Ioniammonium (NH4 +) Kaava, ominaisuudet ja käyttötavat



ammoniumioni on positiivisesti varautunut polyatominen kationi, jonka kemiallinen kaava on NH4+. Molekyyli ei ole tasainen, vaan sillä on tetrahedronin muoto. Neljä vetyatomia muodostavat neljä kulmaa.

Ammoniakin typellä on pari ei-jaettua elektronia, jotka kykenevät hyväksymään protonin (Lewis-emäs), joten ammoniumioni muodostuu ammoniakin protonoimalla reaktion mukaisesti: NH3 + H+ → NH4+

Ammonium on myös substituoituja substituoituja amiineja tai substituoituja ammoniumkationeja. Metyyliammoniumkloridi on esimerkiksi kaavan CH mukainen ioninen suola3NH4Cl, jossa kloridi-ioni on sitoutunut metyyliamiiniin.

Ammoniumionilla on ominaisuuksia, jotka ovat hyvin samankaltaisia ​​kuin raskaammat alkalimetallit ja joita pidetään usein läheisenä sukulaisena. Ammoniumin odotetaan käyttäytyvän kuin metalli erittäin suurissa paineissa, kuten jättiläisissä kaasu-planeeteissa, kuten Uraanissa ja Neptunussa..

Ammoniumionilla on tärkeä rooli proteiinien synteesissä ihmiskehossa. Lyhyesti sanottuna kaikki elävät olennot tarvitsevat proteiineja, jotka muodostuvat noin 20 eri aminohaposta. Vaikka kasvit ja mikro-organismit voivat syntetisoida useimmat aminohapot ilmakehässä, eläimet eivät voi.

Ihmisiä varten joitakin aminohappoja ei voida syntetisoida lainkaan, ja niitä on käytettävä välttämättöminä aminohappoina.

Muita aminohappoja voidaan syntetisoida ruoansulatuskanavassa olevilla mikro-organismeilla ammoniakki-ionien avulla. Täten tämä molekyyli on avainluku typpisyklissä ja proteiinien synteesissä.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
    • 1.1 Liukoisuus ja molekyylipaino
    • 1.2 Happopohjaiset ominaisuudet
    • 1.3 Ammoniumsuolat
  • 2 Käyttö
  • 3 Viitteet

ominaisuudet

Liukoisuus ja molekyylipaino

Ammoniumionin molekyylipaino on 18 039 g / mol ja liukoisuus 10,2 mg / ml vettä (National Biotechnology Information, 2017). Kun ammoniakki liuotetaan veteen, ammoniumioni muodostuu reaktion mukaan:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

Tämä lisää hydroksyylin pitoisuutta liuoksen pH: ta lisäävässä väliaineessa (Royal Society of Chemistry, 2015).

Happopohjaiset ominaisuudet

Ammoniumionin pKb on 9,25. Tämä tarkoittaa, että pH: n yläpuolella tällä arvolla on hapan käyttäytyminen ja alhaisemmalla pH: lla on peruskäyttäytyminen.

Kun esimerkiksi ammoniakkia liuotetaan etikkahappoon (pKa = 4,76), vapaan elektronin pari ottaa protonin väliaineesta, joka lisää hydroksidionien pitoisuutta yhtälön mukaisesti:

NH3 + CH3COOH-NH4+ + CH3COO-

Vahvan emäksen, kuten natriumhydroksidin (pKa = 14,93) läsnä ollessa ammoniumioni tuottaa kuitenkin alustalle protonin reaktion mukaan:

NH4+ + NaOH, NH3 + na+ + H2O

Yhteenvetona voidaan todeta, että pH: ssa, joka on pienempi kuin 9,25, typpi protonoidaan, kun pH-arvo on suurempi kuin tämä arvo, se poistetaan suojauksesta. Tämä on erittäin tärkeää, kun ymmärretään titrauskäyrät ja ymmärretään aineiden, kuten aminohappojen, käyttäytymistä.

Ammoniumsuolat

Yksi ammoniakin ominaispiirteistä on sen teho yhdistää suoraan happojen kanssa suolojen muodostamiseksi reaktion mukaan:

NH3 + HX → NH4X

Siten se muodostaa kloorivetyhapolla ammoniumkloridia (NH4Cl); Typpihapolla, ammoniumnitraatilla (NH4NO3), jossa hiilihappo muodostaa ammoniumkarbonaattia ((NH4)2CO3) jne.

