氨是氮的最重要化合物之一。在工业上氨的制备是用氮气和氢气在高温高压和催化剂存在下合成的。在实验室中通常用铵盐和碱的反应来制备少量氨气。
氨是一种有刺激臭的无色气体。它在常温下很容易被加压液化。氨有较大的蒸发热(在沸点时为23.6kJ·mol-1),因此,常用它来作冷冻机的循环致冷剂。氨分子具有极性,液氨的分子间存在着强的氢键,故在液氨中存在缔合分子。液氨的介电常数(在239K时,~22),比水(在298K,81)低得多,是有机化合物的较好溶剂,对于离子型的无机物则是不良溶剂。液氨的自电离如下:
2NH3 ⇋NH4++NH2- K=1.9×10(-30次方)(223K)
正电性金属在液氨中的活性比在水中低,很浓的碱金属液氨溶液是强还原剂,可与溶于液氨的物质发生均相的氧化还原反应。
氨的主要化学性质有以下几方面:
(1)还原性:氨能还原多种氧化剂。常温下,氨在水溶液中能被许多强氧化剂(Cl2、H2O2、KMnO4等)所氧化,例如:
3Cl2+2NH3=N2+6HCl
若Cl2过量则得NCl3。
3Cl2+NH3=NCl3+3HCl
(2)取代反应:取代反应的一种形式是氨分子中的氢被其它原子或基团所取代,生成一系列氨的衍生物。如氨基-NH2的衍生物,亚氨基的衍生物或氮化物。
取代反应的另一种形式是氨以它的氨基或亚氨基取代其它化合物中的原子或基团,例如:
HgCl2+2NH3=Hg(NH2)Cl↓+NH4Cl
COCl2+4NH3=CO(NH2)2+2NH4Cl
(光气) (尿素)
这种反应与水解反应相类似,实际上是氨参与的复分解反应,称为氨解反应。
(3)易形成配合物:氨中氮原子上的孤电子对能与其它离子或分子形成共价配键。如Ag(NH3)2+和BF3·NH3都是以NH3为配体的配合物。
(4)弱碱性:氨与水反应实质上就是氨作为路易土碱和水所提供的质子以配位键相结合。
:NH3+H2O ⇋NH4++OH- K=1.8×10(-5次方)
不过氨溶解于水中主要形成水合分子,只有一小部分(1mol·L-1,氨分子中只有0.004mol·L-1)发生如上式的电离作用,所以氨的水溶液显弱碱性。