Ion amoniu (NH4 +) Formula, proprietăți și utilizări



ion de amoniu este un cation poliatomic încărcat pozitiv a cărui formulă chimică este NH4+. Molecula nu este plană, ci are forma unui tetraedru. Cei patru atomi de hidrogen alcătuiesc cele patru colțuri.

Azotul din amoniac are o pereche de electroni ne-împărțiți, capabili să accepte un proton (baza Lewis), prin urmare ionul de amoniu se formează prin protonarea amoniacului conform reacției: NH3 + H+ → NH4+

Figura 1: Structura ionului de amoniu.

Amoniu este de asemenea amine substituite substituite sau cationi de amoniu substituiți. De exemplu, clorura de metilamoniu este o sare ionică cu formula CH3NH4Cl unde ionul clorurii este atașat la o metilamină.

Ionul de amoniu are proprietăți foarte asemănătoare cu metalele alcaline mai grele și este adesea considerat o rudă apropiată. Amoniacul este de așteptat să se comporte ca un metal la presiuni foarte mari, cum ar fi în planetele gigante de gaz, cum ar fi Uranus și Neptun.

Ionul de amoniu joacă un rol important în sinteza proteinelor din corpul uman. Pe scurt, toate ființele vii au nevoie de proteine, care sunt formate din aproximativ 20 de aminoacizi diferiți. În timp ce plantele și microorganismele pot sintetiza majoritatea aminoacizilor din azot în atmosferă, animalele nu pot.

Pentru oameni, unii aminoacizi nu pot fi sintetizați deloc și trebuie consumați ca aminoacizi esențiali.

Alți aminoacizi, cu toate acestea, pot fi sintetizați de microorganisme în tractul gastrointestinal cu ajutorul ionilor de amoniac. Astfel, această moleculă este o figură cheie în ciclul azotului și în sinteza proteinelor.

index

  • 1 Proprietăți
    • 1.1 Solubilitate și greutate moleculară
    • 1.2 Proprietăți de bază ale acidului
    • 1.3 săruri de amoniu
  • 2 Utilizări
  • 3 Referințe

proprietăţi

Solubilitate și greutate moleculară

Ionul de amoniu are o greutate moleculară de 18,039 g / mol și o solubilitate de 10,2 mg / ml de apă (Centrul Național pentru Biotehnologia Informației, 2017). Când se dizolvă amoniacul în apă, se formează ionul de amoniu în funcție de reacție:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

Aceasta crește concentrația de hidroxil în mediu, crescând pH-ul soluției (Royal Society of Chemistry, 2015).

Aciditate bazică

Ionul de amoniu are un pKb de 9,25. Aceasta înseamnă că la pH peste această valoare va avea un comportament acid și la un pH mai mic va avea un comportament de bază.

De exemplu, atunci când se dizolvă amoniac în acid acetic (pKa = 4,76), perechea electronică de azot liber ia un proton din mediu crescând concentrația de ioni de hidroxid conform ecuației:

NH3 + CH3COOH ⇌ NH4+ + CH3COO-

Cu toate acestea, în prezența unei baze puternice, cum ar fi hidroxidul de sodiu (pKa = 14,93), ionul de amoniu produce un proton în mediu în funcție de reacție:

NH4+ + NaOH NH NH3 + Na+ + H2O

În concluzie, la un pH mai mic de 9.25, azotul va fi protonat, în timp ce la pH mai mare decât această valoare va fi deprotonat. Aceasta este extrem de importantă în înțelegerea curbelor de titrare și în înțelegerea comportamentului substanțelor cum ar fi aminoacizii.

Sare de amoniu

Una dintre cele mai caracteristice proprietăți ale amoniacului este capacitatea sa de a se combina direct cu acizii pentru a forma săruri în funcție de reacție:

NH3 + HX → NH4X

Astfel, cu acid clorhidric se formează clorură de amoniu (NH4Cl); Cu acid azotic, nitrat de amoniu (NH4NU3), cu acid carbonic va forma carbonat de amoniu ((NH4)2CO3) etc.

