氯化 (英文名:ammonium chloride )是一种 无机化合物 ,别名卤砂、盐精, 化学式 是NH 4 Cl, 摩尔质量 是53.497 g/ mol ,密度是1.527 g/cm 3 ,易溶于水,微溶于 乙醇 ,溶于 液氨 ,不溶于 丙酮 和 乙醚 。氯化铵加热至一定温度时会发生 分解反应 生成氨气和 氯化氢 。
氯化铵毒性较强,人体吸入氯化铵 烟雾 会损伤 呼吸道 ,摄入会刺激人体口腔和胃部,造成轻度毒性,接触时对眼睛和皮肤也有一定程度的损伤。
氯化铵广泛应用于农业、工业和医药等领域。氯化铵产品分为工业用氯化铵和农业用氯化铵两大类 ,工业用氯化铵可作为 干电池 、 蓄电池 、 铵盐 、粘合剂等的原料。农业用氯化铵主要用来制作肥料用于农业生产中 。
相关历史
氯化铵是随着制碱工业兴起而发展起来的。随着联合制碱法工艺的成功,氯化铵作为副产物被人们熟知。刚开始氯化铵被当作是干电池、焊接工艺的宝贵工业原料。
15 世纪前后的因卡人知道用鸟的排泄物做成的海鸟炎是有效的肥料。1804 年 洪堡德 (Humbold, 1769-1859)带回了海鸟粪的样本,查清其中含有氮、磷。人们知道 化学物质 对植物生长是有用的,但直到19世纪前半叶,人们总结了 法国 的 布森戈 、 英国 的劳斯(John Benet Lawes, 1814-1900 )、 李比希 等的研究才明了植物生长和磷、氮、钾等元素的关系。
19世纪20年代 德国 植物学家C. P. 施普伦格尔(Carl Philipp Sprengel, 1787- 1859)对植物生长必需的矿物质进行了研究,认为15种元素(碳、氧、氢、氮、硫、磷、氯、钾、钠、钙、镁、铝、硅、铁、锰)是植物必要的营养素,指出也许还有其他必需的 微量元素 。
因此随着人们对肥料所产生作用的认识以及植物生长与 氮 的关系,氯化铵逐步转向 氮肥 使用。
然后在1954年,布罗伊尔(T.C.Broyer)等人用番茄作为试验样品进行营养溶液培养试验,首次确定了氯是作物必须的第16种营养元素,氯化铵在农业生产中的作用和地位随之提升 。
理化性质
物理性质
固体氯化铵是一种白色或略带黄色的 晶体 ,易溶于水,也溶于 液氨 和 丙三醇 ,微溶于醇,难溶于 丙酮 、 乙醚 和 乙酸乙酯 。 盐酸 和 氯化钠 能降低其在水中的 溶解度 。氯化铵 水溶液 呈弱酸性,pH一般在5.6左右,加热时其酸性会增强。氯化铵 摩尔质量 是53.497 g/ 摩尔 ,相对密度是1.527 g/cm 3 , 沸点 是520 ℃,350 ℃ 升华 , 熔点 是400 ℃ 。
化学性质
氯化铵水解
氯化铵会 水解 使氯化铵水溶液呈弱酸性。
可逆分解反应
氯化铵加热至338℃时发生分解反应生成氨气和 氯化氢 ,温度降低后氨与氯化氢会发生 化合反应 生成氯化铵 ,会有白烟 。
电解反应
以银棒为 电极 ,通电与氯化铵 水溶液 时, 阳极 产生H 2 和NH 3 , 阴极 的银棒上沉积出一层白色的 AgCl 。反应如下:
与卤族元素反应
氯化铵与 氯 在不同的pH值反应会有不同的产物,在pH>8.5时会生成NH 2 Cl,pH=4.5~5时会生成NHCl 2 。
与金属氧化物反应
与金属单质反应
与碱反应
可以根据上述该反应,利用红色 石蕊试纸 遇氨变蓝证明 铵根 的存在。该实验在密闭系统进行,称为气室法鉴定铵。
与酸反应
与盐反应
总反应:
制备方法
索氏制碱法
该方法是往通过 氢氧化钙 和纯碱精制过的盐水中通入 氨气 ,制得 氨盐水 。让氨盐水吸收 二氧化碳 ,可以生成 碳酸氢钠 和氯化铵 。
联合制碱法
