Ioonammoonium (NH4 +) valem, omadused ja kasutusalad



The ammooniumioon on positiivselt laetud polüatomiline katioon, mille keemiline valem on NH4+. Molekul ei ole tasane, kuid omab tetraeedri kuju. Neli nurka moodustavad neli vesiniku aatomit.

Ammoniaagi lämmastikul on paar jagamata elektroni, mis on võimelised vastu võtma prootoni (Lewise alus), seega moodustub ammooniumioon ammoniaagi protoneerimisel vastavalt reaktsioonile: NH3 + H+ → NH4+

Ammoonium on ka asendatud asendatud amiinid või asendatud ammooniumkatioonid. Näiteks metüülammooniumkloriid on valemi CH iooniline sool3NH4Cl, kus kloriidi ioon on seotud metüülamiiniga.

Ammooniumioonil on omadused, mis on väga sarnased raskemate leelismetallidega ja mida peetakse sageli lähedaseks sugulaseks. Ammonium käitub eeldatavalt väga suure rõhu all nagu metall, näiteks hiiglaslikes planeedides nagu Uraan ja Neptune..

Ammooniumioonil on inimese organismis valkude sünteesil oluline roll. Lühidalt öeldes vajavad kõik elusolendid valke, mida moodustavad umbes 20 erinevat aminohapet. Kuigi taimed ja mikroorganismid võivad sünteesida atmosfääris lämmastiku enamikke aminohappeid, ei saa loomad seda teha.

Inimestel ei ole mõningaid aminohappeid võimalik sünteesida ja neid tuleb tarbida asendamatute aminohapete kujul.

Teisi aminohappeid saab aga sünteesida seedetraktis olevate mikroorganismide abil ammoniaagioonide abil. Seega on see molekul lämmastiku tsükli ja valkude sünteesi võtmeisund.

Indeks

  • 1 Omadused
    • 1.1 Lahustuvus ja molekulmass
    • 1.2 Happe aluse omadused
    • 1.3 Ammooniumsoolad
  • 2 Kasutamine
  • 3 Viited

Omadused

Lahustuvus ja molekulmass

Ammooniumiooni molekulmass on 18,039 g / mol ja lahustuvus 10,2 mg / ml vees (National Center for Biotechnology Information, 2017). Ammoniaagi lahustamisel vees moodustub ammooniumioon vastavalt reaktsioonile:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

See suurendab hüdroksüüli kontsentratsiooni lahuse pH-d suurendavas keskkonnas (Royal Society of Chemistry, 2015).

Happe aluse omadused

Ammooniumiooni pKb on 9,25. See tähendab, et pH väärtusel, mis ületab selle väärtuse, on happeline käitumine ja madalamal pH-l on põhiline käitumine.

Näiteks ammoniaagi lahustamisel äädikhappes (pKa = 4,76) võtab vaba elektronide paar protonit söötmest, mis suurendab hüdroksiidioonide kontsentratsiooni vastavalt võrrandile:

NH3 + CH3COOH-NH4+ + CH3COO-

Tugeva aluse, näiteks naatriumhüdroksiidi (pKa = 14,93) juuresolekul annab ammooniumi ioon keskkonda protooni vastavalt reaktsioonile:

NH4+ + NaOH, NH3 + Na+ + H2O

Kokkuvõtteks võib öelda, et pH juures, mis on madalam kui 9,25, protoneeritakse lämmastikku, samal ajal kui pH väärtusest suurem kui see väärtus deprotoneeritakse. See on väga oluline tiitrimiskõverate mõistmisel ja selliste ainete nagu aminohapete käitumise mõistmisel.

Ammooniumsoolad

Ammoniaagi üheks kõige iseloomulikumaks omaduseks on selle võim ühendada otseselt hapetega, et moodustada soolad vastavalt reaktsioonile:

NH3 + HX → NH4X

Seega moodustab see vesinikkloriidhappega ammooniumkloriidi (NH4Cl); Lämmastikhappe, ammooniumnitraadi (NH. \ T4EI3), süsinikhappega moodustub ammooniumkarbonaat ((NH4)2CO3) jne.

