Formula, proprietà e usi di ioni di ammonio (NH4+)

Lui Ammonio ionico È un catione poliiatomico con carico positivo la cui formula chimica è NH₄⁺. La molecola non è piatta, ma ha la forma di un tetraedro. I quattro atomi di idrogeno forma i quattro angoli.

L'azoto di ammoniaca ha un paio di elettroni non condivisi in grado di accettare un protone (base di Lewis) che lo ione di ammonio è formato dalla protonazione dell'ammoniaca secondo la reazione: NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

Figura 1: struttura ionica di ammonio.

Il nome dell'ammonio viene anche dato alle ammine sostitutive o ai cationi di ammonio sostituiti. Ad esempio, il cloruro di metimonio è un ionico ionico ionico₃NH₄Cl dove lo ione cloruro è legato a una metilammina.

Lo ione di ammonio ha proprietà molto simili ai metalli alcalini più pesanti ed è spesso considerato un parente stretto. Si prevede che l'ammonio si comporterà come un metallo a pressioni molto elevate, come all'interno di pianeti a gas giganti come Urano e Nettuno.

Lo ione di ammonio svolge un ruolo importante nella sintesi proteica nel corpo umano. In sintesi, tutti gli esseri viventi hanno bisogno di proteine, che sono formate da circa 20 aminoacidi diversi. Mentre le piante e i microrganismi possono sintetizzare la maggior parte degli aminoacidi dall'azoto nell'atmosfera, gli animali non possono.

Per l'uomo, alcuni aminoacidi non possono essere sintetizzati e devono essere consumati come aminoacidi essenziali.

Altri aminoacidi, tuttavia, possono essere sintetizzati dai microrganismi nel tratto gastrointestinale con l'aiuto degli ioni ammoniaci. Pertanto, questa molecola è una figura chiave nel ciclo di azoto e nella sintesi proteica.

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Proprietà

Solubilità e peso molecolare

Lo ione di ammonio ha un peso molecolare di 18.039 g/mol e una solubilità di 10,2 mg/ml di acqua (National Center for Biotechnology Information, 2017). Quando si dissolve l'ammoniaca in acqua, lo ione di ammonio si forma secondo la reazione:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-

Ciò aumenta la concentrazione di idrossile nel mezzo aumentando il pH della soluzione (Royal Society of Chemistry, 2015).

Proprietà dell'acido base

Lo ione di ammonio ha un 9,25 PKB. Ciò significa che il pH maggiore di questo valore avrà un comportamento acido e un pH inferiore avrà un comportamento di base.

Ad esempio, dissolvendo l'ammoniaca in acido acetico (PKA = 4,76), la coppia di elettroni senza azoto prende un protone medio aumentando la concentrazione di idrossidi secondo l'equazione:

NH₃ + Cap₃COOH ⇌ NH₄⁺ + Cap₃COO^-

Tuttavia, in presenza di una base forte, come l'idrossido di sodio (PKA = 14,93), lo ione di ammonio dà un protone al mezzo secondo la reazione:

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NH₄⁺ + Naoh ⇌ nh₃ + N / a⁺ + H₂O

In conclusione, a pH inferiore a 9,25, l'azoto sarà protonato, mentre il pH maggiore di quel valore non sarà protetto. Questo è della massima importanza nella comprensione delle curve di grado e nella comprensione del comportamento di sostanze come gli aminoacidi.

Sali di ammonio

Una delle proprietà più caratteristiche dell'ammoniaca è il suo potere di combinarsi direttamente con gli acidi per formare sali secondo la reazione:

NH₃ + HX → NH₄X

Pertanto, con acido cloridrico forma cloruro di ammonio (NH₄Cl); Con acido nitrico, nitrato di ammonio (NH₄NO₃), con acido carbonico formerà carbonato amonico ((NH₄)₂Co₃) eccetera.

È stato dimostrato che l'ammoniaca perfettamente secca non sarà combinata con acido cloridrico perfettamente secco, essendo l'umidità necessaria per causare reazione (Vias enciclopedia, 2004).

I sali di ammonio più semplici sono molto solubili in acqua. Un'eccezione è l'ammonio esacloroplatinato, la cui formazione è usata come test di ammonio. I sali di nitrato di ammonio e in particolare il perclorato sono altamente esplosivi, in questi casi l'ammonio è l'agente riducente.

In un processo insolito, gli ioni di ammonio formano un amalgama. Tali specie sono preparate mediante elettrolisi di una soluzione di ammonio usando un catodo di mercurio. Questo amalgama alla fine si decompone in ammoniaca e idrogeno liberamente liberi (Johnston, 2014).

Uno dei sali di ammonio più comuni è l'idrossido di ammonio, che è semplicemente l'ammoniaca sciolta in acqua. Questo composto è molto comune e si trova naturalmente nell'ambiente (in aria, acqua e suolo) e in tutte le piante e animali, compresi gli esseri umani.

Applicazioni

L'ammonio è una fonte importante di azoto per molte specie vegetali, in particolare quelle che crescono nei terreni ipossici. Tuttavia, è anche tossico per la maggior parte delle specie coltivate e raramente si applica come unica fonte di azoto (database, metaboloma umano, 2017).

L'azoto (N), collegato alle proteine ​​nella biomassa morta, viene consumato dai microrganismi e trasformato in ioni di ammonio (NH4+) che possono essere assorbiti direttamente dalle radici delle piante (ad esempio, riso).

Gli ioni di ammonio di solito diventano ioni nitriti (NO2-) dai batteri nitrosomonas, seguiti da una seconda conversione in nitrato (NO3-) da parte dei batteri nitrobacter.

