氨

氨（Ammonia，或称氨气、无水氨，曾音译作氩、阿摩尼亚，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单位体积水可溶解700倍体积的氨。氨对地球上的生物相当重要，是所有食物和肥料的重要成分。氨也是很多药物和商业清洁用品直接或间接的组成部分，具有腐蚀性等危险性质。

由于氨有广泛的用途，成为世界上产量最多的无机化合物之一，约八成用于制作化肥。2006年，氨的全球产量估计为1.465亿吨，主要用于制造商业清洁产品。

氨可以提供孤电子对，所以也是路易斯碱。

## 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+ + 2HgI42− + 4OH− → HgO·Hg(NH2)I + 7I− + 3H2O

## 氨水

氨水（NH3(aq)，也常写成 NH4OH）又称为阿摩尼亚水，指氨的水溶液，有强烈刺鼻气味，具弱碱性。

氨水中，氨气分子发生微弱水解生成氢氧根离子及铵根离子。“氢氧化铵”事实上并不存在，只是对氨水溶液中的离子的描述，并无法从溶液中分离出来。

氨的在水中的电离可以表示为：

$$NH3*H2O = {NH4}^{+} + OH-$$

反应平衡常数$K_b=1.8 \times 10^{-5}$。

1M氨水的pH值为11.63，大约有0.42%的NH3变为NH4+。

氨水是实验室中氨的常用来源。它可与含铜(II)离子的溶液作用生成深蓝色的配合物，也可用于配置银氨溶液等分析化学试剂。

## 用途

- 氨水可被土中的土壤胶体吸附和被作物吸收，无残留物质，适用于各种土壤和作物。
- 由于氨拥有强烈的刺激性气味，在医疗方面，会用少量易于挥发的氨作为使人清醒的吸入剂。
- 生产硝酸
- 玻璃清洁剂
- 有八成的氨生产氮肥
- 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，代号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+等发生错合，生成错合物：

$$Ag+ + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+$$

$${Cu}^{2+} + 4NH3 = {[Cu(NH3)4]}^{2+}$$

### 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：

$$2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl$$

### 酸碱中和

氨是带弱碱性的，会和酸发生酸碱中和反应。例：HNO3+NH3→NH4NO3

氨与强酸反应，生成的盐大多为弱酸性。氨与弱酸（如乙酸）反应，盐则为中性。

酸碱中和是放热反应。

### 有机反应

氨分子的氮上有一对孤对电子，而且带部分负电荷，因此氨具有亲核性。换言之，氨是个亲核试剂，因此可与亲电体反应。

例如，氨与卤代烃发生双分子亲核取代反应生成胺。该反应又称氨解反应。

RX + NH3 → RNH2+ HX

又如，氨跟酰氯发生亲核酰基取代反应，生成酰胺。

## 液氨

液氨（NH3）指的是液态的氨，为工业上氨气的主要储存形式。是一种常用的非水溶剂和致冷剂，也是除了水以外最常用的无机溶剂。不过由于它的挥发性和腐蚀性，液氨在储存和运输时发生事故的几率也相当高。

## 基本资料

- 域：氨的结构式
- 域：氨的空间填充模型
- IUPACName：Ammonia
- SystematicName：Azane
- 其他名称：氮烷、阿摩尼亚
- CASNo：7664-41-7
- PubChem：222
- ChemSpiderID：217
- 3D模型（JSmol）：N
- InChI：1/H3N/h1H3
- RTECS：BO0875000
- InChIKey：QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYAF
- ChEMBL：1160819
- UNII：5138Q19F1X
- EINECS：231-635-3
- UNNumber：1005
- KEGG：D02916
- MeSHName：Ammonia
- ChEBI：16134
- StdInChI：1S/H3N/h1H3
- StdInChIKey：QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N
- Beilstein：3587154
- Gmelin：79
- 化学式：NH3
- MolarMass：17.0306
- 外貌：具有非常刺鼻的气味的无色气体
- 密度：0.86 kg/m3 (1.013 bar，沸点)、0.769 kg/m3 (STP)、0.73 kg/m3 (1.013 bar， 15℃)、681.9 kg/m3 （−33.3℃，液态）、817 kg/m3 （−80℃，无色固体）、参见氨性质表
- MeltingPt：-77.73°C
- BoilingPt：-33.34°C
- 水溶性：1:700 (0℃,100kPa)
- SolubleOther：可溶于氯仿、乙醚、乙醇和甲醇
- pKa：32.5 (−33℃),、10.5 (DMSO)
- pKb：4.75 (与水反应)
- Viscosity：10.07 µPa·s (25℃)、0.276 mPa·s (−40℃)
- MolShape：三角锥
- Dipole：1.42 D
- DeltaHf：−46 kJ·mol−1
- 熵：193 J·mol−1·K−1
- GHSSignalWord：Danger
- PPhrases：202
- ExternalSDS： ICSC 0414 (anhydrous)
- NFPA-H：3
- NFPA-F：1
- NFPA-R：0
- NFPA-S：COR
- FlashPtC：132
- AutoignitionPtC：651
- ExploLimits：15–28%
- 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
- 小写字母：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)
- OtherAnions：一水合氨 (NH3H2O)
- OtherCations：铵 (NH4+)
- OtherFunctn：氯化铵 (NH4Cl)、磷化氢、砷化氢、锑化氢、铋化氢
- OtherCpds：肼、叠氮酸、盐酸羟胺、氯胺
- 类型：氢化物