On näidatud, et täiesti kuiva ammoniaaki ei kombineerita täiesti kuiva vesinikkloriidhappega, niiskust on vaja reaktsiooni tekitamiseks (VIAS Encyclopedia, 2004).

Enamik lihtsaid ammooniumsooli on vees väga hästi lahustuvad. Erandiks on ammooniumheksakloroplatinaat, mille moodustumist kasutatakse ammooniumi testina. Ammooniumnitraadi ja eriti perkloraadi soolad on väga plahvatusohtlikud, sellisel juhul on redutseerijaks ammoonium.

Ebatavalises protsessis moodustavad ammooniumioonid amalgaami. Sellised liigid valmistatakse ammooniumilahuse elektrolüüsil, kasutades elavhõbeda katoodi. See amalgaam laguneb lõpuks ammoniaagi ja vesiniku vabastamiseks (Johnston, 2014).

Üks levinumaid ammooniumisoolasid on ammooniumhüdroksiid, mis on lihtsalt vees lahustatud ammoniaak. See ühend on väga levinud ja esineb looduses (õhus, vees ja pinnases) ning kõigis taimedes ja loomades, sealhulgas inimestel..

Kasutamine

Ammoonium on paljude taimeliikide jaoks oluline lämmastikuallikas, eriti need, mis kasvavad hüpoksilistel muldadel. Siiski on see mürgine ka enamiku põllukultuuride liikidele ja seda kasutatakse harva ainsa lämmastikuallikana (andmebaas, Human Metabolome, 2017).

Lämmastikku (N), mis on seotud surnud biomassi valkudega, tarbivad mikroorganismid ja muundatakse ammooniumioonideks (NH4 +), mida taimede juured võivad otse absorbeerida (nt riis)..

Ammooniumioonid konverteeritakse nitrosoomide bakteritega tavaliselt nitritioonideks (NO2-), millele järgneb Nitrobacter'i bakterite teine ​​teisendamine nitraadiks (NO3-).

Kolm peamist põllumajanduses kasutatavat lämmastikuallikat on uurea, ammoonium ja nitraat. Ammooniumi bioloogilist oksüdatsiooni nitraadiks nimetatakse nitrifikatsiooniks. See protsess hõlmab mitmeid etappe ja on vahendatud autotroofsete, kohustuslike aeroobsete bakterite poolt.

Üleujutatud muldades on NH4 + oksüdatsioon piiratud. Karbamiid lagundatakse ensüümi ureaasi abil või keemiliselt hüdrolüüsitakse ammoniaagiks ja CO2-ks.

Ammoniseerimisetapis muundatakse ammoniaak ammoniaagsete bakterite abil ammooniumiooniks (NH4 +). Järgmises etapis muudetakse nitrifitseerivad bakterid ammooniumiks nitraadiks (nitrifikatsioon).

See vorm, väga liikuv lämmastik, imendub kõige sagedamini nii taimede juurte kui ka mulla mikroorganismide poolt.

Lämmastiku tsükli sulgemiseks muundatakse atmosfääri gaasiline lämmastik biomassi lämmastikuks Rhizobium'i bakterite poolt, mis elavad kaunviljade (näiteks lutsern, herned ja oad) ja kaunviljade (nagu lepp) juurekudedes. tsüanobakterite ja Azotobacteri poolt (Sposito, 2011).

Ammooniumi (NH4 +) kaudu võivad veetaimed absorbeerida ja lisada lämmastikku valkudesse, aminohapetesse ja teistesse molekulidesse. Ammooniumi kõrge kontsentratsioon võib suurendada vetikate ja veetaimede kasvu.

Toiduainete töötlemisel kasutatakse laialdaselt ammooniumhüdroksiidi ja teisi ammooniumsoolasid. Toidu- ja ravimiameti (FDA) määruses on sätestatud, et ammooniumhüdroksiid on ohutu ("üldiselt tunnustatud kui ohutu" või GRAS) pärmi, pH reguleeriva aine ja viimistlusainena. pealiskaudne.

Toiduaineid, milles ammooniumhüdroksiidi kasutatakse otsese toidulisandina, on ulatuslik ja see hõlmab küpsetisi, juustu, šokolaate, muid kondiitritooteid (nt kommid) ja pudleid. Ka ammooniumhüdroksiidi kasutatakse lihatoodetes antimikroobse toimeainena.

