数理化札记: 金属铵 - johanzumimvon/1 GitHub Wiki

金属铵(ammonium metalliucus), 是指由铵根离子与自繇电子构成的金属, 化学式为[NH₄Pi]E, 略作NH₄.

製取イ

将金属钠製成钠汞齐, 之後置入氯化铵溶液:

Na + NH₄Cl ══ NaCl + [NH₄Pi]E

製取ロ

金属钠与镓混合, 得到合金, 之後与氯化铵反应:

Na + NH₄Cl ══ NaCl + [NH₄Pi]E

金属钙与镓混合, 得到合金:

Ca + 2NH₄Cl ══ CaCl₂ + 2[NH₄Pi]E

Pi是正电荷; E是电子或负电荷, 比如金属钠溶于液氨会得到电子盐[NaPi(NH₃)₆]E.

金属铵

IUPAC名

Ammonium

化学式

[NH₄Pi]E

摩尔质量

18.0385 g·mol⁻¹

金属铵,是一种简并态物质,也是一种电子化合物与超原子。当氢气与氨气被充分压缩,经过相变后便会产生金属铵。但这种相态的铵无法于标准状态下存在,标准状态下铵仅能以离子或溶液相状态(aq)存在。相关理论是基于铵与其他碱金属反应特性十分相近,而目前已知能于标准状态下存在的金属铵,只有与汞的合金,即铵汞齐。

固态金属铵是由铵根离子组成的晶体结构,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,使得金属铵得以稳定,如同金属氢一般。冰巨星天王星与海王星的内部就可能存在这种“金属铵”。

存在可能性

铵根离子NH₄⁺的性质与行为在许多方面都与金属离子相同。这导致Ramsey(ラㇺセー)认为一价的金属铵(NH₄⁺离子浸泡在一个电子海)稳定在明显低于一般绝缘体__金属相变压力兆帕〜10¹¹帕的压力。根据计算,从NH3和H2分子的混合物中的转换金属铵,发生在压力小于2.5·10¹⁰帕,与物理学家尤金·维格纳和Hillard Bell Huntington预测金属氢的数值相当,由于该预测指出在250000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,但由于此后的实验表明,对金属氢压力的最初假设不足,因此,要产生金属铵可能需要更高的压力。

在含氮的巨大气体行星内部,若压力足够,则有可能出现金属铵,如天王星和海王星。

海王星

主条目:海王星

海王星内部有一些类似金属态的简并态物质,作为行星学惯例,这种混合物被叫作冰,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,是金属铵的一种可能结构。

合金

主条目:铵汞合金

金属铵虽未能在标准大气压下(STP)存在,但其与汞的合金可以,1808年英国化学家汉弗里·戴维和瑞典化学家永斯·贝采利乌斯首次制取铵汞合金。他们由电解氯化铵在汞阴极形成灰色、海绵状的金属性物质。最近的研究显示了结构的形式被假设成 H3N - Hg - H,这可能只溶解于汞为稳定的。若铵汞合金在室温下接触到水或酒精就容易分解:

2   H 3 N − H g − H   → Δ T   2   N H 3 + H 2 + 2   H g {\displaystyle \mathrm{2 \ H_3N{-}Hg{-}H \ \xrightarrow{\Delta T} \ 2 \ NH_3 + H_2 + 2 \ Hg}}

结构

根据铵汞合金的相关研究,金属铵可能具有类似铵汞合金的结构 H3N - H - H3N,由质子、铵根、电子晶体排列而成,但无法在标准状况下存在。

网络文化

网络上经常出现所谓“超理”,用看似真实的理论描述不存在的事物。金属铵曾被描述为“赵明毅用铂电极电解熔融氯化铵,将阴极得到的气体加1MPa压并处于超低温状态,最终液氨与液氢相互化合,生成金属铵”,但实际上该反应并不会生成任何金属态物质。

化合物

经常有人谈论其化合物,但多半是恶搞文化超理的作品,例如氢化铵、氧化铵等。