Ammoniumion (NH4+) formel, egenskaper og bruk

Han Ion ammonium Det er en polyiatomisk kation med positiv belastning hvis kjemiske formel er NH₄⁺. Molekylet er ikke flatt, men har formen som en tetrahedron. De fire hydrogenatomene danner de fire hjørnene.

Ammoniakknitrogenet har et par ikke delte elektroner som er i stand til å akseptere et proton (Lewis -base) at ammoniumionet dannes ved protonering av ammoniakk i henhold til reaksjonen: NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

Ammoniumnavn er også gitt til erstatningsaminer eller substituerte ammoniumkationer. For eksempel er metymoniumklorid et ionisk saltionisk₃NH₄CL hvor kloridion er knyttet til en metylamin.

Ammoniumionet har veldig like egenskaper som de tyngste alkaliske metaller og regnes ofte som en nær slektning. Ammonium forventes å oppføre seg som et metall med veldig høyt trykk, ettersom gigantiske gassplaneter som Uranus og Neptune.

Ammoniumionet spiller en viktig rolle i proteinsyntese i menneskekroppen. Oppsummert trenger alle levende vesener proteiner, som er dannet av omtrent 20 forskjellige aminosyrer. Mens planter og mikroorganismer kan syntetisere de fleste aminosyrer fra nitrogen i atmosfæren, kan ikke dyr.

For mennesker kan noen aminosyrer ikke syntetiseres i det hele tatt og må konsumeres som essensielle aminosyrer.

Andre aminosyrer kan imidlertid syntetiseres ved mikroorganismer i mage -tarmkanalen ved hjelp av Admoniac -ioner. Dermed er dette molekylet en nøkkelfigur i nitrogensyklusen og proteinsyntesen.

[TOC]

Egenskaper

Løselighet og molekylvekt

Ammoniumionet har en molekylvekt på 18 039 g/mol og en løselighet på 10,2 mg/ml vann (National Center for Biotechnology Information, 2017). Når du løser opp ammoniakk i vann, dannes ammoniumionet i henhold til reaksjonen:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + Åh^-

Dette øker hydroksylkonsentrasjonen i midten ved å øke pH i løsningen (Royal Society of Chemistry, 2015).

Basisyreegenskaper

Ammoniumionet har en 9,25 PKB. Dette betyr at pH større enn denne verdien vil ha sur oppførsel og lavere pH vil ha grunnleggende atferd.

For eksempel, ved å løse opp ammoniakk i eddiksyre (PKA = 4,76), tar nitrogenfri elektronpar et middels proton ved å øke konsentrasjonen av hydroksider i henhold til ligningen:

NH₃ + Ch₃COOH ⇌ NH₄⁺ + Ch₃COO^-

I nærvær av en sterk base, så som natriumhydroksyd (PKA = 14,93), gir ammoniumion imidlertid et proton til mediet i henhold til reaksjonen:

NH₄⁺ + NaOH ⇌ NH₃ + Na⁺ + H₂ENTEN

Avslutningsvis, ved pH mindre enn 9,25, vil nitrogen bli protonert, mens pH større enn den verdien vil være ubeskyttet. Dette er av største betydning i forståelsen av gradskurver og forståelse av atferden til stoffer som aminosyrer.

Ammoniumsalter

En av de mest karakteristiske egenskapene til ammoniakk er dens kraft til å kombinere direkte med syrer for å danne salter i henhold til reaksjonen:

NH₃ + HX → NH₄X

Således, med saltsyreform ammoniumklorid (NH₄Cl); Med salpetersyre, ammoniumnitrat (NH₄NEI₃), med kullsyre vil danne amonisk karbonat ((NH₄)₂Co₃) etc.

Det er vist at perfekt tørr ammoniakk ikke vil bli kombinert med perfekt tørr saltsyre, og er fuktigheten som er nødvendig for å forårsake reaksjon (vias leksikon, 2004).

De fleste enkle ammoniumsalter er veldig oppløselige i vann. Et unntak er ammoniumheksakloroplatinat, hvis formasjon brukes som ammoniumtest. Ammoniumnitratsalter og spesielt perklorat er svært eksplosive, i disse tilfellene er ammonium det reduserende middelet.

I en uvanlig prosess danner ammoniumioner et amalgam. Slike arter er fremstilt ved elektrolyse av en ammoniumløsning ved bruk av en kvikksølvkatode. Dette amalgamet dekomponerer til slutt til fritt gratis ammoniakk og hydrogen (Johnston, 2014).

En av de vanligste ammoniumsaltene er ammoniumhydroksyd, som ganske enkelt er ammoniakk oppløst i vann. Denne forbindelsen er veldig vanlig og finnes naturlig i miljøet (i luft, vann og jord) og i alle planter og dyr, inkludert mennesker.

applikasjoner

Ammonium er en viktig kilde til nitrogen for mange plantearter, spesielt de som vokser i hypoksiske jordarter. Imidlertid er det også giftig for de fleste avlingsarter og gjelder sjelden som den eneste kilden til nitrogen (database, Human Metabolome, 2017).

Nitrogen (N), knyttet til proteiner i død biomasse, konsumeres av mikroorganismer og blir til ammoniumioner (NH4+) som kan tas direkte opp av plantenes røtter (for eksempel ris).

Ammoniumioner blir vanligvis nitrittioner (NO2-) av nitrosomonas bakterier, etterfulgt av en andre konvertering til nitrat (NO3-) av Nitrobacter-bakterier.