Muudes vormides (nt ammooniumsulfaat, ammooniumalginaat) kasutatavat ammoniaaki kasutatakse maitseainetena, sojavalgu isolaatides, suupistetes, moosides ja želees ning alkoholivabades jookides (PNA kaaliumnitraadi ühendus, 2016).

RAMBO testis kasutatakse ammooniumimõõtmist, mis on eriti kasulik atsidoosi põhjuse diagnoosimiseks (test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine, S.F.). Neerud reguleerivad happe eritumist ja süsteemse happe aluse tasakaalu.

Ammooniumi koguse muutmine uriinis on oluline viis neerude jaoks selle ülesande täitmiseks. Amiini ammooniumisisalduse mõõtmine uriinis võib anda ülevaate happe aluse tasakaalu muutumise põhjusest patsientidel.

Amiini ammooniumisisaldus uriinis võib samuti anda palju teavet happe igapäevase tootmise kohta antud patsiendil. Kuna enamik indiviidi happekoormusest pärineb allaneelatud valkudest, on uriinis sisalduva ammooniumi kogus hea indikaator valguse tarbimisest dieedis.

Ammooniumi mõõtmised uriinis võivad olla eriti kasulikud neerukividega patsientide diagnoosimiseks ja raviks:

  • Ammoniumisisalduse kõrge tase uriinis ja madal uriini pH viitavad seedetrakti kadumisele. Nendel patsientidel on kusihappe ja kaltsiumoksalaadi kividega seotud risk.
  • Veidi ammoonium uriinis ja kõrge uriini pH viitavad neerutorukeste atsidoosile. Nendel patsientidel on risk kaltsiumfosfaadi kividega.
  • Kaltsiumoksalaadi ja kaltsiumfosfaadiga patsiente ravitakse sageli tsitraadiga, et tõsta uriintsitraati (kaltsiumoksalaadi ja kaltsiumfosfaadi kristallide kasvu loomulik inhibiitor)..

Kuna tsitraat metaboliseerub bikarbonaadiks (alus), võib see ravim suurendada ka uriini pH-d. Kui uriini pH on tsitraadiga liiga kõrge, võib kaltsiumfosfaatide kivide ohtu tahtmatult suurendada.

Ammooniumi uriini jälgimine on võimalus tsitraadi annuse tiitrimiseks ja selle probleemi vältimiseks. Hea algannuse tsitraadi annus on ligikaudu pool ammooniumi eritumisest uriinis (iga kord mEq-s)..

Te saate jälgida selle annuse mõju ammooniumi, tsitraadi ja uriini pH väärtustele ning kohandada tsitraadi annust vastuse põhjal. Uriini ammooniumi tilk peaks näitama, kas praegune tsitraat on piisav, et osaliselt (kuid mitte täielikult) neutraliseerida selle patsiendi igapäevast happe koormust.

Viited

  1. Andmebaas, inimese metaboloom. (2017, 2. märts). Ammoniumile metabokardi näitamine. Välja otsitud andmebaasist: hmdb.ca.
  2. Johnston, F. J. (2014). Ammooniumsool. accessscience: accessscience.com.
  3. Riiklik biotehnoloogia teabekeskus. (2017, 25. veebruar). PubChem Compound andmebaas; CID = 16741146. Välja otsitud PubChemist.
  4. PNA kaaliumnitraadi ühendus. (2016). Nitraat (NO3-) versus ammoonium (NH4 +). taastunud kno3.org.
  5. Royal Society of Chemistry. (2015). Ammooniumioon. Välja otsitud chemspiderist: chemspider.com.
  6. Sposito, G. (2011, 2. september). Pinnas Britannica entsüklopeediast: britannica.com.
  7. Test ID: RAMBO Ammonium, juhuslik, uriin. (S.F.). Taastati encyclopediamayomedicallaboratorie.com-st.
  8. VIAS Encyclopedia. (2004, 22. detsember). Ammooniumisoolad. Taastati entsüklopeediast vias.org.