氨氣

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氨氣，Ammonia， NH3，無色氣體。有強烈的刺激氣味。密度 0.7710。相對密度0.5971（空氣=1.00）。易被液化成無色的液體。在常溫下加壓即可使其液化（臨界溫度132.4℃，臨界壓力11.2兆帕，即112.2大氣壓）。沸點-33.5℃。也易被固化成雪狀固體。熔點-77.75℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高溫時會分解成氮氣和氫氣，有還原作用。有催化劑存在時可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、銨鹽和胺類等?？捎傻蜌渲苯雍铣啥频?，能灼傷皮膚、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入過多，能引起肺腫脹，以至死亡 

氮原子有5個價電子，其中有3個未成對，當它與氫原子化合時，每個氮原子可以和3個氫原子通過極性共價鍵結(jié)合成氨分子，氨分子里的氮原子還有一個孤對電子。氨分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐型，極性分子

。

物理性質(zhì)

相對分子質(zhì)量 17.031 [1] 

氨氣在標準狀況下的密度為0.771g/L

臨界點132.4℃

蒸汽壓 506.62kPa(4.7℃)

熔點-77.7℃;沸點-33.5℃

溶解性：極易溶于水(1:700)

相對密度(水)0.82(-79℃)

相對密度(空氣)0.5971

自燃點651.1℃

臨界壓力11.2mPa

臨界體積72.47cm3/mol

臨界密度0.235g/cm3

臨界壓縮系數(shù)0.242

液體熱膨脹系數(shù),25℃時 0.0025 1/℃

表面張力,25℃時 19.75×10-3 N/m，19.75dyn/cm

汽化熱,沸點下 1336.97kj/kg，574.9BTU/1b

熔化熱,熔點下 332.16kj/kg，142.83BTU/1b

氣體定壓比熱容cp，25℃時 2.112kj/(kg* k)，0.505BTU/(1b·R)

氣體定容比熱容cp，25℃時 1.624kj/(kg* k)，0.388BTU/(1b·R)

氣體比熱容比,cp/cv 1.301

氣體摩爾熵,25℃時 192.67j/(mol*k )

氣體摩爾生成焓,25℃時 -45.9kj/mol

氣體黏度，25℃時 101.15×10-7Pa *s，101.15μP

液體黏度 ，25℃時 0.135mPa *s，0.082cp

燃燒熱，25℃(77oF)氣態(tài)時 18603.1kj/kg，7999.3BTU/1b

空氣中爆炸低限含量16.1%( φ )

空氣中爆炸高限含量25%( φ )

化學性質(zhì)

（1）跟水反應(yīng)

氨在水中的反應(yīng)可表示為：NH3+H2O=NH3·H2O [2] 

一水合氨不穩(wěn)定受熱分解生成氨和水

氨水在中學化學實驗中三應(yīng)用

①用蘸有濃氨水的玻璃棒檢驗HCl等氣體的存在

②實驗室用它與鋁鹽溶液反應(yīng)制氫氧化鋁

③配制銀氨溶液檢驗有機物分子中醛基的存在。

（2）跟酸反應(yīng)

NH3+HNO3===NH4NO3

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4

NH3+HCl===NH4Cl

3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4

NH3+CH3COOH===CH3COONH4

NH3+CO2+H2O===NH4HCO3

（3）在純氧中燃燒

4NH3+3O2==點燃==2N2+6H2O

（4）催化氧化

4NH3+5O2=催化劑加熱=4NO+6H2O

該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，是工業(yè)制硝酸的第一步。

（5）與碳的反應(yīng)

NH3+C=加熱=HCN+H2(劇毒氰化氫)

（6）液氨的自偶電離

液氨的自偶電離為：

2NH3==（可逆）NH2+ NH4K=1.9×10^-30(223K)

（7）取代反應(yīng)

取代反應(yīng)的一種形式是氨分子中的氫被其他原子或基團所取代，生成一系列氨的衍生物。另一種形式是氨以它的氨基或亞氨基取代其他化合物中的原子或基團，例如：

COCl2+4NH3==CO(NH2)2+2NH4Cl

HgCl2+2NH3==Hg(NH2)Cl+NH4Cl

這種反應(yīng)與水解反應(yīng)相類似，實際上是氨參與的復分解反應(yīng)，故稱為氨解反應(yīng)。

（8）與水、二氧化碳

NH3+H2O+CO2==NH4HCO3

此反應(yīng)可逆，碳酸氫銨受熱會分解

NH4HCO3=（加熱）=NH3+CO2+H2O

（9）與氧化物反應(yīng)

