Nehézammónia

Nehézammónia
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	ND3
Moláris tömeg	20,03 g/mol
Olvadáspont	199,6 K
Forráspont	242,1 K
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

Az ammónia egy nitrogén- és három hidrogénatomot tartalmaz. A nehézammónia ugyanezen elemeket tartalmazza, abban tér el, hogy a hidrogénatomok mindegyike deutériumatom. Olvadáspontja −73,6 °C (199,6 K), forráspontja −31,1 °C (242,1 K), ami kevéssé tér el az ammóniáétól. Csillagközi felhőkben előfordul, először az NGC 1333-ban és a Barnard–1-ben észlelték. Ez a csillagközi térben észlelt első 3 deutériumot tartalmazó vegyület.

Spektrum

Spektroszkópiai mintája a többi ¹⁴N-tartalmú stabil ammóniaizotopológhoz ($\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3,\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H},\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$) hasonló, a 0–0 átmenet energiája ezekben a deutériumatomok számával fokozatosan nő, a csúcsok szélessége és távolsága csökken, így a $\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$ átmeneti energiája a legnagyobb, csúcsszélessége és -távolsága a legkisebb.

Hasonló ammóniaváltozatok

Ismertek részlegesen nehéz ($\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H},\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$), trícium- és müoniumtartalmú ($\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}\mathrm{M}\mathrm{u}$) ammóniaváltozatok is. Ezek közül a $\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{3}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}3}\mathrm{H}$ és a $\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}\mathrm{M}\mathrm{u}$ izotóposan királis – nincs két azonos izotóp a nitrogénatomon.

Tríciummal

A teljesen tríciumozott ammónia ($\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{3}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}3}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$) a nitrogénnel és tríciummal lassan – koncentrációtól függően hetek, hónapok alatt – kerül egyensúlyba. Besugárzott cirkóniummal védett üzemanyagok védőrétegének eltávolításakor tríciumtartalmú ammóniaváltozatok ($\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{3}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}3}\mathrm{H},\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{3}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}3}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2,\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{3}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}3}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$) jöhetnek létre.

Nehéz nitrogénizotópokkal

A ¹⁵NH₃-at Barrado et al. 2023-ban észlelték egy barna törpe légkörében. A ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{15}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}15}\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$ és a ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{15}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}15}\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$ sugárzásnak ellenálló erősen polarizálható polarizáltproton- és -deuteron-forrás, melyet gyakran használnak nagy ütközési intenzitású (luminozitású) kísérletekben a nukleonok spinszerkezetének vizsgálatához.

Nehéz ammóniumionok

1937-ben Smits és Muller nehézammónium-kloridot ($\mathrm{N}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}$) állított elő nehézvíz és foszfor-pentaklorid, illetve nehézvíz és magnézium-nitrid reakciójával, melyet az így keletkező deutérium-klorid, illetve nehézammónia reakciója követett. Az így keletkező vegyület a hagyományos ammónium-kloridtól eltérően nem mutatott jelentős hiszterézist, és a térfogat-hőmérséklet görbe meredeksége is kisebb volt.