On osoitettu, että täydellisesti kuivaa ammoniakkia ei yhdistetä täysin kuivaan kloorivetyhappoon, jolloin kosteus on välttämätön reaktion aikaansaamiseksi (VIAS Encyclopedia, 2004).

Useimmat yksinkertaiset ammoniumsuolat ovat hyvin vesiliukoisia. Poikkeuksena on ammoniumheksakloroplatinaatti, jonka muodostumista käytetään ammoniummäärityksenä. Ammoniumnitraatin ja erityisesti perkloraatin suolat ovat erittäin räjähtäviä, jolloin ammonium on pelkistävä aine.

Epätavallisessa prosessissa ammoniumionit muodostavat amalgaamin. Tällaiset lajit valmistetaan elektrolyysillä ammoniumliuoksella elohopeapatodia käyttäen. Tämä amalgaami hajoaa lopulta vapauttamaan ammoniakkia ja vetyä (Johnston, 2014).

Yksi yleisimmistä ammoniumsuoloista on ammoniumhydroksidi, joka on yksinkertaisesti veteen liuotettu ammoniakki. Tämä yhdiste on hyvin yleinen ja esiintyy luonnossa ympäristössä (ilmassa, vedessä ja maaperässä) sekä kaikissa kasveissa ja eläimissä, myös ihmisissä..

sovellukset

Ammonium on tärkeä typpilähde monille kasvilajeille, erityisesti niille, jotka kasvavat hypoksisilla mailla. Se on kuitenkin myrkyllistä useimmille viljelylajeille ja sitä käytetään harvoin ainoana typpilähteenä (tietokanta, Human Metabolome, 2017).

Mikro-organismit kuluttavat kuolleen biomassan proteiineihin sitoutunutta typpeä (N), ja ne muunnetaan ammoniumioneiksi (NH4 +), jotka kasvin juuret voivat suoraan imeytyä (esim. Riisi).

Ammoniumionit muunnetaan nitrosomonas-bakteereilla tavallisesti nitriitti-ioneiksi (NO2-), minkä jälkeen Nitrobacter-bakteerit muuttavat toisen kerran nitraatiksi (NO3-).

Maataloudessa käytettävät kolme tärkeintä typenlähteitä ovat urea, ammonium ja nitraatti. Ammoniumin biologista hapettumista nitraatiksi kutsutaan nitrifikaatioksi. Tässä prosessissa käsitellään useita vaiheita, ja sitä välittävät autotrofiset, sitovat aerobiset bakteerit.

Tulvissa maaperissä NH4 +: n hapettuminen on rajoitettu. Ueaasi hajoaa ureaasi tai hydrolysoidaan kemiallisesti ammoniakiksi ja CO2: ksi.

Ammonisointivaiheessa ammoniakki muunnetaan ammoniumionien avulla ammoniumioniksi (NH4 +). Seuraavassa vaiheessa nitrifioivat bakteerit muuttavat ammoniumiksi nitraatiksi (nitrifikaatioksi).

Tämä muoto, erittäin liikkuva typpi, imeytyy yleisimmin kasvien juuret sekä maaperän mikro-organismit.

Typpisyklin sulkemiseksi ilmakehässä oleva kaasumainen typpi muunnetaan biomassan typeksi Rhizobium-bakteereilla, jotka elävät palkokasvien (esimerkiksi sinimailanen, herneiden ja papujen) ja palkokasvien (kuten leppä) juurikudoksissa. syanobakteerit ja Azotobacter (Sposito, 2011).

Ammonium (NH4 +) -vesilaitokset voivat absorboida ja sisällyttää typpeä proteiineihin, aminohappoihin ja muihin molekyyleihin. Suuret ammoniumpitoisuudet voivat lisätä levien ja vesikasvien kasvua.

Elintarviketeollisuudessa käytetään laajasti ammoniumhydroksidia ja muita ammoniumsuoloja. Elintarvike- ja lääkeviraston (FDA) määräyksissä todetaan, että ammoniumhydroksidi on turvallinen ("yleisesti tunnustettu turvalliseksi" tai "GRAS") hiivaaineena, pH: n säätöaineena ja viimeistelyaineena. pinnallinen.

Luettelo elintarvikkeista, joissa ammoniumhydroksidia käytetään suoraan elintarvikelisäaineena, on laaja ja sisältää leivonnaisia, juustoja, suklaata, muita makeisia (esim. Makeisia) ja vanukkaita. Ammoniumhydroksidia käytetään myös mikrobilääkkeenä lihavalmisteissa.

