A ammóniumion egy pozitív töltésű poliatomos kation, amelynek kémiai képlete NH 4 +. A molekula nem lapos, hanem tetraéder alakú. A négy hidrogénatom alkotja a négy sarkot.
Ammónia-nitrogén van egy osztatlan elektronpárt képes fogadni egy proton (Lewis-bázis), így az ammónium-ion van kialakítva protonálásával ammónia a következő reakció szerint: NH 3 + H + → NH 4 +
1. ábra: Az ammónium-ion szerkezete.
Az ammónium elnevezés a szubsztituált aminokra vagy szubsztituált ammónium-kationokra is vonatkozik. Például, metil-klorid ionos só, amely CH 3 NH 4 Cl, ahol a kloridion csatlakozik egy metilamin.
Az ammónium-ion tulajdonságai nagyon hasonlóak a nehezebb alkálifémekhez, és gyakran közeli hozzátartozónak tekintik. Az ammónium várhatóan fémként viselkedik nagyon magas nyomáson, például a gáz óriási bolygók belsejében, például Uránusz és Neptunusz.
Az ammónium-ion fontos szerepet játszik az emberi test fehérje szintézisében. Röviden: minden élőlénynek szüksége van fehérjékre, amelyek körülbelül 20 különböző aminosavból állnak. Noha a növények és a mikroorganizmusok a legtöbb aminosavat a légkörben lévő nitrogénből szintetizálhatják, az állatok nem.
Az embereknél néhány aminosavat egyáltalán nem lehet szintetizálni, és esszenciális aminosavakként kell fogyasztani.
Más aminosavakat azonban a gyomor-bél traktusban levő mikroorganizmusok szintetizálhatnak ammónia-ionok segítségével. Ez a molekula tehát kulcsszerepet játszik a nitrogénciklusban és a fehérje szintézisében.
Tulajdonságok
Oldhatóság és molekulatömeg
Az ammónium-ion molekulatömege 18,039 g / mol, és oldhatósága 10,2 mg / ml vízben található (Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ, 2017). Az ammónia vízben történő feloldásakor a reakció szerint az ammónium-ion képződik:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Ez növeli a táptalaj hidroxilkoncentrációját az oldat pH-jának növelésével (Royal Society of Chemistry, 2015).
Savas bázis tulajdonságai
Az ammónium-ion pKb értéke 9,25. Ez azt jelenti, hogy ezen az értéken magasabb pH-nál savas viselkedést mutat, alacsonyabb pH-n alapvető viselkedést mutat.
Például, amikor az ammóniát ecetsavban oldjuk (pKa = 4,76), a nitrogén szabad elektronpára protont vesz a közegből, növelve a hidroxid-ionok koncentrációját az egyenlet szerint:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
Erős bázis, például nátrium-hidroxid (pKa = 14,93) jelenlétében az ammónium-ion protont ad a közeghez a reakció szerint:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Összegezve: 9,25-nél alacsonyabb pH-n a nitrogén protonálódik, míg az ezen az értéken nagyobb pH-nál nem protonálódik. Ez rendkívül fontos a titrálási görbék megértésében és az anyagok, például az aminosavak viselkedésének megértésében.
Ammóniumsók
Az ammónia egyik legjellemzőbb tulajdonsága az a képessége, hogy közvetlenül a savakkal kombinálva sókat képezzen a reakciótól függően:
NH 3 + HX → NH 4 X
Így, sósavval alkot ammónium-kloridot (NH 4 Cl); Salétromsavval, ammónium-nitrát (NH 4 NO 3), szénsav-ez képezi majd ammónium-karbonát ((NH 4) 2 CO 3), stb
Kimutatták, hogy a tökéletesen száraz ammónia nem kombinálódik a tökéletesen száraz sósavval, mivel a reakcióhoz a nedvességre van szükség (VIAS Encyclopedia, 2004).
