氯化(英文名:ammonium chloride)是一種無機化合物,別名鹵砂、鹽精,化學式是NH4Cl,摩爾質量是53.497 g/mol,密度是1.527 g/cm3,易溶于水,微溶于乙醇,溶于液氨,不溶于丙酮和乙醚。氯化銨加熱至一定溫度時會發生分解反應生成氨氣和氯化氫。
氯化銨毒性較強,人體吸入氯化銨煙霧會損傷呼吸道,攝入會刺激人體口腔和胃部,造成輕度毒性,接觸時對眼睛和皮膚也有一定程度的損傷。
氯化銨廣泛應用于農業、工業和醫藥等領域。氯化銨產品分為工業用氯化銨和農業用氯化銨兩大類,工業用氯化銨可作為干電池、蓄電池、銨鹽、粘合劑等的原料。農業用氯化銨主要用來制作肥料用于農業生產中。
相關歷史
氯化銨是隨著制堿工業興起而發展起來的。隨著聯合制堿法工藝的成功,氯化銨作為副產物被人們熟知。剛開始氯化銨被當作是干電池、焊接工藝的寶貴工業原料。
15 世紀前后的因卡人知道用鳥的排泄物做成的海鳥炎是有效的肥料。1804 年洪堡德(Humbold, 1769-1859)帶回了海鳥糞的樣本,查清其中含有氮、磷。人們知道化學物質對植物生長是有用的,但直到19世紀前半葉,人們總結了法國的布森戈、英國的勞斯(John Benet Lawes, 1814-1900 )、李比希等的研究才明了植物生長和磷、氮、鉀等元素的關系。
19世紀20年代德國植物學家C. P. 施普倫格爾(Carl Philipp Sprengel, 1787- 1859)對植物生長必需的礦物質進行了研究,認為15種元素(碳、氧、氫、氮、硫、磷、氯、鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、硅、鐵、錳)是植物必要的營養素,指出也許還有其他必需的微量元素。
因此隨著人們對肥料所產生作用的認識以及植物生長與氮的關系,氯化銨逐步轉向氮肥使用。
然后在1954年,布羅伊爾(T.C.Broyer)等人用番茄作為試驗樣品進行營養溶液培養試驗,首次確定了氯是作物必須的第16種營養元素,氯化銨在農業生產中的作用和地位隨之提升。
理化性質
物理性質
固體氯化銨是一種白色或略帶黃色的晶體,易溶于水,也溶于液氨和丙三醇,微溶于醇,難溶于丙酮、乙醚和乙酸乙酯。鹽酸和氯化鈉能降低其在水中的溶解度。氯化銨水溶液呈弱酸性,pH一般在5.6左右,加熱時其酸性會增強。氯化銨摩爾質量是53.497 g/摩爾,相對密度是1.527 g/cm3,沸點是520 ℃,350 ℃升華,熔點是400 ℃。
化學性質
氯化銨水解
氯化銨會水解使氯化銨水溶液呈弱酸性。
可逆分解反應
氯化銨加熱至338℃時發生分解反應生成氨氣和氯化氫,溫度降低后氨與氯化氫會發生化合反應生成氯化銨,會有白煙。
電解反應
以銀棒為電極,通電與氯化銨水溶液時,陽極產生H2和NH3,陰極的銀棒上沉積出一層白色的AgCl。反應如下:
與鹵族元素反應
氯化銨與氯在不同的pH值反應會有不同的產物,在pH>8.5時會生成NH2Cl,pH=4.5~5時會生成NHCl2。
與金屬氧化物反應
與金屬單質反應
與堿反應
可以根據上述該反應,利用紅色石蕊試紙遇氨變藍證明銨根的存在。該實驗在密閉系統進行,稱為氣室法鑒定銨。
與酸反應
與鹽反應
總反應:
制備方法
索氏制堿法
該方法是往通過氫氧化鈣和純堿精制過的鹽水中通入氨氣,制得氨鹽水。讓氨鹽水吸收二氧化碳,可以生成碳酸氫鈉和氯化銨。
聯合制堿法
