Ionska amonijeva (NH4 +) formula, lastnosti in uporabe



The amonijev ion je pozitivno nabit poliatomski kation, katerega kemijska formula je NH4+. Molekula ni ploska, ampak ima obliko tetraedra. Štirje atomi vodika sestavljajo štiri vogale.

Dušik amoniaka ima par ne-deljenih elektronov, ki lahko sprejmejo proton (Lewisova baza), zato se amonijev ion tvori s protoniranjem amoniaka glede na reakcijo: NH3 + H+ → NH4+

Amonij je tudi substituiran substituiran amin ali substituiran amonijev kation. Na primer, metilamonijev klorid je ionska sol s formulo CH3NH4Cl, kjer je kloridni ion vezan na metilamin.

Amonijev ion ima lastnosti, ki so zelo podobne težjim alkalijskim kovinam in se pogosto šteje za bližnjega sorodnika. Pričakuje se, da se bo amonij obnašal kot kovina pri zelo visokih tlakih, kot na primer v velikih plinastih planetih, kot sta Uran in Neptun..

Amonijev ion ima pomembno vlogo pri sintezi beljakovin v človeškem telesu. Na kratko, vsa živa bitja potrebujejo beljakovine, ki jih tvorijo okoli 20 različnih aminokislin. Medtem ko lahko rastline in mikroorganizmi večino aminokislin sintetizirajo iz dušika v ozračju, živali ne morejo.

Pri ljudeh nekaterih aminokislin sploh ni mogoče sintetizirati in jih je treba zaužiti kot esencialne aminokisline.

Druge aminokisline pa lahko mikroorganizmi v gastrointestinalnem traktu sintetizirajo s pomočjo amonijevih ionov. Tako je ta molekula ključna osebnost v dušikovem ciklu in v sintezi beljakovin.

Indeks

  • 1 Lastnosti
    • 1.1 Topnost in molekulska masa
    • 1.2 Lastnosti kislinskih baz
    • 1.3 Amonijeve soli
  • 2 Uporaba
  • 3 Reference

Lastnosti

Topnost in molekulska masa

Amonijev ion ima molekulsko maso 18,039 g / mol in topnost 10,2 mg / ml vode (Nacionalni center za biotehnološke informacije, 2017). Pri raztapljanju amoniaka v vodi nastane amonijev ion po reakciji:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

S tem se poveča koncentracija hidroksila v mediju, s čimer se poveča pH raztopine (Royal Society of Chemistry, 2015)..

Lastnosti kislinskih baz

Amonijev ion ima pKb 9,25. To pomeni, da bo pri pH nad to vrednostjo prišlo do kislega obnašanja in pri nižjem pH bo imelo osnovno obnašanje.

Na primer, pri raztapljanju amoniaka v ocetni kislini (pKa = 4,76), prosti elektronski par dušika vzame proton iz medija, kar poveča koncentracijo hidroksidnih ionov po enačbi:

NH3 + CH3COOH = NH4+ + CH3COO-

Vendar pa v prisotnosti močne baze, kot je natrijev hidroksid (pKa = 14,93), amonijev ion v mediju dobi proton v skladu z reakcijo:

NH4+ + NaOH. NH3 + Na+ + H2O

Skratka, pri pH nižjem od 9,25 bo dušik protoniran, medtem ko bo pri pH višji od navedene vrednosti deprotoniran. To je zelo pomembno pri razumevanju titracijskih krivulj in razumevanju obnašanja snovi, kot so aminokisline.

Amonijeve soli

Ena izmed najbolj značilnih lastnosti amoniaka je njegova moč, da se neposredno kombinira s kislinami, da se tvorijo soli glede na reakcijo:

NH3 + HX → NH4X

Tako s klorovodikovo kislino tvori amonijev klorid (NH4Cl); Z dušikovo kislino, amonijev nitrat (NH4Št3s karbonsko kislino tvorijo amonijev karbonat ((NH4)2CO3) itd.

