, Yasuhiro; Hosono, Hideo. Low-Temperature Synthesis of Perovskite Oxynitride-Hydrides as Ammonia Synthesis Catalysts. Journal of the American Chemical Society. 2019-12-26, 141 (51). ISSN 0002-7863. doi:10.1021/jacs.9b10726 （English）.

[17] Ajinomoto Co., Inc., UMI, and Tokyo Institute of Technology Professors Establish New Company to implement the World’s First On-Site Production of Ammonia.-- Targeting low-cost, stable supply of amino acids and other fermentation materials, and their applications in agricultural fertilizers --. presscenter | Ajinomoto Group | Ajinomoto Co., Inc., UMI, and Tokyo Institute of Technology Professors Establish New Company to implement the World’s First On-Site Production of Ammonia.-- Targeting low-cost, stable supply of amino acids and other fermentation materials, and their applications in agricultural fertilizers --. [2022-07-28] （English）.

[18] Tsubame BHB Launches Joint Evaluation with Mitsubishi Chemical – Ammonia Energy Association. [2022-07-28]. （原始內容存檔於2022-05-19）（en-US）.

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閱論編氮化合物
氫化物及其衍生物	NH NH₃ NH₅ N₂H₂ N₃H₃ N₂H₄ N₃H₅ N₄H₄ NH+ 4 N₂H+ 5 N₂H2+ 6 NH- 2 N₂H- 3
氧化物	N₂O NO (NO)₂ N₂O₃ NO₂ N₂O₄ N₂O₅ NO₃ N₄O N₄O₂ N(NO₂)₃
無機酸和鹽	HNO H₂N₂O₂ N₂O₂^2- H₄N₂O₄ HNO₂ NO₂^- HOONO HNO₃ NO₃^- NO₄^3- HNO₄ HN₃ N₃⁻ N₅⁻（英語：Pentazolate） HCN CN^- HOCN HNCO OCN^- HSCN SCN^-
擬鹵素	(CN)₂ (OCN)₂ (SCN)₂ (SeCN)₂ (CS₂N₃)₂
鹵化物	NF NF₂ NF₃ NF₅ NCl₃ NBr₃ NI₃ N₂F₄
含氮有機物	NR₃ >C=NR -CONR₂ -CN H₂NCN CH₂N₂ -NO -NO₂
其它	NOCl NOF NOCN NO₂Cl NO₂F H₂NCN

氨

目次

製法[編輯]

實驗室製取[編輯]

氮化物製法[編輯]

工業合成氨[編輯]

鑑定[編輯]

氨水[編輯]

用途[編輯]

反應[編輯]

絡合反應[編輯]

氧化還原[編輯]

酸鹼中和[編輯]

有機反應[編輯]

液氨[編輯]

備注[編輯]

參見[編輯]

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氨
File:Ammonia-dimensions-from-Greenwood&Earnshaw-2D.svg
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首選IUPAC名 Ammonia ^[1]
系統IUPAC名 Azane
別名	氮烷、阿摩尼亞
識別
CAS號	7664-41-7 ^checkY
PubChem	222
ChemSpider	217
SMILES	N
InChI	1/H3N/h1H3
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	0.86 kg/m³ (1.013 bar ，沸點) 0.769 kg/m³ (STP)^[2] 0.73 kg/m³ (1.013 bar， 15℃) 681.9 kg/m³ （−33.3℃ ，液態）^[3] 817 kg/m³ （−80℃ ，無色固體）^[4] 參見氨性質表（英語：Ammonia (data page)）
熔點	−77.73 °C（−107.91 °F；195.42 K）^[5]
沸點	−33.34 °C（−28.01 °F；239.81 K）^[5]
溶解性（水）	1:700 (0℃,100kPa)
溶解性	可溶於氯仿、乙醚、乙醇和甲醇
pK_a	32.5 (−33℃),^[6] 10.5 (DMSO)
pK_b	4.75 (與水反應)^[5]
黏度	10.07 µPa·s (25℃)^[7] 0.276 mPa·s (−40℃)
結構
分子構型	三角錐
偶極矩	1.42 D
熱力學
Δ_fH_m^⦵_298K	−46 kJ·mol⁻¹^[8]
S^⦵_298K	193 J·mol⁻¹·K⁻¹^[8]
危險性
GHS危險性符號《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中腐蝕性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有毒物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中對環境有害物質的標籤圖案^[9]
GHS提示詞	Danger
H-術語	H290, H301, H311, H314, H330, H334, H336, H360, H362, H373, H400
P-術語	P202, P221, P233, P261, P263, P271, P273, P280, P305+351+338, P310^[9]
NFPA 704	File:NFPA 704.svg 1 3 0
爆炸極限	15–28%
允許暴露限值	50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL)
致死量或濃度：
LD₅₀（中位劑量）	0.015 mL/kg (人類口服)
LC₅₀（中位濃度）	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 (貓， 1 hr) 2000 ppm (小鼠， 4 hr) 4230 ppm (小鼠， 1 hr)^[10]
LC_Lo（最低）	5000 ppm (哺乳動物， 5 min) 5000 ppm (人類， 5 min)^[10]
相關物質
其他陰離子	一水合氨 (NH₃H₂O)
其他陽離子	銨 (NH₄⁺)
相關氫化物	氯化銨 (NH₄Cl)、磷化氫、砷化氫、銻化氫、鉍化氫
相關化學品	肼、疊氮酸、鹽酸羥胺、氯胺
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

氨

製法[編輯]

實驗室製取[編輯]

氮化物製法[編輯]

工業合成氨[編輯]

鑑定[編輯]

氨水[編輯]

用途[編輯]

反應[編輯]

絡合反應[編輯]

氧化還原[編輯]

酸鹼中和[編輯]

有機反應[編輯]

液氨[編輯]

備注[編輯]

參見[編輯]

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