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氨基磺酸 / 氨基磺酸的用途

氨基磺酸，是一種硫酸的羥基被氨基取代而形成的無(wú)機(jī)固體酸，化學(xué)式為NH2SO3H，分子量為97.09，一般為白色、無(wú)臭的斜方形片狀晶體，相對(duì)密度2.126，熔點(diǎn)205℃，溶于水、液氨，在常溫下，只要保持干燥不與水接觸，固體的氨基磺酸不吸濕，比較穩(wěn)定。 [1] 氨基磺酸的水溶液具有與鹽酸、硫酸等同等的強(qiáng)酸性，故別名又叫固體硫酸，它具有不揮發(fā)、無(wú)臭味和對(duì)人體毒性小的特點(diǎn)。粉塵或溶液對(duì)眼及皮膚有刺激性，能造成灼傷，最高容許濃度10 mg/m 3。氨基磺酸可用于合成除草劑、防火劑、甜味劑、防腐劑、金屬清洗劑等，是一種常見(jiàn)的化工原料。

中文名
氨基磺酸 [22]
外文名
Sulfamic acid [22]
別名
磺酰胺酸 [22] 、磺酸胺、氨磺酸
化學(xué)式
NH2SO3H
分子量
97.094 [22]
CAS登錄號(hào)
5329-14-6 [22]

EINECS登錄號(hào)
226-218-8 [22]
熔點(diǎn)
205 ℃ [3]
沸點(diǎn)
209 ℃(分解)
水溶性
易溶于水
密度
2.126 g/cm3
外觀
白色斜方形片狀晶體
應(yīng) 用
工業(yè)原料，固體強(qiáng)酸

研究歷史

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1836年，Rose用亞氨基磺酸鉛和硫化氫反應(yīng)首先制得氨基磺酸。

1878年，Berglund制得了較純的氨基磺酸。

20世紀(jì)30年代后期人們才開(kāi)始重視工業(yè)化的試驗(yàn)研究。由于氨基磺酸的應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，至50年代，其工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)得到了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，美國(guó)在60年代末70年代初首先實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，規(guī)模為千噸級(jí)。中國(guó)在70年代開(kāi)始試驗(yàn)研究，主要采用尿素、發(fā)煙硫酸為原料生產(chǎn)氨基磺酸。 [4]

理化性質(zhì)

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物理性質(zhì)

水溶性：146.8 g/L (20°C)

外觀：白色斜方晶體或白色結(jié)晶。無(wú)味無(wú)臭，不揮發(fā)，不吸濕。

密度：2.126 g/cm3 [5]

熔點(diǎn)：205℃（209℃開(kāi)始分解，260℃分解放出SO2、SO3、N2和水及其它微量產(chǎn)物） [3]

折射率：α型1.553，β型1.563，γ型1.568

離解常數(shù)：1.10×10-2

生成熱：685.9kJ/mol

溶解性：易溶于水和液氨，水溶液是高電離物，強(qiáng)酸。微溶于甲醇，不溶于乙醇和乙醚。

氨基磺酸是偶極體，紅外光譜顯示3個(gè)H的化學(xué)環(huán)境完全相同，3個(gè)O的化學(xué)環(huán)境也完全相同，所以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式不是H2NSO2OH，而是H3NSO3，即發(fā)生了分子內(nèi)的酸堿反應(yīng)。

氨基磺酸譜圖數(shù)據(jù)

化學(xué)性質(zhì)

氨基磺酸可以制成極純的常溫時(shí)穩(wěn)定的結(jié)晶體，其水溶液具有與鹽酸、硫酸同等的強(qiáng)酸性，別名固體硫酸。氨基磺酸是具有氨基和磺酸基的雙官能團(tuán)物質(zhì)，能進(jìn)行與之有關(guān)的許多化學(xué)反應(yīng)。

1、分解反應(yīng)：在常溫干燥的環(huán)境中，氨基磺酸比較穩(wěn)定，只要保持不與水接觸，固體的不吸濕。在高溫時(shí)分解，放出氮、硫的氧化物等氣體。 [6]