Dokazano je bilo, da popolnoma suh amoniak ne bo združen s popolnoma suho klorovodikovo kislino, saj je vlažnost potrebna za reakcijo (VIAS Encyclopedia, 2004).

Večina preprostih amonijevih soli je zelo topnih v vodi. Izjema je amonijev heksakloroplatinat, katerega tvorba se uporablja kot test za amonij. Soli amonijevega nitrata in zlasti perklorata so zelo eksplozivne, v teh primerih je amonij redukcijsko sredstvo.

V nenavadnem postopku amonijevi ioni tvorijo amalgam. Takšne vrste se pripravijo z elektrolizo amonijeve raztopine z uporabo katode živega srebra. Ta amalgam se sčasoma razgradi in sprosti amoniak in vodik (Johnston, 2014).

Ena najpogostejših amonijevih soli je amonijev hidroksid, ki je le amonijak, raztopljen v vodi. Ta spojina je zelo pogosta in se naravno pojavlja v okolju (v zraku, vodi in tleh) in v vseh rastlinah in živalih, vključno z ljudmi..

Uporabe

Amonij je pomemben vir dušika za številne rastlinske vrste, zlasti tiste, ki rastejo na hipoksičnih tleh. Vendar pa je tudi strupena za večino rastlinskih vrst in se le redko uporablja kot edini vir dušika (zbirka podatkov, Human Metabolome, 2017)..

Dušik (N), vezan na beljakovine v mrtvi biomasi, porabijo mikroorganizmi in se pretvori v amonijeve ione (NH4 +), ki jih lahko korenine rastlin (npr. Riž) neposredno absorbirajo..

Amonijevi ioni se običajno pretvorijo v nitritne ione (NO2-) z bakterijo nitrosomonas, čemur sledi druga pretvorba v nitrat (NO3-) z bakterijami Nitrobacter.

Tri glavne vire dušika, ki se uporabljajo v kmetijstvu, so sečnina, amonij in nitrat. Biološka oksidacija amonija v nitrat je znana kot nitrifikacija. Ta postopek upošteva več korakov in je posredovan z avtotrofnimi, obvezujočimi aerobnimi bakterijami.

Na poplavljenih tleh je oksidacija NH4 + omejena. Urea se razgradi z encimom ureazo ali kemično hidrolizira v amoniak in CO2.

V amonifikacijskem koraku amonijak s pomočjo amonizirajočih bakterij pretvorimo v amonijev ion (NH4 +). V naslednjem koraku amonij pretvorimo z nitrifikacijo bakterij v nitrat (nitrifikacijo)..

Ta oblika, zelo mobilni dušik, se najpogosteje absorbira v korenine rastlin in mikroorganizmov v tleh..

Za zapiranje dušikovega cikla se plinasti dušik v ozračju pretvori v dušik iz biomase z bakterijami Rhizobium, ki živijo v tkivih korenin iz stročnic (npr. Lucerna, grah in fižol) in stročnice (kot je jelša) in s cianobakterijami in Azotobacterjem (Sposito, 2011).

Skozi amonijeve (NH4 +) vodne rastline lahko absorbirajo in vključijo dušik v beljakovine, aminokisline in druge molekule. Visoke koncentracije amonija lahko povečajo rast alg in vodnih rastlin.

Amonijev hidroksid in druge amonijeve soli se pogosto uporabljajo pri predelavi hrane. Predpisi o hrani in zdravilih (FDA) navajajo, da je amonijev hidroksid varen ("splošno priznan kot varen" ali GRAS) kot kvasni agent, sredstvo za uravnavanje pH in sredstvo za končno obdelavo. površinsko v hrani.

Seznam živil, v katerih se amonijev hidroksid uporablja kot neposredni aditiv za živila, je obsežen in vključuje pecivo, sire, čokolado, druge slaščice (npr. Bonboni) in pudinge. Amonijev hidroksid se uporablja tudi kot protimikrobno sredstvo v mesnih izdelkih.

