Ion ammonium (NH4 +) Formel, Egenskaber og anvendelser



den ammoniumion er en positivt ladet polyatomisk kation, hvis kemiske formel er NH4+. Molekylet er ikke fladt, men har formen af ​​en tetrahedron. De fire hydrogenatomer udgør de fire hjørner.

Ammoniakens nitrogen har et par ikke-delte elektroner, der er i stand til at acceptere en proton (Lewis-base), derfor er ammoniumionen dannet ved protonationen af ​​ammonien ifølge reaktionen: NH3 + H+ → NH4+

Ammonium er også substitueret substituerede aminer eller substituerede ammoniumkationer. For eksempel er methylammoniumchlorid et ionisk salt med formel CH3NH4Cl, hvor chloridionen er bundet til en methylamin.

Ammoniumionen har egenskaber, der ligner meget tyngre alkalimetaller og betragtes ofte som en nærtstående. Ammonium forventes at opføre sig som et metal ved meget høje tryk, såsom inden for gigantiske gasplaneter som Uranus og Neptune.

Ammoniumionen spiller en vigtig rolle i syntesen af ​​proteiner i menneskekroppen. Kort sagt, alle levende væsener har brug for proteiner, som dannes af ca. 20 forskellige aminosyrer. Mens planter og mikroorganismer kan syntetisere de fleste aminosyrer fra nitrogen i atmosfæren, kan dyr ikke.

For mennesker kan nogle aminosyrer slet ikke syntetiseres og skal indtages som essentielle aminosyrer.

Andre aminosyrer kan imidlertid syntetiseres af mikroorganismer i mave-tarmkanalen ved hjælp af ammoniakioner. Således er dette molekyle en nøglefigur i nitrogencyklusen og i syntesen af ​​proteiner.

indeks

  • 1 Egenskaber
    • 1.1 Opløselighed og molekylvægt
    • 1,2 Syre basegenskaber
    • 1.3 Ammoniumsalte
  • 2 anvendelser
  • 3 referencer

egenskaber

Opløselighed og molekylvægt

Ammoniumionen har en molekylvægt på 18.039 g / mol og en opløselighed på 10,2 mg / ml vand (National Center for Biotechnology Information, 2017). Ved opløsning af ammoniak i vand dannes ammoniumionen i overensstemmelse med reaktionen:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

Dette øger koncentrationen af ​​hydroxyl i mediet, der øger opløsningens pH (Royal Society of Chemistry, 2015).

Syrebaseegenskaber

Ammoniumionen har en pKb på 9,25. Dette betyder, at ved pH over denne værdi vil have en sur opførsel, og ved lavere pH vil have en grundlæggende adfærd.

Ved opløsning af ammoniak i eddikesyre (pKa = 4,76) tager f.eks. Det fri elektronpar af nitrogen en proton fra mediet, der forøger koncentrationen af ​​hydroxidioner ifølge ligningen:

NH3 + CH3COOH. NH4+ + CH3COO-

I nærværelse af en stærk base, såsom natriumhydroxid (pKa = 14,93) giver ammoniumionen imidlertid en proton til mediet ifølge reaktionen:

NH4+ + NaOH ⇌ NH3 + na+ + H2O

Tilslutningsvis vil der ved pH lavere end 9,25 blive protoneret, mens det ved pH højere end denne værdi bliver deprotoneret. Dette er meget vigtigt i forståelsen af ​​titreringskurver og forstå opførsel af stoffer som aminosyrer.

Ammoniumsalte

En af ammoniakets mest karakteristiske egenskaber er dens evne til at kombinere direkte med syrer for at danne salte ifølge reaktionen:

NH3 + HX → NH4X

Således danner det med saltsyre ammoniumchlorid (NH4Cl); Med salpetersyre, ammoniumnitrat (NH4NO3), med kulsyre vil der dannes ammoniumcarbonat ((NH4)2CO3) osv.

Det har vist sig, at perfekt tør ammoniak ikke kombineres med perfekt tør saltsyre, idet luftfugtigheden er nødvendig for at forårsage reaktionen (VIAS Encyclopedia, 2004).

De fleste simple ammoniumsalte er meget opløselige i vand. En undtagelse er ammonium hexachloroplatinat, hvis dannelse anvendes som en test for ammonium. Saltene af ammoniumnitrat og især perchlorat er stærkt eksplosive, i disse tilfælde er ammonium reduktionsmiddel.

I en usædvanlig proces danner ammoniumioner et amalgam. Sådanne arter fremstilles ved elektrolyse af en ammoniumopløsning under anvendelse af en kviksølvkatode. Denne amalgam nedbryder til sidst at frigive ammoniak og hydrogen (Johnston, 2014).

Et af de mest almindelige ammoniumsalte er ammoniumhydroxid, som simpelthen er ammoniak opløst i vand. Denne forbindelse er meget almindelig og forekommer naturligt i miljøet (i luft, vand og jord) og i alle planter og dyr, herunder mennesker..

applikationer

Ammonium er en vigtig kilde til nitrogen til mange plantearter, især de der vokser på hypoxiske jordarter. Det er dog også giftigt for de fleste afgrøder og anvendes sjældent som eneste kilde til nitrogen (Database, Human Metabolome, 2017).

Nitrogen (N), der er bundet til proteiner i død biomasse, forbruges af mikroorganismer og omdannes til ammoniumioner (NH4 +), som kan absorberes direkte af planternes rødder (f.eks. Ris).