2HSO3NH2=SO2+SO3+N2+2H2+H2O

2、與金屬反應(yīng)：氨基磺酸能與金屬反應(yīng)，生成鹽和氫氣，但與較活潑金屬反應(yīng)，氨基的一個(gè)氫可被取代，生成雙金屬鹽。 [1]

2HSO3NH2+Zn=Zn(SO3NH2)2+H2

HSO3NH2+2Na=NaSO3NHNa+H2

3、與金屬氧化物、氫氧化物和鹽反應(yīng)： [7]

2HSO3NH2+FeO=Fe(SO3NH2)2+H2O

4、與亞硝酸鹽和硝酸鹽反應(yīng)：氨基磺酸能被亞硝酸鹽和硝酸鹽迅速氧化。 [8]

HNO3+HSO3NH2=H2SO4+N2O+H2O2

HNO2+HSO3NH2=H2SO4+N2+H2O

5、與氧化劑反應(yīng)：氨基磺酸能被次氯酸氧化，但不能被鉻酸、高錳酸鉀和三氯化鐵氧化。 [9]

KClO3+2HSO3NH2=2H2SO4+KCl+N2+H2O

2HOCl+HSO3NH2=HSO3NCl2+2H2O

6、與醇和酚反應(yīng)： [10]

HSO3NH2+ROH→ROSO2ONH4

HSO3NH2+C6H5OH→C6H5OSO2ONH4

7、與胺和酰胺反應(yīng)： [10]

HSO3NH2+RNH2→ RNH3SO3NH2

HSO3NH2+C6H5CONH2→C6H5CONHSO3NH4

8、生成絡(luò)合物：氨基磺酸與硫酸鈉反應(yīng)，生成氨基磺酸絡(luò)合物。 [10]

6HSO3NH2+5Na2SO4=6HSO3NH2+5Na2SO4+15H2O

9、水解反應(yīng)：氨基磺酸水溶液加熱至60度以上時(shí)，將水解成硫酸鹽。 [11]

HSO3NH2+H2O=NH4HSO4

10、在有機(jī)合成上，氨基磺酸常作為固體酸，催化或者參與各類(lèi)有機(jī)反應(yīng)，如苯酚與β-酮酯的Pechmann縮合反應(yīng) [12] 、肟的Beckmann重排反應(yīng) [13] 、分子內(nèi)或者分子間的Diels-Alder反應(yīng) [14] 等。

分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

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摩爾折射率：16.01 [22]

摩爾體積（cm3/mol）：50.7 [22]

等張比容（90.2K）：161.1 [22]

表面張力（dyne/cm）：101.5 [22]

極化率（10-24cm3）：6.34 [22]

計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)

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疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）：-1.6 [22]

氫鍵供體數(shù)量：2 [22]

氫鍵受體數(shù)量：4 [22]

可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量：0 [22]

互變異構(gòu)體數(shù)量：0

拓?fù)浞肿訕O性表面積88.8 [22]

重原子數(shù)量：5 [22]

表面電荷：0 [22]

復(fù)雜度：92.6 [22]

同位素原子數(shù)量：0 [22]

確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0 [22]

不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0 [22]

確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0 [22]

不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0 [22]

共價(jià)鍵單元數(shù)量：1 [20]

應(yīng)用領(lǐng)域

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清洗劑

氨基磺酸清洗劑使用范圍很廣，可用于清洗鍋爐、冷凝器、換熱器、夾套及化工管道。在啤酒廠用它清除玻璃襯里貯罐、鍋、開(kāi)口啤酒冷卻器，啤酒桶上的垢層；清洗搪瓷廠的蒸發(fā)器，以及造紙廠的設(shè)備等；在空調(diào)方面可除去冷卻系統(tǒng)、蒸發(fā)冷凝器的鐵銹、水垢；海輪用它可清除海水蒸發(fā)器（蒸餾設(shè)備）、換熱器和鹽水加熱器內(nèi)的海藻、水垢；可以清洗銅壺、散熱器、餐具洗滌機(jī)理、銀器、抽水馬桶、瓷磚、食品和奶酷加工設(shè)備的水垢；可以清除沉積在蒸煮器上的蛋白質(zhì)以及鮮肉、蔬菜、奶酪加工廠中使用的消毒呂上的沉積物。美國(guó)農(nóng)業(yè)部準(zhǔn)許將氨基磺酸用在鮮肉、家禽、兔、蛋加工企業(yè)上作酸性清洗劑。 [11] [18]