Sa demonstrat că amoniacul perfect uscat nu va fi combinat cu acidul clorhidric perfect uscat, umiditatea fiind necesară pentru a provoca reacția (VIAS Encyclopedia, 2004).

Cele mai multe săruri simple de amoniu sunt foarte solubile în apă. O excepție este hexacloroplatinatul de amoniu, a cărui formare este utilizată ca un test pentru amoniu. Sărurile azotatului de amoniu și în special percloratul sunt extrem de explozive, în aceste cazuri amoniacul este agentul reducător.

Într-un proces neobișnuit, ionii de amoniu formează un amalgam. Astfel de specii sunt preparate prin electroliza unei soluții de amoniu utilizând un catod de mercur. Acest amalgam se descompune în cele din urmă pentru a elibera amoniacul și hidrogenul (Johnston, 2014).

Una dintre cele mai comune săruri de amoniu este hidroxidul de amoniu, care este pur și simplu amoniac dizolvat în apă. Acest compus este foarte obișnuit și apare în mod natural în mediul înconjurător (în aer, apă și sol) și în toate plantele și animalele, inclusiv pe oameni.

aplicații

Amoniacul este o sursă importantă de azot pentru multe specii de plante, în special pentru cele care cresc pe soluri hipoxice. Cu toate acestea, este, de asemenea, toxic pentru majoritatea speciilor de culturi și este rar aplicat ca singura sursă de azot (Database, Human Metabolome, 2017).

Azotul (N), legat de proteinele din biomasa moartă, este consumat de microorganisme și transformat în ioni de amoniu (NH4 +) care pot fi direct absorbiți de rădăcinile plantelor (de exemplu orez).

Ionii de amoniu sunt de obicei transformați în ioni de nitriți (NO2-) de către bacteriile nitrozomonas, urmate de oa doua conversie la azotat (NO3-) de către bacteriile Nitrobacter.

Cele trei surse majore de azot utilizate în agricultură sunt ureea, amoniacul și nitrații. Oxidarea biologică a amoniu la nitrat este cunoscută sub numele de nitrificare. Acest proces are în vedere mai multe etape și este mediată de bacterii aerobice autotrofice și obligatorii.

În solurile inundate, oxidarea NH4 + este limitată. Ureea este descompusa de enzima ureaza sau hidrolizata chimic in amoniac si CO2.

În etapa de amonificare, amoniacul este transformat prin intermediul bacteriilor amoniac în ionul de amoniu (NH4 +). În etapa următoare, amoniacul este transformat de bacterii nitrificatoare în azotat (nitrificare).

Această formă, azot foarte mobil, este cel mai frecvent absorbită de rădăcinile plantelor, precum și de microorganismele din sol.

Pentru a închide azotul ciclului, gazul de azot din atmosfera devine biomasa de azot de către bacteriile Rhizobium care trăiesc în țesuturile profunde ale leguminoase (de exemplu, lucernă, mazăre și fasole) și leguminoase (cum ar fi arin) și de cianobacterii și Azotobacter (Sposito, 2011).

Prin plantele acvatice de amoniu (NH4 +) pot absorbi și încorpora azot în proteine, aminoacizi și alte molecule. Concentrațiile ridicate de amoniu pot crește creșterea algelor și a plantelor acvatice.

Hidroxidul de amoniu și alte săruri de amoniu sunt utilizate pe scară largă în procesarea alimentelor. Regulamentele Food and Drug Administration (FDA, pentru acronimul) arată că hidroxidul de amoniu este sigur ( "general recunoscut ca fiind sigur" GRAS) ca agent de dospire, agent de control al pH-ului și agent de finisare superficial în alimente.

Lista alimentelor în care hidroxidul de amoniu este utilizat ca aditiv alimentar direct este vastă și include produse coapte, brânzeturi, ciocolată, alte produse de patiserie (de exemplu, bomboane) și budinci. Hidroxidul de amoniu este, de asemenea, utilizat ca agent antimicrobian în produsele din carne.