聯合制堿法又稱為“侯氏制堿法”。聯合制堿法的方程式與索氏制堿法相同,兩者的不同點在于聯合制堿法在于反應產物的處理方式。在聯合制堿法中,將產物中析出的碳酸氫鈉晶體過濾。然后在30~40 ℃下,在所得濾液中加入固體食鹽,通入氨氣,直至溶液達到飽和狀態。待溶液飽和后,降溫至10℃以下,氯化銨晶體析出。
復分解法
利用氯化鈉飽和溶液與碳酸氫銨飽和溶液反應,得到溶解度較小的碳酸氫鈉和溶解度較大的氯化銨。
直接中和法
采用鹽酸吸收氨,將反應后所得溶液過濾、加熱濃縮、結晶、離心分離、干燥得產品氯化銨。
提純
將一定量的工業氯化銨溶于定量的蒸餾水中,在加熱沸騰的狀態下通入氨水,繼續保持幾分鐘的沸騰狀態。然后過濾析出的沉淀。所得濾液用水冷卻并靜置一段時間后,過濾析出即可獲得氯化銨晶體。將產物用少量冰蒸餾水洗滌后,置于室溫下干燥,即可獲得純氯化銨。
測量分析方法
下列測量方法中的蒸餾-滴定法和蒸餾比色法出自中華人民共和國國家標準GB/T 16484.13-2017,甲醛法出自中華人民共和國國家標準GB/T 2946-2018,沉淀滴定法出自中華人民共和國藥典。
蒸餾-滴定法
在含有氯化銨的水溶液中,加入過量堿性試劑,加熱蒸餾,分解出的氨和水蒸氣用過量硫酸標準溶液吸收。吸收完成后,用氫氧化鈉標準溶液滴定硫酸溶液中未反應的硫酸,根據滴定過程中消耗的氫氧化鈉溶液的量來計算水溶液中氯化銨的量。
蒸餾-比色法
取一定量含有氯化銨的水溶液中,加入過量的堿性試劑,然后加熱蒸餾,分解得到氨和水蒸氣,用過量的硫酸標準溶液吸收。在含有強堿的溶液中,氨如果以游離態的形式或者是銨根的形式存在,該物質會與納氏試劑反應生成黃棕色的配位化合物,可用火焰光度法測量在分光光度計420nm波長處的吸光度,在通過計算可得水溶液中氯化銨的量。
甲醛法
在含有氯化銨的中性溶液中,加入一定量的甲醛水溶液,銨鹽與甲醛發生反應生成六次甲基四胺在加入指示劑的情況下,用氫氧化鈉標準溶液進行滴定,根據滴定過程中消耗的氫氧化鈉溶液的量來計算水溶液中氯化銨的量。
沉淀滴定法
取一定含量的氯化銨水溶液中加入用少量糊精配置的糊精溶液,加入一定量的碳酸鈣和幾滴熒光黃指示劑,搖勻后用硝酸銀溶液滴定,直至渾濁液有黃綠色變為紫紅色。
應用領域
醫藥
氯化銨會刺激胃粘膜的神經末梢,引起輕度惡心;而且可反射性增加呼吸道黏液的分泌。部分氯化銨被吸收入血管后,經呼吸道排出,然后會由于鹽類的滲透壓作用使呼吸道中的水分增加,從而稀釋痰液,有利于痰液的排出且有助于痰液的清除。因此復方氯化銨甘草口服溶液是以氯化銨、甘草流浸膏、復方樟腦酊、丙三醇、愈創甘油醚和氨溶液為原料制備而成的復方制劑。臨床上主要用于急、慢性支氣管炎及其他原因引起的咳嗽癥狀。
氯化銨中的NH4+可在體內轉運蛋白的幫助下,有助于人體吸收NH4+供尿素使用。氯化銨還能增加腎小管中Cl-的濃度,因而增加鈉和水的排出,有利尿作用,并且可以酸化體液和尿液。據此機制,可將氯化銨與其他原料一起制作生產輔助利尿藥。
農業
氮元素是植物生長發育所必需的營養元素之一,而NH4+是植物重要的氮元素來源之一。適量的氮元素的攝入可以反映植物良好的生長狀態。
氯化銨可以用作肥料來幫助植物在生長階段的細胞生長和生物量積累。
氯化銨可作為pH緩沖液調節培養液或土壤的pH值。氯化銨呈弱酸性,其作為氮源會導致土壤或培養液pH值降低,因此可以根據資料所標注的農作物最佳生長環境,然后利用氯化銨來調節土壤或培養液的pH值。