紡織工業(yè)

氨基磺酸可作染料工業(yè)中重氮化反應(yīng)過(guò)剩的亞硝酸鹽的消除劑、紡織品染色的定色劑，在紡織物上形成防火層，還可用來(lái)制紡織工業(yè)的凈紗劑及其他助劑。 [19]

造紙業(yè)

氨基磺酸可以用作漂白助劑，可減少或消除漂液中重金屬離子的催化作用，從而使漂液質(zhì)量得到保證，并能減少金屬離子對(duì)纖維的氧化降解作用，亦能阻止纖維的剝皮反應(yīng)，提高紙漿強(qiáng)度、白度。 [15]

石油工業(yè)

氨基磺酸可用于解除油層的堵塞和提高油層的滲透率。將氨基磺酸溶液注入碳酸鹽巖產(chǎn)油層，因?yàn)榘被撬崛菀缀陀蛯訋r石起反應(yīng)，能避免反應(yīng)生成鹽的沉積，處理費(fèi)用比用鹽酸略高些，但石油產(chǎn)量倍增。美國(guó)用羥基乙酸鉀48.5%，氨基磺酸3.4%。潤(rùn)濕劑0.1-3%的水溶液清洗油井套管中的石膏垢層，處理時(shí)間約30小時(shí)。 [16]

農(nóng)業(yè)

氨基磺酸和氨基磺酸銨最初是作為除草劑開(kāi)發(fā)的。據(jù)稱(chēng)，將它們直接施用于植物上時(shí)，有接觸毒劑的作用；而當(dāng)施于土壤后，即有一種殺雄作用。

1978年在我國(guó)廣東省進(jìn)行的氨基磺酸對(duì)水稻的殺雄效果試驗(yàn)中，藥效比其他鹽類(lèi)為好，以0.05%～0.5%濃度噴灑，殺雄率達(dá)95%～100%，但藥效不夠穩(wěn)定，有藥害。氨基磺酸的除草濃度，通常為75 g/L有效成分。 [18]

電鍍液

鍍金或合金時(shí)普遍采用氨基磺酸，鍍金、銀、金-銀合金的電鍍液是每立升水中含氨基磺酸60～170 g。鍍銀女服飾針的典型電鍍液是每立升水中含氨基磺酸125 g，可獲得表面非常光亮的鍍銀。在新的含水鍍金電鍍液中堿金屬氨基磺酸鹽、氨基磺酸銨或氨基磺酸可作為導(dǎo)電、緩沖作用的化合物使用。

從鍍鎳廢液中回收時(shí)是用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附處理而后用氨基磺酸清洗樹(shù)脂，使被吸附的解吸出來(lái)，樹(shù)脂獲得再生。例如處理400 ppmNi的電鍍廢液，用150 g/L的氨基磺酸50 ml，回收的(NH2SO3)2112 g/L，NiSO4148 g/L。在鍍鎳部件修復(fù)時(shí)需要鎳上鍍鎳，在其陽(yáng)極處理時(shí)可用100 g/L的氨基磺酸處理。在鍍鎳前的鍍鎳表面要用0.003～0.1克分子的氨基磺酸溶液清洗。

鍍銅液的氨基磺酸含量為3～20 L，氨基磺酸的作用是使鍍層細(xì)密而富有延展性，其粘度力高。

鍍銥時(shí)NH2SO3H/Ir≥7，獲得的銥鍍層無(wú)裂紋，銥層厚15微米，粘接力大，該產(chǎn)品有自動(dòng)抗污染設(shè)備中顯示出良好的活性。

