2023年3月11日—2023年3月12日

这两天休闲时间,我利用尿素(CO(NH2)2)粗制了点氨水。氨水是许多常见反应的反应物,因此非常有必要制备。一般实验室用铵盐与强碱共热制造纯净的氨气,但我届时手头上含氮的材料只有尿素——过年回老家在化肥店买的,所以只能凑合用了。另提一嘴,工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素,我这次制氨水的原理恰是反过来,多少在经济效益上来看有点可笑。
这次实验,因为涉及气体,我第一次亲手组装了涉及气体实验的全套设备,还算挺麻烦的——要在试管塞上费九牛二虎之力钻个洞,然后削一下试管塞的一端,以契合试管口,然后把直角导管插入试管塞,直角导管外端再接一段橡胶管,橡胶管伸入水里。设备组装完如下图。试管中是尿素溶液,之后将加热使其生成氨气,氨气直接溶解于溶液形成氨水,之所以要加水溶解尿素是为了防止尿素分解生成剧毒物氰酸(HCNO);试管口通过各种管塞通到另一试管中的水里是为吸收尾气。反应方程式如下:

  • CO(NH2)2+H2O=2NH3↑+CO2↑
  • NH3+H2O⇌NH3·H2O
  • CO2+H2O⇌H2CO3



因为尿素制氨水的效率较低,我中途再添了两次尿素,才得到闻上去像样的氨水。不过它还只是粗制的:浓度较低,测了下pH值在10左右,闻上去臭味较淡,倒像薄荷味了;也溶有未水解的尿素和二氧化碳。我本想试试用这氨水能否与硫酸铜溶液反应生成美丽的一系列铜氨配合物,试了下氨水浓度太淡还是无法达到反应的要求,打算日后有空再提高下氨水的浓度吧。
在粗制氨水冷却后,其中析出了大量仍未水解的尿素的针状晶体,算是意外的惊喜吧,附图如下。

加热后的尿素过饱和溶液常温冷却,初始会较快地在底部析出极长的针状晶体;随后,细小的针状晶体出现于上部溶液中,如雪花般飘落于底部“冰柱”之上,横纵联结,却能牢固地包裹住水分,以至倒置试管不能有溶液流出;部分尿素在先前加热时脱氨,但因为氨的浓度极淡,溶液闻之不臭,倒有怡然的薄荷味。故曰:虽平凡之体,傲雪凌霜,能有非凡之性。
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