食品
食品級氯化銨可以作為酵母菌的養料和面團改進劑的添加劑。面團調節劑一般是氯化銨與碳酸氫鈉混合后使用,也可以氯化銨與維C混合使用。維C與氯化銨的混合物可以使面團具有更好的彈性、延展性和機械加工性。
食品級氯化銨還可代替氯化鈉作為口味劑,可以用于面包、餅干等加工助劑。氯化銨還可以與甘草熬成調味劑用于各類食品中,亦或是直接添加到酒類中做調味劑。
工業
阻燃劑
氯化銨與五氧化二銻以適當的比例復合成添加型阻燃劑對聚乙烯具有良好的阻燃效果,所需用量少且價格低廉,對聚乙烯的機械性能和電學性能影響小,因此該種復合阻燃劑具有良好的應用前景。
氯化銨作為添加劑加入水中可以改變噴霧的分布,且隨濃度增加,霧滴粒徑增加,霧化錐角變小。受空間內氧含量和滅火時間的影響,滅火劑內氯化銨添加劑的濃度在2%時,所發揮的滅火效果最好。
催化劑
氯化銨是一種強酸弱堿鹽,呈現Lewis酸性,量大且價格低廉,而且對環境友好,可應用于很多化學反應。在眾多有機化合反應中都發揮著良好的催化作用,例如催化環化反應、Knoevenagel縮合反應、Michael加成反應、Ugi反應、氧化還原反應、偶聯反應、多組分反應以及重排和異構化反應等。氯化銨還可以與其它金屬催化劑協同催化,取得良好催化效果。
其他
ZnCl2-NH4Cl電解液體系不僅能用于煉鋅,也可以用于鍍鋅、生產干電池、合成有機化合物、做焊時釬劑等。
氯化銨溶于水會發生吸熱反應,根據該特性可用作吸熱材料,與吸附材料活性炭制成復合濾棒。
氯化銨可以作為改性劑。加入適量的氯化銨添加少量的氯化銨,可通過增大纖維的交聯程度和拉伸作用而顯著改善Lyocell纖維的超分子結構和力學性能。
氯化銨可以用作鉍、銻的穩定試劑。氯化銨可以提供氯離子進行配位,只需要將所需配位的化合物與氯化銨共溶與稀鹽酸中。
安全事項
危險性
GHS分類:
H302 (99.94%):吞食有害[警告急性毒性,口服]
H319 (100%):引起嚴重的眼睛刺激[警告嚴重的眼睛損傷/眼睛刺激]
毒性
LD50(半數致死量)大鼠口服:1650毫克/公斤。
危害
健康危害
氯化銨煙霧接觸時會刺激眼睛,接觸皮膚時同樣存在引起刺激的可能性。人體吸入氯化銨煙霧時還會損傷呼吸道。食入氯化銨會刺激口腔、食道和胃部。
火災危害
氯化銨不可燃燒。但火災發生時溫度偏高,加熱或燃燒的狀態下,會使氯化銨分解放出刺激性或有毒的煙霧或氣體。
處理措施
泄漏區處理措施
溢出物處理:處理人員佩戴好防護措施后,將溢出物整理至儲存容器中,用大量水沖洗掉殘余物質。
煙霧釋放:做好個人防護措施,保持泄露區域空氣流通。
環境預防:盡量不要讓泄漏物進入下水道以及禁止排放至環境中,集中保存處理。
急救措施
皮膚接觸:立即將被污染的衣物脫下,用大量自來水或肥宅水沖洗至少20分鐘。
眼睛接觸:用大量水沖洗至少20分鐘。
攝入急救:用大量水漱口,及時就醫。
防護措施:帶好防護眼鏡和防護衣以及防護手套。
滅火措施
選擇合適的滅火介質:水噴霧、耐乙醇泡沫、干化學品或二氧化碳。
儲存運輸
應儲存在陰涼、通風、干燥的庫房內,注意防潮。避免與酸類、堿類物質一起儲存運輸。運輸過程中,要避免氯化銨物質遭到暴曬以及避免物質與雨水發生接觸。
參考資料 >
Ammonium Chloride | NH4Cl - PubChem.pubchem.2023-04-01
MyChemicals.cameo chemicals.2023-04-01