Az egyszerű ammóniumsók nagy része oldódik vízben. Kivételt képez az ammónium-hexaklór-platinát, amelynek képződését az ammónium vizsgálatához használják. Az ammónium-nitrát és különösen a perklorát sói erősen robbanásveszélyesek, ezekben az esetekben az ammónium redukálószer.
Szokatlan eljárásban az ammónium-ionok amalgámot képeznek. Az ilyen anyagokat ammónium-oldat elektrolízisével állítják elő higany-katód alkalmazásával. Ez az amalgám végül lebomlik ammónia és hidrogén felszabadítására (Johnston, 2014).
Az egyik leggyakoribb ammóniumsó az ammónium-hidroxid, amely egyszerűen vízben oldott ammónia. Ez a vegyület nagyon gyakori, és természetesen megtalálható a környezetben (a levegőben, a vízben és a talajban), valamint minden növényben és állatban, beleértve az embereket is.
Alkalmazások
Az ammónium fontos nitrogénforrás sok növényfaj számára, különösen azok számára, amelyek hipoxiás talajban nőnek fel. Ugyanakkor mérgező a legtöbb növényfajra, és ritkán alkalmazzák az egyetlen nitrogénforrásként (Database, Human Metabolome, 2017).
A holt biomasszában a fehérjékhez kötött nitrogént (N) a mikroorganizmusok fogyasztják és ammónium-ionokká (NH4 +) alakulnak, amelyeket közvetlenül a növényi gyökerek (például rizs) felszívhatnak.
Az ammóniumionokat nitrosomonas baktériumok általában nitritionokká (NO2-) konvertálják, majd a nitrobacter baktériumok másodszor nitráttá (NO3-) konvertálják.
A mezőgazdaságban használt három fő nitrogénforrás a karbamid, ammónium és nitrát. Az ammónium nitráttal történő biológiai oxidációját nitrifikációnak nevezik. Ez a folyamat több lépést foglal magában, és kötelező aerob, autotrofikus baktériumok közvetíti.
Elárasztott talajban az NH4 + oxidációja korlátozott. A karbamidot az ureáz enzim bontja le, vagy kémiai úton hidrolizálja ammóniává és szén-dioxiddá.
Az ammóniás lépésben az ammóniát baktériumok ammóniával történő átalakításával ammónium-ionmá (NH4 +) alakítják. A következő lépésben az ammónium nitrifikáló baktériumokkal nitráttá alakul (nitrifikáció).
A nitrogénnek ezt a nagyon mobil formáját leggyakrabban felszívják a növényi gyökerek, valamint a talajban levő mikroorganizmusok.
A nitrogénciklus lezárása érdekében a légkörben lévő nitrogén gázt Rhizobium baktériumok alakítják biomassza nitrogénné, amely a hüvelyesek (például lucerna, borsó és bab) és a hüvelyesek (mint például az éger) gyökérszövetében él. cianobaktériumok és Azotobacter által (Sposito, 2011).
Az ammónium (NH4 +) révén a vízinövények abszorbeálhatják és beépíthetik a nitrogént fehérjékbe, aminosavakba és más molekulákba. A magas ammóniakoncentráció elősegítheti az algák és a vízi növények növekedését.
Az ammónium-hidroxidot és más ammóniumsókat széles körben használják az élelmiszer-feldolgozásban. Az Élelmiszer- és Gyógyszerügynökség (FDA) rendeletei kimondják, hogy az ammónium-hidroxid biztonságos ("általánosan biztonságosnak" nevezett vagy GRAS) élesztő, pH-szabályozó és befejező szerként. felületes az ételekben.
Azon élelmiszerek felsorolása, amelyekben az ammónium-hidroxidot közvetlen élelmiszer-adalékanyagként használják, kiterjedt, és magában foglalja pékárukat, sajtokat, csokoládéket, egyéb cukrászati termékeket (pl. Cukorka) és pudingokat. Az ammónium-hidroxidot antimikrobiális szerként is felhasználják a húskészítményekben.