Amonijak v drugih oblikah (npr. Amonijev sulfat, amonijev alginat) se uporablja v začimbah, izolatih iz sojinih beljakovin, prigrizkih, marmeladi in želeju ter brezalkoholnih pijačah (združenje PNA kalijev nitrat, 2016)..

Merjenje amonija se uporablja v testu RAMBO, še posebej uporabno pri diagnosticiranju vzroka za acidozo (test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine, S.F.). Ledvice uravnavajo izločanje kisline in osnovno ravnotežje sistemske kisline.

Sprememba količine amonija v urinu je pomemben način za izvajanje te naloge. Merjenje ravni amonija v urinu lahko zagotovi razumevanje vzroka za spremembo ravnotežja kislinske baze pri bolnikih..

Raven amonija v urinu lahko zagotovi tudi veliko informacij o dnevni proizvodnji kisline pri določenem bolniku. Ker večina posamezne kislinske obremenitve prihaja iz zaužitih beljakovin, je količina amonija v urinu dober pokazatelj vnosa beljakovin v prehrano..

Meritve amonija v urinu so lahko še posebej uporabne za diagnozo in zdravljenje bolnikov z ledvičnimi kamni:

  • Visoke ravni amonija v urinu in nizka vrednost pH v urinu kažejo na trajne izgube v prebavilih. Ti bolniki so izpostavljeni tveganju za sečne kisline in kamne iz kalcijevih oksalatov.
  • Malo amonija v urinu in visok pH urina kaže na ledvično tubularno acidozo. Ti bolniki so ogroženi zaradi kalcijevega fosfatnega kamna.
  • Bolniki s kamni iz kalcijevega oksalata in kalcijevim fosfatom se pogosto zdravijo s citratom, da dvignejo citrat v urinu (naravni zaviralec rasti kalcijevega oksalata in kalcijevega fosfata)..

Ker se citrat presnovi v bikarbonat (baza), lahko to zdravilo poveča tudi pH urina. Če je pH urina previsok s zdravljenjem s citratom, se lahko nevarnost kalcijevega fosfatnega kamna nenamerno poveča.

Spremljanje amonijevega urina je način za titriranje odmerka citrata in preprečevanje tega problema. Dober odmerek začetnega citrata je približno polovica izločanja amonija v urin (v mEq vsakega)..

Lahko spremljate učinek tega odmerka na vrednosti amonija, citrata in pH urina ter prilagodite odmerek citrata na podlagi odziva. Padec amonija v urinu mora pokazati, ali je trenutni citrat zadosten za delno (vendar ne v celoti) preprečevanje dnevne kislinske obremenitve tega bolnika..

Reference

  1. Baza podatkov, človeški metabolom. (2017, 2. marec). Prikazuje metabokard za amonij. Vzpostavljeno iz: hmdb.ca.
  2. Johnston, F. J. (2014). Amonijeva sol. izterjane iz dostopne znanosti: accessscience.com.
  3. Nacionalni center za biotehnološke informacije. (2017, 25. februar). PubChem Compound Database; CID = 16741146. Vzpostavljeno iz PubChem.
  4. PNA povezava s kalijevim nitratom. (2016). Nitrat (NO3-) v primerjavi z amonijem (NH4 +). izterjal iz kno3.org.
  5. Royal Society of Chemistry. (2015). Amonijev ion. Vzpostavljeno iz chemspider: chemspider.com.
  6. Sposito, G. (2011, 2. september). Tla Pridobljena iz britanske enciklopedije: britannica.com.
  7. Test ID: RAMBO Amonij, Naključno, Urin. (S.F.). Izterjal iz encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
  8. Enciklopedija VIAS. (2004, 22. december). Amonijeve soli. Pridobljena iz enciklopedije vias.org.