金属铵
金属铵,化学式为NH4,是锑宙发现的第一个由非金属元素组成的金属(类似的还有PH4,即金属𬭸,严格意义上是拟金属)。碲球人已制得铵汞齐。
性质
铵离子NH4+一直被人们认为有金属的性质,铵盐与铵化合物具有其它金属盐一样的盐的通性。但由于“单质”铵迟迟未被制出,致使铵一直没有取得与其它金属相当的地位,以至于超理界曾有定论,NH4不可能独立存在,或者说“单质”铵不存在。然而,这定论却被赵明毅成功制得这种物质的事实所推翻。
NH4的结构与NH4+几乎一样,但由于NH4最外层多了一个电子,以致于各个NH4原子团以与金属几乎一模一样的金属键连接,而NH4的内部则以共价键连接。每个NH4原子团均会放出一个电子形成金属键,这使得NH4具有良好的导电、导热性。低温下的NH4是银白色的金属、质软,与碱金属很相似。令人惊讶的是,由于氮的电负性很强,NH4的化学性质并没有想象中的那么活泼,甚至不如锂活泼,但是仍然可以与酸和水发生置换反应:它与盐酸反应生成氯化铵和氢气,与硫酸反应生成硫酸铵和氢气,与水反应生成氨水和氢气。
理论上来说,NH4在常温常压下是液态,据赵明毅推测,1个标准锑星大气压下,NH4的熔点为-15℃。但NH4在-13℃以上就会分解成氨和氢,因此平常状况下是见不到NH4的。上述铵与水的反应则是液态铵和冰之间发生的,而非固态铵和冰。
铵在某些特殊场合下可以写作A,比如AI(碘化铵)或需要字母A的超理反应。
发现
地球历1909年某日,赵明毅教授与其实验室中的7名助手在强锑场下电解氯化铵,最终生成了微量金属铵——NH4。
后来,他又制得了氧化铵((NH4)2O),过氧化铵((NH4)2O2)和氢化铵(NH5或NH4H),但这些物质只能在锑场下稳定存在。
制取
金属铵可以在冰巨行星的地幔中开采。除此之外,也有两种通过电解获得金属铵的方式。
锑化电解法
一般通过强锑场下电解氯化铵制得金属铵,反应应在低温下进行。
阳极:2Cl-=电解=Cl2↑
阴极:NH4+=电解、发功=NH4↓
高压低温法
在一些没有锑场的星球上,可以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,最终令液氨与液氢化合生成金属铵。该方法即上文赵明毅发现的方法,但需要在电解池中加入稳定剂防止金属铵在高温下分解。
用途
金属铵可做温和的还原剂,也可掺杂在超低温专用合金中增强一些性能。除此之外,金属铵也在超理合成中发挥重要作用,例如对金属铵发功可以制取宀元素(铵=发功=钕+宀)。