联合制碱法又称为“侯氏制碱法” 。联合制碱法的方程式与索氏制碱法相同,两者的不同点在于联合制碱法在于反应产物的处理方式。在联合制碱法中,将产物中析出的碳酸氢钠 晶体 过滤。然后在30~40 ℃下,在所得滤液中加入固体食盐,通入氨气,直至溶液达到饱和状态。待溶液饱和后,降温至10℃以下,氯化铵晶体析出。
复分解法
利用 氯化钠 饱和溶液与 碳酸氢铵 饱和溶液反应,得到 溶解度 较小的 碳酸氢钠 和溶解度较大的氯化铵 。
利用 硝酸铵 与 氯化钾 复分解反应 可制得 硝酸钾 和氯化铵 。
直接中和法
采用 盐酸 吸收氨,将反应后所得溶液过滤、加热浓缩、结晶、离心分离、干燥得产品氯化铵。
提纯
将一定量的工业氯化铵溶于定量的 蒸馏水 中,在加热沸腾的状态下通入 氨水 ,继续保持几分钟的沸腾状态。然后过滤析出的沉淀。所得滤液用 水冷 却并静置一段时间后,过滤析出即可获得氯化铵 晶体 。将产物用少量冰蒸馏水洗涤后,置于室温下干燥,即可获得纯氯化铵。
测量分析方法
下列测量方法中的 蒸馏 - 滴定 法和蒸馏比色法出自中华人民共和国国家标准GB/T 16484.13-2017 ,甲醛法出自中华人民共和国国家标准GB/T 2946-2018 ,沉淀滴定法出自中华人民共和国药典 。
蒸馏-滴定法
在含有氯化铵的 水溶液 中,加入过量碱性试剂,加热蒸馏,分解出的氨和 水蒸气 用过量 硫酸 标准溶液 吸收。吸收完成后,用 氢氧化钠 标准溶液 滴定 硫酸溶液中未反应的硫酸,根据滴定过程中消耗的 氢氧化钠溶液 的量来计算水溶液中氯化铵的量。
蒸馏-比色法
取一定量含有氯化铵的水溶液中,加入过量的碱性试剂,然后加热蒸馏,分解得到氨和水蒸气,用过量的硫酸标准溶液吸收。在含有 强碱 的溶液中,氨如果以 游离态 的形式或者是 铵根 的形式存在,该物质会与纳氏试剂反应生成黄棕色的 配位化合物 ,可用火焰光度法测量在 分光光度计 420nm波长处的吸光度,在通过计算可得 水溶液 中氯化铵的量。
甲醛法
在含有氯化铵的中性溶液中,加入一定量的 甲醛水溶液 , 铵盐 与甲醛发生反应生成六次 甲基 四胺在加入 指示剂 的情况下,用 氢氧化钠 标准溶液 进行 滴定 ,根据滴定过程中消耗的 氢氧化钠溶液 的量来计算水溶液中氯化铵的量。
沉淀滴定法
取一定含量的氯化铵水溶液中加入用少量 糊精 配置的糊精溶液,加入一定量的 碳酸钙 和几滴荧光黄指示剂,摇匀后用 硝酸银溶液 滴定,直至浑浊液有黄绿色变为紫红色。
应用领域
医药
氯化铵会刺激胃粘膜的 神经末梢 ,引起轻度恶心;而且可反射性增加 呼吸道 黏液的分泌。部分氯化铵被吸收入血管后,经呼吸道排出,然后会由于盐类的 渗透压 作用使呼吸道中的水分增加,从而稀释痰液,有利于痰液的排出且有助于痰液的清除 。因此复方氯化铵甘草口服溶液是以氯化铵、甘草流浸膏、 复方樟脑酊 、 丙三醇 、 愈创甘油醚 和氨溶液为原料制备而成的复方制剂。临床上主要用于急、 慢性支气管炎 及其他原因引起的咳嗽症状 。
氯化铵中的NH 4 + 可在体内转运蛋白的帮助下,有助于人体吸收NH 4 + 供 尿素 使用 。氯化铵还能增加肾小管中Cl - 的浓度,因而增加钠和水的排出,有利尿作用,并且可以酸化 体液 和尿液 。据此机制,可将氯化铵与其他原料一起制作生产辅助利尿药 。
农业
氮元素 是植物生长发育所必需的营养元素之一,而NH 4 + 是植物重要的氮元素来源之一。适量的氮元素的摄入可以反映植物良好的生长状态 。
氯化铵可以用作肥料来帮助植物在生长阶段的 细胞 生长和 生物量 积累 。