Le tre maggiori fonti di azoto utilizzate in agricoltura sono l'urea, l'ammonio e il nitrato. L'ossidazione biologica dell'ammonio al nitrato è nota come nitrificazione. Questo processo considera diversi passaggi ed è mediato da batteri autotrofici, aerobica forzata.

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Nei terreni allagati, l'ossidazione di NH4+ è limitata. L'urea è decomposta dall'enzima ureasa o idrolizzata chimicamente in ammoniaca e CO2.

Nel passaggio di passaggio, l'ammoniaca viene convertita da batteri ammonificanti nello ione di ammonio (NH4+). Nel passaggio successivo l'ammonio viene convertito da batteri nitrificanti in nitrato (nitrificazione).

Questa forma, molto mobile azoto, è la più comunemente assorbita dalle radici delle piante, nonché dai microrganismi nel terreno.

Per chiudere il ciclo di azoto, l'azoto gassoso nell'atmosfera diventa azoto di biomassa a causa di batteri del rizobio che vivono nei tessuti delle radici dei legumi (ad esempio, Alfalf e per cianobatteri e Lazotobacter (Sposito, 2011).

Attraverso le piante acquatiche di ammonio (NH4+) possono assorbire e incorporare azoto in proteine, aminoacidi e altre molecole. Alte concentrazioni di ammonio possono aumentare la crescita di alghe e piante acquatiche.

L'idrossido di ammonio e altri sali di ammonio sono ampiamente utilizzati nella trasformazione degli alimenti. I regolamenti della Food and Medicines Administration (FDA) affermano che l'idrossido di ammonio è sicuro ("generalmente riconosciuto come assicurazione" o GRAS) come agente di lievito, agente di controllo del pH e agente di finitura superficiale negli alimenti.

La lista degli alimenti in cui l'idrossido di ammonio viene utilizzato come additivo alimentare diretto è ampio e include prodotti da forno, formaggi, cioccolatini, altri prodotti pasticceri (ad esempio caramelos) e pudini. L'idrossido di ammonio è anche usato come agente antimicrobico nei prodotti a base di carne.

L'ammoniaca in altre forme (ad esempio, solfato di ammonio, alginato di ammonio) viene utilizzata in condimenti, isolamento proteico di soia, snack, marmellate e gelatine e bevande non alcoliche (Pnatassio Nitrate Association, 2016).

La misurazione dell'ammonio viene utilizzata nel test Rambo, particolarmente utile nella diagnosi della causa dell'acidosi (ID test: ammonio Rambo, casuale, urina, s.F.). Il rene regola l'escrezione dell'acido e l'acido di base sistemica.

Cambiare la quantità di ammonio nelle urine è un modo importante in cui i reni svolgono questo compito. Misurare il livello di ammonio nelle urine può fornire la comprensione della causa di un'alterazione della base di acido base nei pazienti.

Il livello di ammonio nelle urine può anche fornire molte informazioni sulla produzione giornaliera di acido in un determinato paziente. Poiché la maggior parte del carico acido di un individuo proviene dalla proteina ingerita, la quantità di ammonio nelle urine è un buon indicatore dell'assunzione di proteine ​​nella dieta.

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Le misurazioni dell'ammonio delle urine possono essere particolarmente utili per la diagnosi e il trattamento dei pazienti con calcoli renali:

• Alti livelli di ammonio nelle urine e un pH urinario sotto suggerisce perdite gastrointestinali. Questi pazienti sono a rischio di acido urico e pietre di ossalato di calcio.
• Un po 'di ammonio nelle urine e l'elevato pH di urina suggerisce acidosi tubulare renale. Questi pazienti sono a rischio di calcoli del fosfato di calcio.
• I pazienti con pietre di ossalato di calcio e fosfato di calcio sono spesso trattati con citrato per aumentare il citrato di urina (un inibitore naturale di ossalato di calcio e la crescita del cristallo di fosfato di calcio).

Tuttavia, poiché il citrato viene metabolizzato nel bicarbonato (una base), questo farmaco può anche aumentare il pH delle urine. Se il pH delle urine è troppo elevato con il trattamento con citrato, il rischio di calcoli di fosfato di calcio può essere coinvolto involontariamente.

Il monitoraggio delle urine di ammonio è una forma di titolo la dose di citrato ed evita questo problema. Una buona dose di citrato iniziale è circa la metà dell'escrezione di ammonio nelle urine (in MEQ di ciascuno).

L'effetto di questa dose sui valori di ammonio, citrato e pH delle urine può essere monitorato e regolare la dose di citrato in base alla risposta. Un calo dell'ammonio delle urine dovrebbe indicare se l'attuale citrato è sufficiente per contrastare parzialmente (ma non completamente) il carico acido giornaliero di quel dato paziente.

Riferimenti

1. Database, metaboloma umano. (2017, 2 marzo). Metabocardo per l'ammonio che mostra. Estratto da: HMDB.AC.
2. Johnston, f. J. (2014). Sale di ammonio. Accesscience Recover: Accesscience.com.
3. Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2017, 25 febbraio). Database composto pubchem; CID = 16741146. Estratto da Pubchem.
4. Pnatassio Nitrate Association. (2016). Nitrato (NO3-) contro ammonio (NH4+). Recuperato da Kno3.org.
5. Royal Society of Chemistry. (2015). Ione di ammonio. CHEMSPIDER RECUPED: CHEMSPIDER.com.
6. Sposito, g. (2011, 2 settembre). Suolo. Recuperato dall'Enciclopedia Britannica: Britannica.com.
7. ID test: ammonio Rambo, casuale, urina. (S.F.). Estratto da enciclopediamamammedical Laboratorie.com.
8. Modi in cui enciclopedia . (2004, 22 dicembre). Sali di ammonio. Recuperato dalle strade dell'Enciclopedia.org.