Muissa muodoissa olevaa ammoniakkia (esim. Ammoniumsulfaattia, ammoniumalginaattia) käytetään mausteissa, soijaproteiinisolaateissa, välipaloissa, hilloissa ja hyytelöissä sekä alkoholittomissa juomissa (PNA-kaliumnitraattiliitos, 2016).

Ammoniummittausta käytetään RAMBO-testissä, joka on erityisen hyödyllinen hapettumisen syyn diagnosoimiseksi (Test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine, S.F.). Munuaiset säätelevät happojen erittymistä ja systeemistä happoa.

Ammoniumin määrän muuttaminen virtsassa on tärkeä tapa, jolla munuaiset voivat suorittaa tämän tehtävän. Ammoniumin määrän mittaaminen virtsassa voi antaa ymmärtää, mistä syystä happo-emästasapaino muuttuu potilailla.

Virtsan ammoniumpitoisuus voi myös antaa paljon tietoa hapon päivittäisestä tuotannosta tietyssä potilaassa. Koska suurin osa yksilön happokuormituksesta on peräisin nautittavista proteiineista, ammoniumin määrä virtsassa on hyvä indikaattori proteiinin saannista ruokavaliossa.

Ammoniummittaukset virtsassa voivat olla erityisen hyödyllisiä munuaiskivien potilaiden diagnosoinnissa ja hoidossa:

  • Virtsan korkea ammoniumpitoisuus ja alhainen virtsan pH viittaavat jatkuviin ruoansulatuskanavan häviöihin. Nämä potilaat ovat vaarassa virtsahapon ja kalsiumoksalaattikivien vuoksi.
  • Vähän ammoniumia virtsassa ja virtsan korkea pH-arvo viittaa munuaisten tubulaariseen asidoosiin. Nämä potilaat ovat vaarassa kalsiumfosfaattikiviä.
  • Potilaita, joilla on kalsiumoksalaattikiviä ja kalsiumfosfaattia, käsitellään usein sitraatilla virtsan sitraatin nostamiseksi (kalsiumoksalaatin ja kalsiumfosfaatin kristallikasvun luonnollinen estäjä).

Koska sitraatti metaboloituu bikarbonaatiksi (emäs), tämä lääke voi myös lisätä virtsan pH: ta. Jos virtsan pH on liian korkea sitraattikäsittelyllä, kalsiumfosfaattikivien riski voi vahingossa kasvaa.

Ammonium-virtsan seuranta on tapa titrata sitraattiannosta ja välttää tämä ongelma. Hyvä annos alkuperäistä sitraattia on noin puolet ammoniumin erittymisestä virtsaan (kussakin mEq: ssa)..

Voit seurata tämän annoksen vaikutusta virtsan ammonium-, sitraatti- ja pH-arvoihin ja säätää sitraatin annosta vasteen perusteella. Virtsan ammoniumpisara tulee ilmoittaa, onko nykyinen sitraatti riittävä, jotta osittain (mutta ei täysin) vastaisi potilaan päivittäistä happokuormaa.

viittaukset

  1. Tietokanta, Human Metabolome. (2017, maaliskuu 2). Näytetään metabokortti ammoniumille. Haettu osoitteesta: hmdb.ca.
  2. Johnston, F. J. (2014). Ammoniumsuola. toipunut accessscience: accessscience.com.
  3. Kansallinen bioteknologian tiedotuskeskus. (2017, 25. helmikuuta). PubChem-yhdistelmätietokanta; CID = 16741146. Haettu PubChemistä.
  4. PNA-kaliumnitraattiliitos. (2016). Nitraatti (NO3-) versus ammonium (NH4 +). takaisin kno3.orgista.
  5. Royal Society of Chemistry. (2015). Ammoniumioni. Haettu chemspideristä: chemspider.com.
  6. Sposito, G. (2011, syyskuu 2). Maaperään. Palautettu britannica-tietosanakirjasta: britannica.com.
  7. Testitunnus: RAMBO Ammonium, Random, Urine. (S.F.). Palautettu encyclopediamayomedicallaboratorie.comista.
  8. VIAS Encyclopedia. (2004, 22. joulukuuta). Ammoniumsuolat. Palautettu tietosanakirjasta vias.org.