在銀器、電器元件上鍍銠-錸合金時(shí)，電渡液中含氨基磺酸為100 g/L，當(dāng)鍍層厚為≤5微米時(shí)就有很高硬度和很強(qiáng)的耐腐蝕性，而且電鍍層非常光亮，美觀。

在黃銅上光潔美觀的銠-錸電渡層硬度高，耐腐蝕，電鍍液含氨基磺酸100 g/L，濃硫酸50 g/L，銠（如硫酸鹽）2 g/L，錸〔如K3N(RuCl4H2O2)2〕0.05 g/L，在65℃和1～2安/分米2的條件，沉積速度3～4毫 g/安分。

意大利已使用氨基磺酸鉛浴代替氟硅酸浴，可減少污染。在防蝕鋁工業(yè)上有多種用途。產(chǎn)品光澤好，加工性能優(yōu)良。 [11]

化學(xué)合成分析

在有機(jī)合成上氨基磺酸是價(jià)廉易得和穩(wěn)定性好的固體酸，對(duì)有酸的酯化反應(yīng)具有很好的催化效果，且不腐蝕設(shè)備。同時(shí)，它也是制造合成甜味劑、除草劑、防火焰劑、防腐劑等的原料。純度為99.9%以上的產(chǎn)品在進(jìn)行堿滴定時(shí)，還可作為酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液使用。 [11] [17]

危險(xiǎn)性概述

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毒性防護(hù)：該品低毒。對(duì)皮膚和眼睛有一定的刺激作用。生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)密閉，操作人員應(yīng)穿戴好防護(hù)用具。 [21]

安全：粉塵或溶液對(duì)眼及皮膚有刺激性，能造成灼傷。最高容許濃度10 mg/m3。 [21] 眼受刺激時(shí)須用水沖洗，重者應(yīng)就醫(yī)診治。皮膚接觸時(shí)也應(yīng)用水沖洗，再用肥皂徹底洗滌。入口時(shí)，應(yīng)立即漱口，速送醫(yī)院診治。用內(nèi)襯聚乙烯塑料袋的木箱包裝，每箱凈重25 kg。貯存在陰涼、通風(fēng)、干燥處。包裝應(yīng)密封，注意防潮。運(yùn)輸過(guò)程中要防雨淋和日光曝曬。對(duì)逸出物料處置時(shí)須戴好防毒面具與手套，用砂土混合掃起或用水沖洗。失火時(shí)，可用水、砂土和滅火器撲救。

毒理資料

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1、急性毒性：LD50：3160mg/kg（大鼠經(jīng)口）；1312mg/kg（小鼠經(jīng)口）。

2、亞急性毒性：大鼠直接口服105天，結(jié)果是在食物中氨基磺酸的濃度為2%時(shí)，會(huì)刺激生長(zhǎng)，但濃度為1%時(shí)沒(méi)有明顯毒性作用。

3、刺激性

家兔經(jīng)皮：500 mg（24 h），重度刺激。

家兔經(jīng)眼：250 μg（24 h），重度刺激。

用老鼠和狗進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)吞下濃度為10%的溶液時(shí)，可使胃受到損傷，當(dāng)濃變達(dá)20%以上時(shí)，會(huì)損傷粘腿，并且由于其強(qiáng)酸度而刺激胃。

4、生態(tài)毒性 LC50：70 mg/L（96 h）（黑頭呆魚(yú)）。

儲(chǔ)存運(yùn)輸

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儲(chǔ)存

密封干燥保存。密閉包裝，并貯于干燥通風(fēng)處。與氧化劑、堿類(lèi)等分儲(chǔ)分運(yùn)。注意個(gè)體防護(hù)，嚴(yán)禁身體直接接觸。誤食，用水漱口，飲牛奶或蛋清。 [11]

運(yùn)輸

鐵路運(yùn)輸時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照鐵道部《危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則》中的危險(xiǎn)貨物配裝表進(jìn)行配裝。起運(yùn)時(shí)包裝要完整，裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運(yùn)輸過(guò)程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與氧化劑、堿類(lèi)、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。運(yùn)輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫。 [11]