Ammoniumioner omdannes normalt til nitritioner (NO2-) af nitrosomonas-bakterierne, efterfulgt af en anden omdannelse til nitrat (NO3-) af Nitrobacter bakterier.

De tre vigtigste kilder til kvælstof, der anvendes i landbruget, er urea, ammonium og nitrat. Den biologiske oxidation af ammonium til nitrat er kendt som nitrifikation. Denne proces behandler flere trin og medieres af autotrofiske, obligatoriske aerobic bakterier.

I oversvømmede jordarter er oxidationen af ​​NH4 + begrænset. Urea nedbrydes af enzymet urease eller kemisk hydrolyseres til ammoniak og CO2.

I ammoniakdannelsen omdannes ammoniakken ved hjælp af ammoniakbakterier til ammoniumionen (NH4 +). I det næste trin omdannes ammonium ved nitrificerende bakterier til nitrat (nitrifikation).

Denne form, meget mobil nitrogen, absorberes oftest af planternes rødder såvel som af mikroorganismer i jorden.

At lukke cyklus nitrogen, nitrogengas i atmosfæren bliver nitrogen biomasse af Rhizobium bakterier, der lever i rodvæv af bælgplanter (fx lucerne, ærter og bønner) og bælgplanter (såsom alder) og af cyanobakterierne og Azotobacter (Sposito, 2011).

Via ammonium (NH4 +) kan vandplanter absorbere og inkorporere nitrogen i proteiner, aminosyrer og andre molekyler. Høje koncentrationer af ammonium kan øge væksten af ​​alger og vandplanter.

Ammoniumhydroxid og andre ammoniumsalte anvendes meget i fødevareforarbejdning. FDA-forordningerne angiver, at ammoniumhydroxid er sikkert ("generelt anerkendt som sikkert" eller GRAS) som et gærmiddel, pH-kontrolmiddel og efterbehandling. overfladisk i mad.

Listen over de fødevarer, hvori den ammoniumhydroxid anvendes som et direkte fødevaretilsætningsstof er omfattende og indeholder bagværk, ost, chokolade, andre sukkervarer (f.eks slik) og buddinger. Ammoniumhydroxid anvendes også som et antimikrobielt middel i kødprodukter.

Ammoniak i andre former (f.eks ammoniumsulfat, ammonium alginat) anvendes krydderier, sojaprotein isolater, snacks, syltetøj og marmelade og læskedrikke (PNA kaliumnitrat forening, 2016).

Ammoniummåling anvendes i RAMBO-testen, især nyttig til diagnosticering af årsagen til en acidose (Test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine, S.F.). Nyren regulerer syreudskillelse og systemisk syrebase balance.

Ændring af mængden af ​​ammonium i urinen er en vigtig måde for nyrerne at udføre denne opgave. Måling af ammoniumniveauet i urinen kan give en forståelse for årsagen til en ændring af den sure basebalance hos patienter.

Niveauet af ammonium i urinen kan også give en masse information om den daglige produktion af syre i en given patient. Da størstedelen af ​​en persons syrebelastning kommer fra indtagne proteiner, er mængden af ​​ammonium i urinen en god indikator for proteinindtag i kosten.

Ammoniummålinger i urin kan være særlig nyttige til diagnosticering og behandling af patienter med nyresten:

  • Høje niveauer af ammonium i urin og en lav urin pH indikerer løbende gastrointestinale tab. Disse patienter er i fare for urinsyre og calciumoxalatsten.
  • En lille ammonium i urinen og høj pH i urinen antyder renal tubulær acidose. Disse patienter er i fare for calciumphosphatsten.
  • Patienter med calciumoxalatsten og calciumphosphat behandles ofte med citrat for at hæve urincitrat (en naturlig hæmmer af calciumoxalat og calciumphosphatkrystalvækst).

Men da citrat metaboliseres i bicarbonat (en base), kan dette lægemiddel også øge pH i urinen. Hvis urinets pH er for høj med citratbehandling, kan risikoen for calciumphosphatstene øges utilsigtet.

Overvågningen af ​​ammoniumurin er en måde at titrere citratdosis på og undgå dette problem. En god dosis initial citrat er ca. halvdelen af ​​udskillelsen af ​​ammonium i urinen (i mEq af hver).

Du kan overvåge effekten af ​​denne dosis på værdierne af ammonium, citrat og pH i urinen, og juster dosis citrat baseret på responsen. En dråbe i ammoniumammonium bør indikere, om det nuværende citrat er tilstrækkeligt til delvis (men ikke fuldstændigt) at modvirke den daglige syrebelastning af den patient.

referencer

  1. Database, Human Metabolome. (2017, marts 2). Viser metabocard for ammonium. Hentet fra: hmdb.ca.
  2. Johnston, F.J. (2014). Ammoniumsalt. inddrives fra accessscience: accessscience.com.
  3. National Center for Bioteknologi Information. (2017, 25 februar). PubChem Compound Database; CID = 16741146. Hentet fra PubChem.
  4. PNA kaliumnitrat association. (2016). Nitrat (NO3-) versus ammonium (NH4 +). inddrives fra kno3.org.
  5. Royal Society of Chemistry. (2015). Ammoniumion. Hentet fra kemspider: chemspider.com.
  6. Sposito, G. (2011, september 2). Jord. Genoprettet fra britannica-encyklopædi: britannica.com.
  7. Test-id: RAMBO Ammonium, Tilfældigt, Urin. (S.F.). Genoprettet fra encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
  8. VIAS Encyclopedia. (2004, 22. december). Ammoniumsalte. Genoprettet fra encyklopædi vias.org.