氯化铵可作为pH缓冲液调节 培养液 或土壤的pH值。氯化铵呈弱酸性,其作为氮源会导致土壤或培养液pH值降低,因此可以根据资料所标注的农作物最佳生长环境,然后利用氯化铵来调节土壤或培养液的pH值 。
食品
食品级氯化铵 可以作为酵母菌的养料和面团改进剂的添加剂 。面团调节剂一般是氯化铵与 碳酸氢钠 混合后使用,也可以氯化铵与维C混合使用。维C与氯化铵的 混合物 可以使面团具有更好的弹性、 延展性 和 机械加工 性 。
食品级氯化铵还可代替 氯化钠 作为口味剂,可以用于面包、饼干等加工助剂 。氯化铵还可以与甘草熬成调味剂用于各类食品中,亦或是直接添加到酒类中做调味剂 。
工业
阻燃剂
氯化铵与 五氧化二锑 以适当的比例复合成 添加型阻燃剂 对 聚乙烯 具有良好的阻燃效果,所需用量少且价格低廉,对聚乙烯的机械性能和 电学 性能影响小,因此该种复合阻燃剂具有良好的应用前景 。
氯化铵作为添加剂加入水中可以改变喷雾的分布,且随浓度增加,雾滴 粒径 增加,雾化 锥角 变小。受空间内氧含量和灭火时间的影响,灭火剂内氯化铵添加剂的浓度在2%时,所发挥的灭火效果最好 。
催化剂
氯化铵是一种 强酸弱碱盐 ,呈现Lewis酸性,量大且价格低廉,而且对环境友好,可应用于很多化学反应。在众多有机 化合反应 中都发挥着良好的催化作用,例如催化 环化 反应、 Knoevenagel缩合反应 、 Michael加成反应 、Ugi反应、 氧化还原反应 、偶联反应、多组分反应以及重排和异构化反应等。氯化铵还可以与其它 金属催化剂 协同 催化 ,取得良好催化效果 。
其他
ZnCl 2 -NH 4 Cl 电解液 体系不仅能用于炼锌,也可以用于 镀锌 、生产 干电池 、合成 有机化合物 、做 焊时 钎剂 等 。
氯化铵溶于水会发生 吸热反应 ,根据该特性可用作吸热材料,与 吸附 材料 活性炭 制成复合滤棒 。
氯化铵可以作为 改性剂 。加入适量的氯化铵添加少量的氯化铵,可通过增大纤维的交联程度和拉伸作用而显著改善Lyocell纤维的 超分子 结构和力学性能 。
氯化铵可以用作铋、锑的稳定试剂。氯化铵可以提供氯离子进行 配位 ,只需要将所需配位的化合物与氯化铵共溶与 稀盐酸 中 。
安全事项
危险性
GHS 分类 :
H302 (99.94%):吞食有害[警告急性毒性,口服]
H319 (100%):引起严重的眼睛刺激[警告严重的眼睛损伤/眼睛刺激]
毒性
LD50( 半数致死量 )大鼠口服:1650毫克/公斤。
危害
健康危害
氯化铵 烟雾 接触时会刺激眼睛,接触皮肤时同样存在引起刺激的可能性。人体吸入氯化铵烟雾时还会损伤 呼吸道 。食入氯化铵会刺激口腔、食道和胃部 。
火灾危害
氯化铵不可燃烧。但火灾发生时温度偏高,加热或燃烧的状态下,会使氯化铵分解放出刺激性或有毒的 烟雾 或气体 。
处理措施
泄漏区处理措施
溢出物处理 :处理人员佩戴好防护措施后,将溢出物整理至储存容器中,用大量水冲洗掉残余物质。
烟雾 释放 :做好个人防护措施,保持泄露区域空气流通。
环境预防 :尽量不要让泄漏物进入下水道以及禁止排放至环境中,集中保存处理。
急救措施
皮肤接触 :立即将被污染的衣物脱下,用大量自来水或肥宅水冲洗至少20分钟。
眼睛接触 :用大量水冲洗至少20分钟。
摄入急救 :用大量水 漱口 ,及时就医。
防护措施 :带好防护眼镜和防护衣以及防护手套。
灭火措施
选择合适的灭火介质:水喷雾、耐 乙醇 泡沫、干化学品或 二氧化碳 。
储存运输
应储存在阴凉、通风、干燥的库房内,注意 防潮 。避免与酸类、碱类物质一起储存运输。运输过程中,要避免氯化铵物质遭到暴晒以及避免物质与雨水发生接触 。