Amoniacul în alte forme (de exemplu, sulfat de amoniu, alginat de amoniu), se utilizează în condimente, izolate de proteine ​​din soia, gustări, gemuri și jeleuri și băuturi răcoritoare (PNA asociere nitrat de potasiu, 2016).

măsurare amoniu testare RAMBO utilizat, deosebit de utile în diagnosticarea cauzei acidozei (Test ID: amoniu RAMBO, random, urina, S.F.). Rinichiul reglează excreția acidă și echilibrul acido-bazic al acidului.

Modificarea cantității de amoniu în urină este o modalitate importantă pentru ca rinichii să îndeplinească această sarcină. Măsurarea nivelului de amoniu în urină poate oferi o înțelegere a cauzei unei modificări a echilibrului acido-bazic la pacienți.

Nivelul de amoniu din urină poate oferi, de asemenea, o mulțime de informații despre producția zilnică de acid într-un anumit pacient. Deoarece cea mai mare parte a sarcinii acide a unui individ vine de la proteinele ingerate, cantitatea de amoniu din urină este un bun indicator al consumului de proteine ​​în dietă.

Măsurătorile de amoniu în urină pot fi deosebit de utile pentru diagnosticarea și tratamentul pacienților cu pietre la rinichi:

  • Niveluri ridicate de amoniu în urină și un pH scăzut în urină sugerează pierderi gastrointestinale în curs de desfășurare. Acești pacienți sunt expuși riscului de pietre cu acid uric și oxalat de calciu.
  • Un pic de amoniu în urină și un pH ridicat al urinei sugerează acidoza tubulară renală. Acești pacienți sunt expuși riscului de pietre cu fosfat de calciu.
  • Pacienții cu pietre de oxalat de calciu și fosfat de calciu sunt adesea tratate cu citrat pentru a ridica citrat de urină (un inhibitor natural al creșterii cristalelor de oxalat de calciu și fosfat de calciu).

Cu toate acestea, deoarece citratul este metabolizat în bicarbonat (o bază), acest medicament poate crește, de asemenea, pH-ul urinei. Dacă pH-ul urinei este prea mare cu tratamentul cu citrat, riscul de pietre de fosfat de calciu poate crește neintenționat.

Monitorizarea urinei de amoniu este o modalitate de a titra doza de citrat și de a evita această problemă. O doză bună de citrat inițial reprezintă aproximativ jumătate din excreția de amoniu în urină (în mEq din fiecare).

Efectul acestei doze asupra valorilor de amoniu, citrat și pH ale urinei poate fi monitorizat și doza de citrat ajustată pe baza răspunsului. O picătură în amoniac de urină ar trebui să indice dacă citratul curent este suficient pentru a împiedica parțial (dar nu complet) încărcarea zilnică acidă a pacientului dat.

referințe

  1. Baza de date, Metabolome umane. (2017, 2 martie). Afișarea metabocardului pentru amoniu. Adus de la: hmdb.ca.
  2. Johnston, F. J. (2014). Sare de amoniu. recuperate de la accessscience: accessscience.com.
  3. Centrul National de Informare Biotehnologica. (2017, 25 februarie). Baze de date compuse PubChem; CID = 16741146. Adus de la PubChem.
  4. Asocierea nitrat de potasiu PNA. (2016). Nitrat (NO3-) față de amoniu (NH4 +). recuperat de la kno3.org.
  5. Societatea Regală de Chimie. (2015). Amoniu de ioni. Recuperat de la chemspider: chemspider.com.
  6. Sposito, G. (2011, 2 septembrie). Solului. Adus de la britannica enciclopedia: britannica.com.
  7. ID-ul testului: RAMBO Ammonium, Random, urină. (S.F.). Recuperat de la encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
  8. VIAS Encyclopedia. (2004, 22 decembrie). Sare de amoniu. Recuperat de la encyclopedia vias.org.