氨

氨（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。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

### 實驗室製取

加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物，可製得少量氨氣：

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

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：

$$NH3.H2O->[{\triangle}]NH3\uparrow+H2O$$

### 氮化物製法

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

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，僅此一項即占全球碳排放量的3%，消耗5%的天然氣，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及鋇-鈰催化劑催化氮氣與水的反應製得氨氣，此法已在日本投產使用。

## 鑑定

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+ + 2HgI42− + 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

### 絡合反應

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：

$$NH3 + H+ = {NH4}^{+}$$

NH3亦可與金屬離子如Ag+、Cu2+等發生錯合，生成錯合物：

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

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

### 氧化還原

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：

$4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O$(ΔHºr = –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。

$$4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O$$

可還原CuO為Cu：

$$2NH3 + 3CuO = N2 + 3H2O + 3Cu$$

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：

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

### 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，氨跟醯氯發生親核醯基取代反應，生成醯胺。

## 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。

## 基本資料

- 域：氨的結構式
- 域：氨的空間填充模型
- IUPACName：Ammonia
- SystematicName：Azane
- 其他名稱：氮烷、阿摩尼亞
- 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
- 化學式：NH3
- MolarMass：17.0306
- 外貌：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
- MeltingPt：-77.73°C
- BoilingPt：-33.34°C
- 水溶性：1:700 (0℃,100kPa)
- SolubleOther：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)
- Viscosity：10.07 µPa·s (25℃)、0.276 mPa·s (−40℃)
- MolShape：三角錐
- 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 (人類口服)
- REL：TWA 25 ppm (18 mg/m3) ST 35 ppm (27 mg/m3)
- IDLH：300 ppm
- 小寫字母：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 (貓， 1 hr)、2000 ppm (小鼠， 4 hr)、4230 ppm (小鼠， 1 hr)
- LCLo：5000 ppm (哺乳動物， 5 min)、5000 ppm (人類， 5 min)
- OtherAnions：一水合氨 (NH3H2O)
- OtherCations：銨 (NH4+)
- OtherFunctn：氯化銨 (NH4Cl)、磷化氫、砷化氫、銻化氫、鉍化氫
- OtherCpds：肼、疊氮酸、鹽酸羥胺、氯胺
- 類型：氫化物