金屬銨
金屬銨,是一種簡併態物質,也是一種電子化合物及超原子。当氢气與氨氣被充分压缩,经过相变后便会产生金屬銨[1]。但這種相態的銨無法於標準狀態下存在,標準狀態下銨僅能以離子或溶液相(aq)狀態存在。相關理論是基於銨與其他鹼金屬反應特性十分相近[1][2][3],而目前已知能於標準狀態下存在的金屬銨,只有與汞的合金,即銨汞齊[4][5]。
金屬銨 | |
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IUPAC名 Ammonium | |
识别 | |
CAS号 | 14798-03-9 |
ChEBI | 49783 |
性质 | |
化学式 | NH4· |
18.0385 g/mol g·mol⁻¹ | |
相关物质 | |
相关化学品 | 銨、氯化銨、銨鹽 |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
固态金屬銨是由銨根離子组成的晶体结构,电子脱离了分子轨道,表现为一般金属中的传导电子。
在高压下,浸在大量自由电子海中的铵离子可能会表现出类似于金属的性质,使得金屬銨得以穩定,如同金屬氫一般。冰巨星天王星与海王星的内部就可能存在这种“金屬銨”。[1][2][3]
存在可能性
銨根離子NH4+的性質與行為在許多方面都與金屬離子相同。這導致Ramsey[6]認為一價的金屬銨(NH4+離子浸泡在一個電子海)穩定在明顯低於一般絕緣體-金屬相變壓力[7]兆帕〜1011帕(105帕=1巴)的壓力。根據計算,從NH3和H2分子的混合物中的轉換金屬銨,發生在壓力小於2.5×1010帕[8],與物理学家尤金·維格納和Hillard Bell Huntington预测金屬氫的數值相當,由於該預測指出在250,000个大气压(约25GPa)下,氢原子失去对电子的束缚能力,呈现出金属性质[9],但由於此后的实验表明,对金屬氫压力的最初假設不足[10],因此,要產生金屬銨可能需要更高的壓力[8]。
在含氮的巨大氣體行星內部,若壓力足夠[1][2][3],則有可能出現金屬銨[11][12],如天王星和海王星[1][3]。
合金
金屬銨雖未能在標準大氣壓下(STP)存在,但其與汞的合金可以,1808年英國化學家漢弗里·戴維和瑞典化學家永斯·貝采利烏斯首次制取銨汞齊[14]。他們由電解氯化銨在汞陰極形成灰色、海綿狀的金屬性物質[15]。最近的研究顯示了結構的形式被假設成 H3N - Hg - H,這可能只溶解於汞為穩定的。若銨汞齊在室溫下接觸到水或酒精就容易分解:
網路文化
網路上經常出現所謂「超理」,用看似真實的理論描述不存在的事物。金屬銨曾被描述為「趙明毅用鉑電極電解熔融氯化銨,將陰極得到的氣體加1MPa壓並處於超低溫狀態,最終液氨與液氫相互化合,生成金屬銨」,但實際上該反應並不會生成任何金屬態物質。
化合物
經常有人談論其化合物,但多半是惡搞文化超理的作品,例如氫化銨、氧化銨等。
參考文獻
- Bernal, M. F. M.; Massey, H. S. W. . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1954-04-01, 114 (2) [2022-10-14]. Bibcode:1954MNRAS.114..172B. ISSN 0035-8711. doi:10.1093/mnras/114.2.172. (原始内容存档于2021-11-29) (英语).
- Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 编, , 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻译, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, 2001, ISBN 0-12-352651-5
- Stevenson, D. J. . Nature. 1975-11, 258 (5532) [2022-10-14]. Bibcode:1975Natur.258..222S. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/258222a0. (原始内容存档于2022-10-14) (英语).
- Prandtl, W.: Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius, zwei führende Chemiker aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1948
- Reedy, J. H. . Journal of Chemical Education. 1929-10, 6 (10) [2022-10-14]. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed006p1767. (原始内容存档于2022-10-18) (英语).
- Ramsey, W. H., Mon. Not. R. astr. Soc., 111, 427–447 (1951).
- Ross, M., J. chem. Phys., 56, 4651–4653 (1972).
- Bernal, M. J. M., and Massey, H. S. W., Mon. Not. R. astr. Soc., 114, 172–179 (1954).
- Wigner, E.; Huntington, H. B. . The Journal of Chemical Physics. 1935-12, 3 (12) [2022-10-14]. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.1749590. (原始内容存档于2022-10-14) (英语).
- Loubeyre, P.; LeToullec, R.; Hausermann, D.; Hanfland, M.; Hemley, R. J.; Mao, H. K.; Finger, L. W. . Nature. 1996-10, 383 (6602) [2022-10-14]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/383702a0. (原始内容存档于2022-10-15) (英语).
- Porter, W. S., Astr. J., 66, 243–245 (1961). 5.
- Ramsey, W. H., Planet. Space Sci., 15, 1609–1623 (1967).
- Atreya, S.; Egeler, P.; Baines, K. (pdf). Geophysical Research Abstracts. 2006, 8: 05179 [2013-05-26]. (原始内容存档 (PDF)于2012-02-05).
- Prandtl, W.: Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius, zwei führende Chemiker aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1948
- Hofmann, Helmut. 4. durchgesehene, erw. und verb. Aufl. Berlin,: Walter de Gruyter. 1972. ISBN 3-11-003653-3. OCLC 884444 (德语).