3CuO+2NH3==加熱==3Cu+3H2O+N2

這是一個氧化還原反應(yīng)，采用氨氣與氧化銅共熱，體現(xiàn)了氨氣的還原性。

（10）氨水（NH3·H2O）對大部分物質(zhì)沒有腐蝕性，但可腐蝕許多金屬，在有水汽存在的條件下對銅、銀等金屬有腐蝕性，一般若用鐵桶裝氨水，鐵桶應(yīng)內(nèi)涂瀝青。

（11）NH3能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兯{。 電離方程式在水中產(chǎn)生少量氫氧根離子，呈弱堿性。

氨氣制法

工業(yè)制法

工業(yè)上氨是以哈伯法通過N2和H2在高溫高壓和催化劑存在下直接化合而制成：

工業(yè)上制氨氣

N2+3H2==高溫高壓催化劑===2NH3（可逆反應(yīng)）

△rHθ =-92.4kJ/mol

工業(yè)制備流程

工業(yè)制氨絕大部分是在高壓、高溫和催化劑存在下由氮氣和氫氣合成制得。氮氣主要來源于空氣；氫氣主要來源于含氫和一氧化碳的合成氣（純氫也來源于水的電解）。由氮氣和氫氣組成的混合氣即為合成氨原料氣。從燃料化工來的原料氣含有硫化合物和碳的氧化物，它們對于合成氨的催化劑是有毒物質(zhì)，在氨合成前要經(jīng)過凈化處理。

1、哈伯法制氨： 

　　高溫高壓 

　　N2(g)+3H2(g)========2NH3(g)（可逆反應(yīng)） △rHθ=-92.4kJ/mol

催化劑

2、天然氣制氨 [3]  ：天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮氫混合氣，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1%～0.3%（體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為3的純凈氣，經(jīng)壓縮機壓縮而進入氨合成回路，制得產(chǎn)品氨。以石腦油為原料的合成氨生產(chǎn)流程與此流程相似。

3、重質(zhì)油制氨 [3]  ：重質(zhì)油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產(chǎn)過程比天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法簡單，但需要有空氣分離裝置?？諝夥蛛x裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化，氮用于氨合成原料。

4、煤（焦炭）制氨 [3]  ：煤直接氣化(見煤氣化)有常壓固定床間歇氣化、加壓氧－蒸汽連續(xù)氣化等多種方法。例如早期的哈伯－博施法合成氨流程，以空氣和蒸汽為氣化劑，在常壓、高溫下與焦炭作用，制得含(CO+H2)/N2摩爾比為3.1～3.2的煤氣，稱為半水煤氣。半水煤氣經(jīng)洗滌除塵后，去氣柜，經(jīng)過一氧化碳變換，并壓縮到一定壓力后，用加壓水洗滌除去二氧化碳，再進一步用壓縮機壓縮后用銅氨液進行洗滌，以除去少量一氧化碳、二氧化碳，然后送去合成氨。

實驗制備

氨氣

[2]  實驗室，氨常用銨鹽與堿作用或利用氮化物易水解的特性制備：2NH4Cl（固態(tài)） + Ca(OH)2（固態(tài)）===2NH3↑+ CaCl2 + 2H2O

Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑

實驗室快速制得氨氣的方法

用濃氨水加固體NaOH制備氨氣

銨鹽是氨與酸作用得到銨鹽 [1]  ，銨鹽是由銨根離子(NH4+)和酸根離子組成的化合物。一般為無色晶體，易溶于水，是強電解質(zhì)。從結(jié)構(gòu)來看，NH4+離子和Na+離子是等電子體。NH4+離子的半徑比Na+離子的大，而且接近于K+離子，一般銨鹽的性質(zhì)也類似于鉀鹽，如溶解度，一般易溶，易成礬。銨鹽和鉀鹽是同晶型等，在化合物分類中常把銨鹽和堿金屬鹽歸為一類。

