Formula ionului de amoniu (NH4 +), proprietăți și utilizări

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

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

Numele de amoniu este dat și aminelor substituite sau cationilor de amoniu substituiți. De exemplu, clorura de metilamoniu este o sare ionică cu formula CH₃NH₄Cl unde ionul clorură este atașat la o metilamină.

Ionul de amoniu are proprietăți foarte asemănătoare cu metalele alcaline mai grele și este adesea considerat o rudă apropiată. Se așteaptă ca amoniul să se comporte ca un metal la presiuni foarte mari, cum ar fi în interiorul planetelor gigantice gazoase precum Uranus și Neptun..

Ionul de amoniu joacă un rol important în sinteza proteinelor în 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.

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

Indice articol

• 1 Proprietăți
  • 1.1 Solubilitate și greutate moleculară
  • 1.2 Proprietăți acid-bazice
  • 1.3 Săruri de amoniu
• 2 utilizări
• 3 Referințe

Proprietăți

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 (National Center for Biotechnology Information, 2017). Dizolvarea amoniacului în apă formează ionul de amoniu în funcție de reacție:

NH₃ + H_DouăO → NH₄⁺ + Oh^-

Aceasta crește concentrația de hidroxil în mediu prin creșterea pH-ului soluției (Royal Society of Chemistry, 2015).

Proprietățile bazei acide

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

De exemplu, la dizolvarea amoniacului în acid acetic (pKa = 4,76), perechea de electroni liberi de azot ia un proton din mediu, crescând concentrația ionilor de hidroxid conform ecuației:

NH₃ + CH₃COOH ⇌ NH₄⁺ + CH₃GÂNGURI^-

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

NH₄⁺ + NaOH ⇌ NH₃ + N / A⁺ + H_DouăSAU

În concluzie, la pH mai mic de 9,25, azotul va fi protonat, în timp ce la pH mai mare decât această valoare va fi deprotonat. Acest lucru este extrem de important în înțelegerea curbelor de titrare și în înțelegerea comportamentului unor substanțe precum aminoacizii..

Săruri de amoniu

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

NH₃ + HX → NH₄X

Astfel, cu acidul clorhidric formează clorură de amoniu (NH₄Cl); Cu acid azotic, azotat de amoniu (NH₄NU₃), cu acid carbonic va forma carbonat de amoniu ((NH₄)_DouăCO₃) etc..

S-a demonstrat că amoniacul perfect uscat nu se va combina cu acid clorhidric perfect uscat, umezeala fiind necesară pentru a provoca reacția (Enciclopedia VIAS, 2004).

Majoritatea sărurilor simple de amoniu sunt foarte solubile în apă. O excepție este hexacloroplatinatul de amoniu, a cărui formare este utilizată ca test pentru amoniu. Sărurile azotatului de amoniu și în special ale percloratului sunt extrem de explozive, în aceste cazuri amoniul este agentul reducător.

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

Una dintre cele mai frecvente săruri de amoniu este hidroxidul de amoniu, care este pur și simplu amoniac dizolvat în apă. Acest compus este foarte comun și se găsește în mod natural în mediu (în aer, apă și sol) și la toate plantele și animalele, inclusiv la oameni..

Aplicații

Amoniul este o sursă importantă de azot pentru multe specii de plante, în special pentru cele care cresc în soluri hipoxice. Cu toate acestea, este toxic și pentru majoritatea speciilor de culturi și este rar aplicat ca singură sursă de azot (Baza de date, 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 absorbiți direct de rădăcinile plantelor (de exemplu, orezul).

Ionii de amoniu sunt de obicei convertiți în ioni de nitrit (NO2-) de către bacteriile nitrosomonas, urmate de o a doua conversie în nitrat (NO3-) de către bacteriile Nitrobacter..

Cele trei surse majore de azot utilizate în agricultură sunt ureea, amoniul și nitrații. Oxidarea biologică a amoniului în nitrat este cunoscută sub numele de nitrificare. Acest proces implică mai mulți pași și este mediat de bacterii aerobe, autotrofe obligatorii..