Más formájú ammóniát (pl. Ammónium-szulfát, ammónium-alginát) használnak ízesítőkben, szójafehérje-izolátumokban, ételekben, dzsemekben és zselékben, valamint alkoholmentes italokban (PNA kálium-nitrát-társulás, 2016).
Az ammónium mérését a RAMBO tesztben használják, különösen hasznosak az acidózis okának diagnosztizálásában (teszt azonosító: RAMBO ammónium, véletlenszerű, vizelet, SF). A vese szabályozza a savkiválasztást és a szisztémás sav-bázis egyensúlyt.
A vizeletben az ammónia mennyiségének megváltoztatása a vesék számára fontos módszer erre. A vizeletben az ammónia szintjének mérése betekintést nyújt a betegek sav-bázis zavarának okaiba.
Az ammónia szintje a vizeletben is sok információt nyújthat az adott beteg napi savtermeléséről. Mivel az egyén savterhelésének nagy része a bevitt fehérjéből származik, a vizeletben lévő ammóniamennyiség jó indikátor az étrendi fehérjebevitelre.
A vizelet-ammónia mérések különösen hasznosak lehetnek vesekővel rendelkező betegek diagnosztizálásában és kezelésében:
- Magas ammóniaszint a vizeletben és alacsony vizelet pH-érték a folyamatos gastrointestinalis veszteségekre utal. Ezeket a betegeket veszélyezteti a húgysav és kalcium-oxalát kövek.
- A vizeletben kevés ammónia és a magas vizelet-pH a vese tubuláris acidózisára utal. Ezekre a betegekre fennáll a kalcium-foszfát kövek kockázata.
- A kalcium-oxaláttal és a kalcium-foszfát kövekkel kezelt betegeket gyakran citráttal kezelik, hogy megemeljék a vizelet-citrátot (a kalcium-oxalát és a kalcium-foszfát kristálynövekedés természetes inhibitora).
Mivel azonban a citrát bikarbonáttá (bázissá) metabolizálódik, ez a gyógyszer szintén növeli a vizelet pH-ját. Ha a vizelet pH-ja túl magas a citrátkezelés során, akkor a kalcium-foszfát kövek véletlenszerűen megnőhetnek.
A vizelet ammóniatartalmának ellenőrzése az egyik módja a citrát adagjának titrálására és ennek a problémának elkerülésére. A citrát jó kiindulási adagja körülbelül a vizelettel történő ammónium kiválasztásának fele (mindegyik mEq-ben).
Ennek a dózisnak a vizelet ammónium-, citrát- és pH-értékére gyakorolt hatása nyomon követhető, és a válasz alapján a citrát dózisát beállíthatjuk. A vizeletben levő ammónia csökkenése jelzi, hogy az aktuális citrát elegendő-e az adott beteg napi savterhelésének részleges (de nem teljes) ellensúlyozására.
Irodalom
- Adatbázis, Humán Metabolóma. (2017, március 2). Mutatja az ammónium metakártyáját. Helyreállítva: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Ammóniumsó. Beolvasva az accessscience webhelyről: accessscience.com.
- Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2017, február 25.). PubChem vegyület adatbázis; CID = 16741146. Beolvasva a PubChemből.
- PNA kálium-nitrát asszociáció. (2016). Nitrát (NO3-) és ammónium (NH4 +). visszakeresve a kno3.org oldalról.
- A Kémiai Királyi Társaság. (2015). Ammónium-ion. Helyreállítva a chemspider-ről: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, szeptember 2). Talaj. Helyreállítva a britannica enciklopédiaból: britannica.com.
- Teszt azonosítója: RAMBO ammónium, véletlenszerű, vizelet. (SF). Helyreállítva az encyclopediamayomedicallaboratorie.com webhelyről.
- VIAS Encyclopedia. (2004, december 22.). Ammóniumsók. Helyreállítva a vias.org enciklopédiaból.