1.水解

因為氨是弱堿，銨鹽是弱堿強酸鹽或弱堿弱酸鹽，前者水解后溶液顯酸性：

NH4++H2O== NH3·H2O+H+

2.受熱分解

所有的銨鹽加熱后都能分解，其分解產(chǎn)物與對應(yīng)的酸以及加熱的溫度有關(guān)。分解產(chǎn)物一般為氨和相應(yīng)的酸。如果酸具有氧化性，則在加熱條件下，氧化性酸和產(chǎn)物氨將進一步反應(yīng)，使NH3氧化為N2或其氧化物：

碳酸氫銨最易分解，分解溫度為30℃：

氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫。這兩種氣體在冷處相遇又可化合成氯化銨。

硝酸銨受熱分解的產(chǎn)物隨溫度的不同而不同。加熱溫度較低時，分解生成硝酸和氨氣：

溫度再高時，產(chǎn)物又有不同；在更高的溫度或撞擊時還會因分解產(chǎn)物都呈氣體而爆炸。

硫酸銨要在較高的溫度才分解成NH3和相應(yīng)的硫酸。強熱時，還伴隨有氨被硫酸氧化的副反應(yīng)，所以產(chǎn)物就比較復雜。

3.跟堿反應(yīng)放出氨氣

實驗室里就是利用此反應(yīng)來制取氨，同時也利用這個性質(zhì)來檢驗銨離子的存在。

噴泉實驗

在常溫，常壓下，一體積的水中能溶解700體積的氨。

在干燥的圓底燒瓶里充滿氨氣，用帶有玻璃管和滴管（滴管里預先吸入水）的塞子塞緊瓶口。立即倒置燒瓶，使玻璃管插入盛水的燒杯里（水里事先加入少量的酚酞試液），把實驗裝置裝好后。打開橡皮管的夾子，擠壓滴管的膠頭，使少量的水進入燒瓶。觀察現(xiàn)象。

實驗的基本原理是使燒瓶內(nèi)外在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強差，利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內(nèi)，在尖嘴導管口形成噴泉。

氨氣檢驗

方法一：

用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍證明有氨氣。

方法二：

用玻璃棒蘸濃鹽酸或者濃硝酸靠近，產(chǎn)生白煙，證明有氨氣。

　　方法三：

　　氨氣報警器等檢測儀表可以定量測量空氣中氨氣的濃度。

氨氣的危害

臨床表現(xiàn)

吸入的危害表現(xiàn)　

氨的刺激性是可靠的有害濃度報警信號。但由于嗅覺疲勞，長期接觸后對低濃度的氨會難以察覺。吸入是接觸的主要途徑，吸入氨氣后的中毒表現(xiàn)主要有以下幾個方面 [4]  。

輕度吸入氨中毒表現(xiàn)有鼻炎、咽炎、喉痛、發(fā)音嘶啞。氨進入氣管、支氣管會引起咳嗽、咯痰、痰內(nèi)有血。嚴重時可咯血及肺水腫，呼吸困難、咯白色或血性泡沫痰，雙肺布滿大、中水泡音。患者有咽灼痛、咳嗽、咳痰或咯血、胸悶和胸骨后疼痛等。

急性吸入氨中毒的發(fā)生多由意外事故如管道破裂、閥門爆裂等造成。急性氨中毒主要表現(xiàn)為呼吸道粘膜刺激和灼傷。其癥狀根據(jù)氨的濃度、吸入時間以及個人感受性等而輕重不同。

急性輕度中毒：咽干、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、咳痰，胸悶及輕度頭痛，頭暈、乏力，支氣管炎和支氣管周圍炎。

急性中度中毒：上述癥狀加重，呼吸困難，有時痰中帶血絲，輕度發(fā)紺，眼結(jié)膜充血明顯，喉水腫，肺部有干濕性噦音。

急性重度中毒：劇咳，咯大量粉紅色泡沫樣痰，氣急、心悸、呼吸困難，喉水腫進一步加重，明顯發(fā)紺，或出現(xiàn)急性呼吸窘迫綜合癥、較重的氣胸和縱隔氣腫等。