În solurile inundate, oxidarea NH4 + este limitată. Ureea este descompusă de enzima urează sau hidrolizată chimic în amoniac și CO2.

În etapa de amonificare, amoniacul este transformat prin amonizarea bacteriilor în ion de amoniu (NH4 +). În etapa următoare, amoniul este transformat de bacterii nitrificante în nitrați (nitrificare).

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

Pentru a închide ciclul azotului, azotul din atmosferă este transformat în azot din biomasă de către bacteriile Rhizobium care trăiesc în țesuturile rădăcinii leguminoaselor (de exemplu, lucernă, mazăre și fasole) și leguminoase (cum ar fi arinul). Azotobacter (Sposito, 2011).

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

Hidroxidul de amoniu și alte săruri de amoniu sunt utilizate pe scară largă în procesarea alimentelor. Regulamentul Food and Drug Administration (FDA) prevede că hidroxidul de amoniu este sigur („în general recunoscut ca fiind sigur” sau GRAS) ca agent de drojdie, agent de control al pH-ului și agent de finisare..

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

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

Măsurarea amoniului este utilizată în testul RAMBO, deosebit de util în diagnosticarea cauzei acidozei (ID test: RAMBO amoniu, aleator, urină, S.F.). Rinichiul reglează excreția acidă și echilibrul sistemic acid-bazic.

Schimbarea cantității de amoniac în urină este o modalitate importantă pentru rinichi de a face acest lucru. Măsurarea nivelului de amoniac în urină poate oferi o perspectivă asupra cauzei unei tulburări a echilibrului acido-bazic la pacienți..

Nivelul de amoniac din urină poate oferi, de asemenea, o mulțime de informații despre producția zilnică de acid la un anumit pacient. Deoarece cea mai mare parte a încărcăturii acide a unei persoane provine din proteinele ingerate, cantitatea de amoniac din urină este un bun indicator al aportului de proteine ​​din dietă.

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

• Nivelurile ridicate de amoniac în urină și un pH urinar scăzut sugerează pierderi gastrointestinale continue. Acești pacienți sunt expuși riscului de calculi ai acidului uric și oxalat de calciu..
• Puțină amoniac în urină și un pH ridicat al urinei sugerează acidoză tubulară renală. Acești pacienți sunt expuși riscului de calculi cu fosfat de calciu.
• Pacienții cu calciu de oxalat de calciu și fosfat de calciu sunt adesea tratați cu citrat pentru a crește citratul 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 și pH-ul urinei. Dacă pH-ul urinei este prea mare cu tratamentul cu citrat, riscul de calculi cu fosfat de calciu poate fi crescut din greșeală..

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

Efectul acestei doze asupra valorilor urinei de amoniu, citrat și pH poate fi monitorizat, iar doza de citrat poate fi ajustată pe baza răspunsului. O scădere a amoniacului din urină ar trebui să indice dacă citratul actual este suficient pentru a contracara parțial (dar nu complet) încărcătura zilnică de acid a pacientului dat..

Referințe

1. Baza de date, Metabolom uman. (2017, 2 martie). Se afișează metabocard pentru amoniu. Recuperat de la: hmdb.ca.
2. Johnston, F. J. (2014). Sare de amoniu. preluat de pe accessscience: accessscience.com.
3. Centrul Național pentru Informații despre Biotehnologie. (2017, 25 februarie). Baza de date compusă PubChem; CID = 16741146. Adus de la PubChem.
4. Asocierea PNA azotat de potasiu. (2016). Nitrat (NO3-) versus amoniu (NH4 +). preluat de pe kno3.org.
5. Societatea Regală de Chimie. (2015). Ion amoniu. Recuperat de la chemspider: chemspider.com.
6. Sposito, G. (2011, 2 septembrie). Sol. Recuperat din enciclopedia britannica: britannica.com.
7. ID-ul testului: RAMBO amoniu, aleatoriu, urină. (S.F.). Recuperat de la enciclopediamayomedicallaboratorie.com.
8. Enciclopedia VIAS. (2004, 22 decembrie). Săruri de amoniu. Recuperat din enciclopedie vias.org.