Амины представляют собой органические соединения, содержащие атом азота, связанный с углеводородными радикалами или атомами водорода. Их физические свойства зависят от природы заместителей у атома азота, молекулярной массы, пространственного строения и способности к образованию водородных связей.
Амины подразделяются на первичные, вторичные и третичные. Эта классификация напрямую отражается на особенностях межмолекулярного взаимодействия и, следовательно, на физических свойствах.
Низшие амины (метиламин, этиламин, пропиламин) — газы с резким запахом аммиака. Средние по молекулярной массе представители (бутил-, пентил-, гексиламины) — жидкости, обладающие специфическим, нередко неприятным запахом. Высшие амины с длинными углеводородными цепями — твёрдые вещества, сходные по физическим характеристикам с жироподобными соединениями.
Летучесть аминов ниже, чем у углеводородов, но выше, чем у спиртов с близкой молекулярной массой, что объясняется более слабым характером водородных связей N–H···N по сравнению с O–H···O.
Температуры кипения аминов возрастают с увеличением молекулярной массы. Сравнение с углеводородами и спиртами показывает промежуточное положение:
Для первичных аминов характерны более высокие температуры кипения, чем для вторичных и третичных, так как число возможных водородных связей больше.
Низшие амины хорошо растворимы в воде благодаря способности образовывать водородные связи с молекулами растворителя. По мере увеличения углеводородного радикала гидрофобный эффект возрастает, что снижает растворимость.
Для аминов характерен специфический аммиачный запах, усиливающийся с увеличением числа углеродных атомов. Низшие представители пахнут резко и неприятно, напоминая аммиак или тухлую рыбу. Высшие амины имеют слабый запах, близкий к запаху жиров или масел.
Большинство аминов имеют плотность меньше единицы, то есть легче воды. Исключение составляют некоторые ароматические амины (например, анилин), обладающие большей молекулярной массой и плотностью, близкой к воде.
Главная особенность физико-химического поведения аминов заключается в их способности образовывать водородные связи:
Первичные амины образуют более разветвлённую сеть водородных связей, чем вторичные, а третичные участвуют в них только как акцепторы.
Разветвлённость углеводородного радикала снижает температуру кипения и растворимость по сравнению с линейными аналогами. Это связано с уменьшением площади контакта молекул и уменьшением сил межмолекулярного взаимодействия.
Ароматические амины, такие как анилин, имеют отличительные физические свойства. Они менее летучи, хуже растворимы в воде и характеризуются более высокой температурой кипения по сравнению с алифатическими аминами той же молекулярной массы. Причина заключается в резонансном взаимодействии неподелённой пары электронов азота с π-системой ароматического кольца, что снижает способность к образованию водородных связей.