嚴重吸入中毒：可出現(xiàn)喉頭水腫、聲門狹窄以及呼吸道粘膜脫落，可造成氣管阻塞，引起窒息。吸入高濃度的氨可直接影響肺毛細血管通透性而引起肺水腫，可誘發(fā)驚厥、抽搐、嗜睡、昏迷等意識障礙。個別病人吸入極濃的氨氣可發(fā)生呼吸心跳停止。

皮膚和眼睛接觸的危害表現(xiàn)　

低濃度的氨對眼和潮濕的皮膚能迅速產(chǎn)生刺激作用。潮濕的皮膚或眼睛接觸高濃度的氨氣能引起嚴重的化學燒傷。急性輕度中毒：流淚、畏光、視物模糊、眼結(jié)膜充血。

皮膚接觸可引起嚴重疼痛和燒傷，并能發(fā)生咖啡樣著色。被腐蝕部位呈膠狀并發(fā)軟，可發(fā)生深度組織破壞。

高濃度蒸氣對眼睛有強刺激性，可引起疼痛和燒傷，導致明顯的炎癥并可能發(fā)生水腫、上皮組織破壞、角膜混濁和虹膜發(fā)炎。輕度病例一般會緩解，嚴重病例可能會長期持續(xù)，并發(fā)生持續(xù)性水腫、疤痕、永久性混濁、眼睛膨出、白內(nèi)障、眼瞼和眼球粘連及失明等并發(fā)癥。多次或持續(xù)接觸氨會導致結(jié)膜炎。

急救措施

清除污染　

如果患者只是單純接觸氨氣，并且沒有皮膚和眼的刺激癥狀，則不需要清除污染。假如接觸的是液氨，并且衣服已被污染，應(yīng)將衣服脫下并放入雙層塑料袋內(nèi)。

如果眼睛接觸或眼睛有刺激感，應(yīng)用大量清水或生理鹽水沖洗20min以上。如患者戴有隱形眼鏡，又容易取下并且不會損傷眼睛的話，應(yīng)取下隱形眼鏡。

對接觸的皮膚和頭發(fā)用大量清水沖洗15min以上。沖洗皮膚和頭發(fā)時要注意保護眼睛 [5]  。

病人復蘇　

應(yīng)立即將患者轉(zhuǎn)移出污染區(qū)，至空氣新鮮處，對病人進行復蘇三步法（氣道、呼吸、循環(huán)）。

氣道：保證氣道不被舌頭或異物阻塞。

呼吸：檢查病人是否呼吸，如無呼吸可用袖珍面罩等提供通氣。

循環(huán)：檢查脈搏，如沒有脈搏應(yīng)施行心肺復蘇。

初步治療　

氨中毒無特效解毒藥，應(yīng)采用支持治療。

如果接觸濃度≥500ppm，并出現(xiàn)眼刺激、肺水腫的癥狀，應(yīng)立即就醫(yī)。

對氨吸入者，應(yīng)給濕化空氣或氧氣。如有缺氧癥狀，應(yīng)給濕化氧氣。

如果呼吸窘迫，應(yīng)考慮進行氣管插管。

如皮膚接觸氨，會引起化學燒傷，可按熱燒傷處理：適當補液，給止痛劑，維持體溫，用消毒墊或清潔床單覆蓋傷面。如果皮膚接觸高壓液氨，要注意凍傷。

誤服者給飲牛奶，有腐蝕癥狀時忌洗胃 [5]  。

泄漏應(yīng)急處置措施

氨對人體生理的影響氨無色具有強烈的刺激臭味，對人體有較大的毒性。氨氣慢性中毒會引起慢性氣管炎、肺氣腫等呼吸系統(tǒng)病，急性氨中毒反映在咳嗽不止、憋氣等。

(1)少量泄漏。

撤退區(qū)域內(nèi)所有人員。防止吸入蒸氣，防止接觸液體或氣體。處置人員應(yīng)使用呼吸器。禁止進入氨氣可能匯集的局限空間，并加強通風。只能在保證安全的情況下堵漏。泄漏的容器應(yīng)轉(zhuǎn)移到安全地帶，并且僅在確保安全的情況下才能打開閥門泄壓。可用砂土、蛭石等惰性吸收材料收集和吸附泄漏物。收集的泄漏物應(yīng)放在貼有相應(yīng)標簽的密閉容器中，以便廢棄處理。

