Amonia là chất khí không màu, có mùi hắc đặc trưng. Nó nhẹ hơn không khí, mật độ của nó gấp 0,589 lần không khí. Nó dễ dàng hóa lỏng do có liên kết hydro mạnh giữa các phân tử; chất lỏng sôi ở −33,3 °C (−27,94 °F), và đóng băng thành tinh thể trắng [9] ở −77,7 °C (−107,86 °F).

Amonia có thể được khử mùi thuận tiện bằng cách cho nó phản ứng với natri bicacbonat hoặc axit axetic. Cả hai phản ứng này đều tạo thành muối amoni không mùi.

Đối xứng tinh thể là hình khối, ký hiệu Pearson cP16, nhóm không gian P213 (№. 198), hằng số mạng 0,5125 nm.

Amonia dạng lỏng có khả năng ion hóa mạnh do có chỉ số ε cao là 22. Amonia lỏng có sự thay đổi entanpi của quá trình hóa hơi tiêu chuẩn rất cao (23,35 kJ/mol, cf. nước 40,65 kJ/mol, metan 8,19 kJ/mol, photphin 14,6 kJ/mol) và do đó có thể được sử dụng trong phòng thí nghiệm trong các bình không cách nhiệt mà không cần làm lạnh thêm. Xem amonia lỏng như một dung môi.

Amonia dễ dàng hòa tan trong nước. Trong dung dịch nước, nó có thể được loại bỏ bằng cách đun sôi. Dung dịch nước của amonia có tính base. Nồng độ tối đa của amonia trong nước (dung dịch bão hòa) có khối lượng riêng là 0,880 g/cm³ và thường được gọi là '880 amonia'.

Amonia không cháy ngay hoặc có khả năng duy trì sự cháy, ngoại trừ trong điều kiện hỗn hợp nhiên liệu-không khí hẹp có 15–25% không khí. Khi trộn với oxy, nó cháy với ngọn lửa màu vàng lục nhạt. Sự bốc cháy xảy ra khi clo được truyền vào amonia, tạo thành nitơ và hydro chloride; nếu clo dư thì nitơ trichloride (NCl3) rất dễ nổ cũng được tạo thành.

Ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác thích hợp, amonia bị phân hủy thành các nguyên tố cấu thành của nó. Sự phân hủy amonia là một quá trình thu nhiệt nhẹ cần 5,5 kcal/mol amonia, và tạo ra khí hydro và nitơ. Amonia cũng có thể được sử dụng như một nguồn hydro cho pin nhiên liệu axit nếu amonia chưa phản ứng có thể được loại bỏ. Các chất xúc tác ruthenium và platinum được cho là hoạt động tích cực nhất, trong khi các chất xúc tác Ni được hỗ trợ thì hoạt động kém hơn.

Cấu trúc

Phân tử amonia có dạng hình chóp tam giác theo dự đoán của thuyết đẩy cặp electron lớp vỏ hóa trị (thuyết VSEPR) với góc liên kết xác định bằng thực nghiệm là 106,7°.[13] Nguyên tử nitơ trung tâm có năm electron lớp ngoài cùng với một electron bổ sung từ mỗi nguyên tử hydro. Điều này tạo ra tổng cộng tám điện tử, hoặc bốn cặp điện tử được sắp xếp theo hình tứ diện. Ba trong số các cặp electron này được sử dụng như các cặp liên kết, chúng để lại một cặp electron duy nhất. Cặp đơn lẻ đẩy mạnh hơn các cặp liên kết, do đó góc liên kết không phải là 109,5°, như mong đợi đối với sắp xếp tứ diện đều, mà là 106,7°.[13] Hình dạng này tạo cho phân tử một momen lưỡng cực và làm cho nó phân cực. Tính phân cực của phân tử, và đặc biệt, khả năng hình thành liên kết hydro của nó, làm cho amonia có thể trộn lẫn với nước rất cao. Cặp đơn độc làm cho amonia trở thành một base, một chất nhận proton. Amonia có tính base vừa phải; Dung dịch nước 1,0 M có pH là 11,6, và nếu thêm axit mạnh vào dung dịch như vậy cho đến khi dung dịch trung tính (pH = 7), 99,4% số phân tử amonia được proton hóa. Nhiệt độ và độ mặn cũng ảnh hưởng đến tỷ lệ NH4+. Sau này có hình dạng của một tứ diện đều và là đẳng điện tử với metan.

Phân tử amonia dễ dàng trải qua quá trình nghịch chuyển nitơ ở nhiệt độ phòng; một phép tương tự hữu ích là một chiếc ô tự quay ra ngoài trong một cơn gió mạnh. Rào cản năng lượng đối với sự nghịch đảo này là 24,7 kJ/mol và tần số cộng hưởng là 23,79 GHz, tương ứng với bức xạ vi sóng có bước sóng 1,260 cm. Sự hấp thụ ở tần số này là phổ vi sóng đầu tiên được quan sát thấy.

Tính lưỡng tính

Một trong những tính chất đặc trưng nhất của amonia là tính base. Amonia được coi là một base yếu. Nó kết hợp với axit để tạo thành muối; do đó với axit clohydric nó tạo thành amoni chloride (sal amonia); với axit nitric tạo thành amoni nitrat, v.v. Amonia khô hoàn toàn sẽ không kết hợp với hydro chloride khô hoàn toàn; độ ẩm là cần thiết để thực hiện phản ứng. [14][15] Như một thí nghiệm mô tả, các chai amonia và axit clohydric đậm đặc đã mở nắp tạo ra các "đám mây" amoni chloride, dường như xuất hiện từ "không có gì" khi muối hình thành nơi hai đám mây phân tử khuếch tán gặp nhau, ở đâu đó giữa hai chai.

Các muối được tạo ra do tác dụng của amonia với axit được gọi là muối amoni và tất cả đều chứa ion amoni (NH4+). Mặc dù amonia được biết đến là một base yếu, nó cũng có thể hoạt động như một axit cực kỳ yếu. Nó là một chất proton và có khả năng hình thành amit (có chứa ion NH2−). Ví dụ, lithi hòa tan trong amonia lỏng để tạo ra dung dịch lithi amit: