Ammoniumjon (NH4+) formel, egenskaper och användningar

han Jonammonium Det är en polyiatomisk katjon med positiv belastning vars kemiska formel är NH₄⁺. Molekylen är inte platt, men har formen av en tetrahedron. De fyra väteatomerna bildar de fyra hörnen.

Ammoniakkväve har ett par inte delade elektroner som kan acceptera en proton (Lewis -bas) att ammoniumjonen bildas av protonationen av ammoniaken enligt reaktionen: NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

Ammoniumnamn ges också till ersättningsaminer eller ersättade ammoniumkatjoner. Till exempel är metymoniumklorid en jonisk saltjonisk₃Nh₄Cl där kloridjon är kopplad till en metylamin.

Ammoniumjonen har mycket liknande egenskaper som de tyngsta alkaliska metallerna och anses ofta vara en nära släkting. Ammonium förväntas bete sig som en metall vid mycket höga tryck, som inom gigantiska gasplaneter som Uranus och Neptune.

Ammoniumjonen spelar en viktig roll i proteinsyntesen i människokroppen. Sammanfattningsvis behöver alla levande varelser proteiner, som bildas av cirka 20 olika aminosyror. Medan växter och mikroorganismer kan syntetisera de flesta aminosyror från kväve i atmosfären, kan djur inte.

För människor kan vissa aminosyror inte syntetiseras alls och måste konsumeras som essentiella aminosyror.

Andra aminosyror kan emellertid syntetiseras av mikroorganismer i mag -tarmkanalen med hjälp av admoniac -joner. Således är denna molekyl en nyckelfigur i kvävecykeln och proteinsyntesen.

[TOC]

Egenskaper

Löslighet och molekylvikt

Ammoniumjonen har en molekylvikt av 18 039 g/mol och en löslighet av 10,2 mg/ml vatten (National Center for Biotechnology Information, 2017). Vid upplösning av ammoniak i vatten bildas ammoniumjonen enligt reaktionen:

Nh₃ + H₂O → NH₄⁺ + Åh^-

Detta ökar hydroxylkoncentrationen i mitten genom att öka lösningens pH (Royal Society of Chemistry, 2015).

Bassyraegenskaper

Ammoniumjonen har en 9,25 pkb. Detta innebär att pH större än detta värde kommer att ha surt beteende och lägre pH kommer att ha grundläggande beteende.

Genom att lösa ammoniak i ättiksyra (PKA = 4,76) tar till exempel kväve -fria elektronparet en medium proton genom att öka koncentrationen av hydroxider enligt ekvationen:

Nh₃ + Ch₃COOH ⇌ NH₄⁺ + Ch₃Kuttra^-

I närvaro av en stark bas, såsom natriumhydroxid (PKA = 14,93) ger emellertid ammoniumjonen en proton till mediet enligt reaktionen:

Nh₄⁺ + NaOH ⇌ NH₃ + Na⁺ + H₂ANTINGEN

Sammanfattningsvis, vid pH mindre än 9,25, kommer kväve att protoneras, medan pH större än det värdet kommer att vara oskyddat. Detta är av största vikt i förståelsen av gradskurvor och förstå beteendet hos ämnen som aminosyror.

Ammoniumsalter

En av de mest karakteristiska egenskaperna hos ammoniak är dess kraft att kombinera direkt med syror för att bilda salter enligt reaktionen:

Nh₃ + HX → NH₄X

Således, med saltsyra bildar ammoniumklorid (NH₄Cl); Med salpetersyra, ammoniumnitrat (NH₄NEJ₃), med kolsyra kommer att bilda amoniskt karbonat ((NH₄)₂Co₃) etc.

Det har visats att perfekt torr ammoniak inte kommer att kombineras med perfekt torr saltsyra, som är den fuktighet som krävs för att orsaka reaktion (Vias encyklopedi, 2004).

De flesta enkla ammoniumsalter är mycket lösliga i vatten. Ett undantag är ammoniumhexakloroplatinat, vars bildning används som ett ammoniumtest. Ammoniumnitratsalterna och särskilt perklorat är mycket explosiva, i dessa fall är ammonium det reducerande medel.

I en ovanlig process bildar ammoniumjoner ett amalgam. Sådana arter framställs genom elektrolys av en ammoniumlösning med hjälp av en kvicksilverkatod. Detta amalgam sönderdelas så småningom till fritt fritt ammoniak och väte (Johnston, 2014).

En av de vanligaste ammoniumsalterna är ammoniumhydroxid, som helt enkelt är ammoniak upplöst i vatten. Denna förening är mycket vanlig och finns naturligt i miljön (i luft, vatten och jord) och i alla växter och djur, inklusive människor.

Ansökningar

Ammonium är en viktig källa till kväve för många växtarter, särskilt de som växer i hypoxiska jordar. Men det är också giftigt för de flesta grödor och gäller sällan som den enda källan till kväve (databas, human metabolome, 2017).

Kväve (N), kopplad till proteiner i död biomassa, konsumeras av mikroorganismer och förvandlas till ammoniumjoner (NH4+) som kan absorberas direkt av växternas rötter (till exempel ris).

Ammoniumjoner blir vanligtvis nitritjoner (NO2-) av nitrosomonas bakterier, följt av en andra omvandling till nitrat (NO3-) av nitrobacterbakterier.

De tre största kvävekällorna som används i jordbruket är urea, ammonium och nitrat. Biologisk ammoniumoxidation till nitrat kallas nitrifikation. Denna process beaktar flera steg och medieras av autotrofiska bakterier, tvingad aerobics.

I översvämmade jordar är oxidationen av NH4+ begränsad. Urea sönderdelas av Ureasa -enzymet eller hydrolyseras till ammoniak och CO2.

I den förbipasserande passagen omvandlas ammoniak genom ammonifierande bakterier i ammoniumjonen (NH4+). I nästa steg omvandlas ammonium av nitrifierande bakterier i nitrat (nitrifikation).

Denna form, mycket mobil kväve, är den vanligaste av växternas rötter, liksom av mikroorganismerna i jorden.

För att stänga kvävecykeln blir gasformiga kväve i atmosfären biomasskväve på grund av rhizobiumbakterier som lever i rotvävnaderna i baljväxter (till exempel alfalf och för cyanobakterier och lazotobacter (Sposito, 2011).

Genom ammonium (NH4+) kan vattenväxter absorbera och integrera kväve i proteiner, aminosyror och andra molekyler. Höga ammoniumkoncentrationer kan öka tillväxten av alger och vattenväxter.

Ammoniumhydroxid och andra ammoniumsalter används i stor utsträckning vid livsmedelsbearbetning. Reglerna för Food and Medicines Administration (FDA) bekräftar att ammoniumhydroxid är säker ("allmänt erkänt som försäkring" eller GRAS) som ett jästmedel, pH -kontrollmedel och finish agent ytlig i mat.

Matlistan där ammoniumhydroxid används som ett direkt livsmedelsadditiv är omfattande och inkluderar bakade produkter, ostar, choklad, andra konfektyrprodukter (till exempel karamellos) och pudiner. Ammoniumhydroxid används också som ett antimikrobiellt medel i köttprodukter.

Ammoniak i andra former (till exempel ammoniumsulfat, ammoniumalginat) används i kryddor, sojaproteinisolering, snacks, sylt och gelé och icke -alkoholiska drycker (Pnatassium nitratförening, 2016).

Ammoniummätning används i Rambo -testet, särskilt användbart vid diagnosen orsaken till acidos (test -ID: Rambo ammonium, slumpmässig, urin, s.F.). Njurarna reglerar syras utsöndring och systemisk bassyra.

Att ändra mängden ammonium i urin är ett viktigt sätt att njurarna utför denna uppgift. Att mäta nivån på ammonium i urinen kan ge förståelsen för orsaken till en förändring av bassyrasbasen hos patienter.

Nivån på ammonium i urinen kan också ge mycket information om den dagliga produktionen av syra hos en given patient. Eftersom det mesta av en individs syrabelastning kommer från intaget protein är mängden ammonium i urinen en bra indikator på proteinintag i kosten.

Urinammoniummätningar kan vara särskilt användbara för diagnos och behandling av patienter med njursten:

• Höga nivåer av ammonium i urin och ett urin -pH under antyder gastrointestinala förluster. Dessa patienter riskerar urinsyra och kalciumoxalatstenar.
• Lite ammonium i urinen och det höga pH -värdet för urin antyder njurens tubulära acidos. Dessa patienter riskerar att beräkna kalciumfosfat.
• Patienter med kalciumoxalatstenar och kalciumfosfat behandlas ofta med citrat för att höja urincitrat (en naturlig hämmare av kalciumoxalat och tillväxten av kalciumfosfatkristall).

Men eftersom citrat metaboliseras i bikarbonat (en bas) kan detta läkemedel också öka urinens pH. Om urinens pH är för högt med citratbehandling kan risken för kalciumfosfatstenar involveras ofrivilligt.

Övervakningen av ammoniumurin är en form av titel dosen av citrat och undvik detta problem. En bra dos initial citrat är ungefär hälften av utsöndringen av ammonium i urinen (i meq av varje).

Effekten av denna dos på värdena på ammonium, citrat och pH i urinen kan övervakas och justera citratdosen baserat på svaret. En minskning av urinammonium bör indikera om det nuvarande citratet är tillräckligt för att delvis motverka (men inte helt) den dagliga syrasbelastningen för den givna patienten.

Referenser

1. Databas, mänsklig metabolom. (2017, 2 mars). Metabocard för ammoniumvisning. Hämtad från: HMDB.Växelström.
2. Johnston, f. J. (2014). Ammoniumsalt. Åtkomstinställningen återhämtad: Accesscience.com.
3. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2017, 25 februari). PubChem Compound -databas; CID = 16741146. Hämtad från PubChem.
4. Pnatassiumnitratförening. (2016). Nitrat (NO3-) kontra ammonium (NH4+). Återhämtat sig från KNO3.org.
5. Royal Society of Chemistry. (2015). Ammoniumjon. Chemspider återhämtat sig: Chemspider.com.
6. Sposito, g. (2011, 2 september). Jord. Återhämtat sig från Britannica Encyclopedia: Britannica.com.
7. Test -ID: Rambo ammonium, slumpmässig, urin. (S.F.). Hämtad från Encyclopediamamamedical Laboratorie.com.
8. Sätt encyklopedi . (2004, 22 december). Ammoniumsalter. Återhämtat sig från encyklopedivägar.org.