(2)大量泄漏。

疏散場所內(nèi)所有未防護人員，并向上風向轉(zhuǎn)移。泄漏處置人員應(yīng)穿上全封閉重型防化服，佩戴好空氣呼吸器，在做好個人防護措施后，用噴霧水流對泄漏區(qū)域進行稀釋。通過水槍的稀釋，使現(xiàn)場的氨氣漸漸散去，利用無火花工具對泄漏點進行封堵。

向當?shù)卣?ldquo;119”及當?shù)丨h(huán)保部門、公安交警部門報警，報警內(nèi)容應(yīng)包括事故單位；事故發(fā)生的時間、地點、化學品名稱和泄漏量、危險程度；有無人員傷亡以及報警人姓名、電話。

禁止接觸或跨越泄漏的液氨，防止泄漏物進入陰溝和排水道，增強通風。場所內(nèi)禁止吸煙和明火。在保證安全的情況下，要堵漏或翻轉(zhuǎn)泄漏的容器以避免液氨漏出。要噴霧狀水，以抑制蒸氣或改變蒸氣云的流向，但禁止用水直接沖擊泄漏的液氨或泄漏源。防止泄漏物進入水體、下水道、地下室或密閉性空間。禁止進入氨氣可能匯集的受限空間。清洗以后，在儲存和再使用前要將所有的保護性服裝和設(shè)備清洗消毒 [5]  。

火災應(yīng)急處置措施

在貯存及運輸使用過程中，如發(fā)生火災應(yīng)采取以下措施：

（1）報警：迅速向當?shù)?19消防、政府報警。報警內(nèi)容應(yīng)包括：事故單位；事故發(fā)生的時間、地點、化學品名稱、危險程度；有無人員傷亡以及報警人姓名、電話。

（2）隔離、疏散、轉(zhuǎn)移遇險人員到安全區(qū)域，建立500m左右警戒區(qū)，并在通往事故現(xiàn)場的主要干道上實行交通管制，除消防及應(yīng)急處理人員外，其他人員禁止進入警戒區(qū)，并迅速撤離無關(guān)人員。

（3）消防人員進入火場前，應(yīng)穿著防化服，佩戴正壓式呼吸器。氨氣易穿透衣物，且易溶于水，消防人員要注意對人體排汗量大的部位，如生殖器官、腋下、肛門等部位的防護。

（4）小火災時用干粉或CO2滅火器，大火災時用水幕、霧狀水或常規(guī)泡沫。

（5）儲罐水災時，盡可能遠距離滅火或使用遙控水槍或水炮撲救。

（6）切勿直接對泄漏口或安全閥門噴水，防止產(chǎn)生凍結(jié)。

（7）安全閥發(fā)出聲響或變色時應(yīng)盡快撤離，切勿在儲罐兩端停留 [5]  。

職業(yè)危害預防措施

（1）氨作業(yè)工人應(yīng)進行作業(yè)前體檢，患有嚴重慢性支氣管炎、支氣管擴張、哮喘以及冠心病者不宜從事氨作業(yè)。

（2）工作時應(yīng)選用耐腐蝕的工作服、防堿手套、眼鏡、膠鞋、防毒口罩，防毒口罩應(yīng)定期檢查，以防失效。

（3）在使用氨水作業(yè)時，應(yīng)隨身備有清水，以防萬一；在氨水運輸過程中，應(yīng)隨身備有3%硼酸液，以備急救沖洗；配制一定濃度氨水時，應(yīng)戴上風鏡；使用氨水時，作業(yè)者應(yīng)在上風處，防止氨氣刺激面部；操作時要嚴禁用手揉擦眼睛，操作后洗凈雙手。

（4）預防皮膚被污染，可選用硼酸油膏。

（5）配備良好的通風排氣設(shè)施、合適的防爆、滅火裝置。

（6）工作場所禁止飲食、吸煙、禁止明火、火花。

（7）應(yīng)急救援時，必須佩帶空氣呼吸器。

（8）發(fā)生泄漏時，將泄漏鋼瓶的滲口朝上，防止液態(tài)氨溢出。

（9）加強生產(chǎn)過程的密閉化和自動化，防止跑、冒、滴、漏。

（10）使用、運輸和貯存時應(yīng)注意安全，防止容器破裂和冒氣。