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氨

铜臭 / 2022-07-25

(i)制备煤由太古时代的生物生成，共中含有1- -2%的佩。在炼焦和煤气工业中，干儒煤的时候，氮即以氨和铁盐的形式析出，为水所吸收，得“煤气水”或称“氨水”。煤气水在加入石灰后，加热即放出氨。通常将所得的氨通入碗酸中，生成硫酸銨(NH₄)₂SO₄分出硫酸銨晶体，再使之与石灰共热即得纯净的氨。

在第一次世界夫战以前，煤气水直是制取氨的唯一来源。后来发明了氮和氢直接合成氨的方法，其反应式为

N₂+3H₂⇔2NH Q=22千卡

这个反应是放热反应，也是可迹反应。由方程式可見，气体在反应前的体积是反应后的二倍。根据平衡的移动理喻(8-5、6节)，由元素合成氨的有利条件应是尽可能低的温度和尽可能高的压力。图13-1 即表示在上列方程式所表示的反应到达平衡时温度和压力对于氨合成量的关系。由图可见，只有在比較低的溫度和高的压力下，才有利于氨的生成。但是，温度低，反应速度就小，因此，平衡的到达如此之慢，以致这个反应根本談不上有实际应用价值。相反地，升高温度，平衡到达較快，但体系中氦的含量又变得如此之少，致使这个反应不具有实用价值。最后，这个反应之所以能应用于实际生产，是由于有效催化剂的发展和使用。首先发现: H₂和N₂的混合气体在与鋨Os或釕Ru接触时，即使在約400°C,平衡也能很快地达到，这在原則上已程解决了有关氨合成上的平衡問题。除了稀貴的Os和Ru以外，随后又发现了一系列的其他合适的催化剂，其中金属铁(含0.5%Al₂O₂及0.5%K₂O)也有很高的催化效率。在催化剂的作用下，氨的合成一般在500°C和300大气压左右进行。增高压力可以提高产率，故有在 600-1000大气压进行合成的。但在这种情况下，氫会透过普通鋼板，故合成室必需用特种鉻鋼或厚壁錛氛制造。

氰氨化鈣CaCN₂是氨的另一来源。它是由氨与碳化鈣在1200°C时作用而制得

CaC₂+N₂=CaCN₂+C

以水汽处理，氰氨化鈣程水解而产生氨

CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃

現在工业生产的氰氨化钙皆直接用作肥料，极少用于氨的制备。

实驗室制备氨的方法是以强碱(一般为氫氧化鈣)分解銨盐，如氯化铵

2NH₄CI+Ca(OH)₂=CaCl₂+2NH₃+2H₂O

(ii)性质在氨分子里， H是与N的四个sp³杂化軌道中三个軌道键合(4-5节，图4-8),故分子呈三角雏形，氮原子位于顶上(图13-2)。由于氮的电负性敕氢为高，化合键虽为共价，但共享的电子对是倡向氮原子，因而整个分子具有很大的极性，偶极长为0.31Å。

氨是无色气体，具有特征的刺激臭味。当冷却到-33.4°C时即凝为液体，并在-77.7°C时凝为无色晶体。它的临界温度为133°C,临界压力为112大气压。液体氨在25°C时的蒸气压为9.90大气压，因此，在这个温度时，氨很容易被压成为液体。液体氨上面的压力降为一大气压时，氨即蒸发并使温度降至-33°C,蒸发热为每克分子5.64千卡。氨在水中的溶解度大于所有其他气体:在0°C时1体积水約吸收1200体积的氨;在20°C时，約吸收700体积。其浪溶液含25%的氨，比重为0.91。氨的水溶液常称为氨水。随着温度升高，氨的溶解度减小，因此，加热渡溶液时，氨即逸出，有时在实驗室中利用此法以制取少量的氨。放出的氨含有水蒸汽，可使其通过苏打石灰(石灰及苛性鈉的混合物)而得干燥的氨。

氨不与空气反应，但在純氧内燃燒，生成氮和水。

4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O Q=301千卡

在有鉑为接触剂时，这种氧化反应就进一步使氨变为氧化氮:

4NH₂+5O₂=4NO+6H₂O Q=215千卡

这个接触氧化作用是工业上从氨制造硝酸的基础。气体氨通过某些加热的氧化物，如CuO,也能被氧化为氮;气体氨与氯和溴可起强烈作用:

3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCI

氨在溶液内的氧化作用将在下节中討論。

氨的加合作用是很突出的。很多盐能吸收氨而生成秸晶形的氨合物，例如AgCl·3NH₃、 CaCl₂·8NH₃,CuSO₄·4NH₃等等。从其生成情况和稳定性看，氨合物是和結晶水合物相似的。这是可以理解的，因为氨与水都是极性很高的分子。在水溶液内，氨也与許多金屬离子形成氨格离子，如Ag(NH₃)₂⁺、Cu(NH₃)₄⁺⁺、Co(NH₃)₆⁺⁺⁺等等。

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