金屬銨,是一種簡併態物質,也是一種電子化合物超原子。当氢气氨氣被充分压缩,经过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[2][3][1],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
IUPAC名
Ammonium
识别
ChEBI 49783
性质
化学式 NH4·
摩尔质量 18.0385 g/mol g·mol⁻¹
相关物质
相关化学品 氯化銨銨鹽
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

固态金屬銨是由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。冰巨星天王星海王星的内部就可能存在这种“金屬銨”。[2][3][6]

存在可能性编辑

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[7]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[8]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[9],與物理学家尤金·維格納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[10],但由於此后的实验表明,对金屬氫压力的最初假設不足[11],因此,要產生金屬銨可能需要更高的壓力[9]

在含巨大氣體行星內部,若壓力足夠[2][3][1],則有可能出現金屬銨[12][13],如天王星和海王星[3][1]

海王星编辑

海王星內部有一些類似金屬態簡併態物質,作为行星学惯例,这种混合物被叫作,虽然其实是高度压缩的过热流体。这种高电导的流体通常也被叫作水-氨大洋[14],是金屬銨的一種可能結構。

合金编辑

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Humphry Davy)和瑞典化學家永斯·貝采利烏斯Jöns Jacob Berzelius)首次制取銨汞合金[15]。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[16]。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。若銨汞合金在室溫下接觸到酒精就容易分解:

 

結構编辑

根據銨汞合金的相關研究,金屬銨可能具有類似銨汞合金的結構 H3N - H - H3N,由質子、銨根、電子晶體排列而成,但無法在标准状况下存在。

網路文化编辑

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。

化合物编辑

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。

參見编辑

參考文獻编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Bernal, M. J. M.; Massey, H. S. W. Metallic Ammonium (PDF). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Wiley-Blackwell for the Royal Astronomical Society). February 3, 1954, 114 (2): 172–179 [January 13, 2012]. Bibcode:1954MNRAS.114..172B. doi:10.1093/mnras/114.2.172. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Holleman, A. F.; Wiberg, E., Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, 2001, ISBN 0-12-352651-5 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Stevenson, D. J. Does metallic ammonium exist?. Nature (Nature Publishing Group). November 20, 1975, 258: 222–223 [January 13, 2012]. Bibcode:1975Natur.258..222S. doi:10.1038/258222a0. (原始内容存档于2014-11-04). 
  4. ^ Prandtl, W.: Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius, zwei führende Chemiker aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1948
  5. ^ Reedy, J.H. Lecture demonstration of ammonium amalgam. Journal of Chemical Education. October 1, 1929, 6 (10): 1767 [October 28, 2015]. doi:10.1021/ed006p1767. 
  6. ^ Bernal, M. J. M.; Massey, H. S. W. Metallic Ammonium (PDF). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Wiley-Blackwell for the Royal Astronomical Society). February 3, 1954, 114: 172–179 [January 13, 2012]. Bibcode:1954MNRAS.114..172B. (原始内容存档 (PDF)于2018-01-12). 
  7. ^ Ramsey, W. H., Mon. Not. R. astr. Soc., 111, 427–447 (1951).
  8. ^ Ross, M., J. chem. Phys., 56, 4651–4653 (1972).
  9. ^ 9.0 9.1 Bernal, M. J. M., and Massey, H. S. W., Mon. Not. R. astr. Soc., 114, 172–179 (1954).
  10. ^ [1] E. Wigner and H. B. Huntington, On the Possibility of a Metallic Modification of Hydrogen J. Chem. Phys. 3, 764 (1935).
  11. ^ [2] 页面存档备份,存于互联网档案馆 P. Loubeyre, R. LeToullec, D. Hausermann, M. Hanfland, R. J. Hemley, H. K. Mao, and L. W. Finger, X-ray diffraction and equation of state of hydrogen at megabar pressures Nature 383, 702 (1996).
  12. ^ Porter, W. S., Astr. J., 66, 243–245 (1961). 5.
  13. ^ Ramsey, W. H., Planet. Space Sci., 15, 1609–1623 (1967).
  14. ^ Atreya, S.; Egeler, P.; Baines, K. Water-ammonia ionic ocean on Uranus and Neptune? (pdf). Geophysical Research Abstracts. 2006, 8: 05179 [2013-05-26]. (原始内容存档 (PDF)于2012-02-05). 
  15. ^ Prandtl, W.: Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius, zwei führende Chemiker aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1948
  16. ^ Hofmann, H., Jander, G.: Qualitative Analyse, 1972, Walter de Gruyter, ISBN 3110036533