De tre største nitrogenkildene som brukes i landbruket er urea, ammonium og nitrat. Biologisk ammoniumoksidasjon til nitrat er kjent som nitrifisering. Denne prosessen vurderer flere trinn og er formidlet av autotrofe bakterier, tvunget aerobic.

I oversvømmet jord er oksidasjonen av NH4+ begrenset. Urea blir dekomponert av ureasa -enzymet eller kjemisk hydrolysert til ammoniakk og CO2.

I den passerende passasjen konverteres ammoniakk ved å ammonifisere bakterier i ammoniumionet (NH4+). I neste trinn omdannes ammoniumet ved nitrifiserende bakterier i nitrat (nitrifisering).

Denne formen, veldig mobilt nitrogen, er den mest absorberes av røttene til plantene, så vel som av mikroorganismene i jorden.

For å lukke nitrogensyklusen blir gassformig nitrogen i atmosfæren biomasse nitrogen på grunn av rhizobiumbakterier som lever i rotvevene til belgfrukter (for eksempel alfalf og for cyanobakterier og Lazotobacter (Sposito, 2011).

Gjennom ammonium (NH4+) kan vannplanter absorbere og inkorporere nitrogen i proteiner, aminosyrer og andre molekyler. Høye ammoniumkonsentrasjoner kan øke veksten av alger og vannplanter.

Ammoniumhydroksyd og andre ammoniumsalter er mye brukt i matprosessering. Forskriften i Food and Medicines Administration (FDA) bekrefter at ammoniumhydroksyd er trygt ("generelt anerkjent som forsikring" eller GRAS) som gjærmiddel, pH -kontrollmiddel og finish -middel overfladisk i mat.

Matlisten der ammoniumhydroksid brukes som et direkte mattilsetningsstoff er omfattende og inkluderer bakte produkter, oster, sjokolade, andre konfektprodukter (for eksempel karameloer) og pudiner. Ammoniumhydroksyd brukes også som et antimikrobielt middel i kjøttprodukter.

Ammoniakk i andre former (for eksempel ammoniumsulfat, ammoniumalginat) brukes i krydder, soyaproteinisolasjon, snacks, syltetøy og gelé og ikke -alkoholholdige drikkevarer (Pnatassium Nitrate Association, 2016).

Ammoniummåling brukes i Rambo -testen, spesielt nyttig i diagnosen årsaken til acidose (test -ID: Rambo ammonium, tilfeldig, urin, s.F.). Nyren regulerer syreutskillelse og systemisk basisyre.

Å endre mengden ammonium i urin er en viktig måte som nyrene utfører denne oppgaven. Å måle nivået av ammonium i urinen kan gi forståelsen av årsaken til en endring av basesyrebasen hos pasienter.

Nivået av ammonium i urinen kan også gi mye informasjon om den daglige produksjonen av syre hos en gitt pasient. Siden det meste av individets syrebelastning kommer fra inntatt protein, er mengden ammonium i urinen en god indikator på proteininntak i kostholdet.

Urin -ammoniummålinger kan være spesielt nyttige for diagnose og behandling av pasienter med nyrestein:

• Høye nivåer av ammonium i urin og en urin -pH under antyder gastrointestinale tap. Disse pasientene risikerer urinsyre og kalsiumoksalatstein.
• Litt ammonium i urinen og høy pH i urin antyder renal tubulær acidose. Disse pasientene risikerer kalsiumfosfatberegninger.
• Pasienter med kalsiumoksalatsteiner og kalsiumfosfat blir ofte behandlet med sitrat for å heve urincitrat (en naturlig hemmer av kalsiumoksalat og vekst av kalsiumfosfatkrystall).

Siden sitrat er metabolisert i bikarbonat (en base), kan dette medikamentet også øke pH i urinen. Hvis urin -pH er for høy med sitratbehandling, kan risikoen for kalsiumfosfatsteiner være ufrivillig involvert.

Overvåking av ammonium urin er en form for tittel Dosen av sitrat og unngå dette problemet. En god dose initial sitrat er omtrent halvparten av utskillelsen av ammonium i urinen (i mji av hver).

Effekten av denne dosen på verdiene av ammonium, sitrat og pH i urinen kan overvåkes, og justere sitratdosen basert på responsen. Et fall i urin -ammonium skal indikere om det nåværende sitratet er tilstrekkelig til å delvis motvirke (men ikke fullstendig) den daglige syrebelastningen til den gitte pasienten.

Referanser

1. Database, humant metabolom. (2017, 2. mars). Metabocard for ammoniumvisning. Hentet fra: HMDB.Ac.
2. Johnston, f. J. (2014). Ammoniumsalt. AccessCience utvunnet: AccessCience.com.
3. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2017, 25. februar). PubChem Compound Database; CID = 16741146. Hentet fra Pubchem.
4. Pnatassium Nitrate Association. (2016). Nitrat (NO3-) versus ammonium (NH4+). Gjenopprettet fra KNO3.org.
5. Royal Society of Chemistry. (2015). Ammoniumion. Chemspider Gjenopprettet: Chemspider.com.
6. Sposito, g. (2011, 2. september). Jord. Gjenopprettet fra Britannica Encyclopedia: Britannica.com.
7. Test -ID: Rambo ammonium, tilfeldig, urin. (S.F.). Hentet fra Encyclopediamamamedical Laboratorie.com.
8. Måter leksikon . (2004, 22. desember). Ammoniumsalter. Gjenopprettet fra leksikonveier.org.