Amonio jonas (NH4 +): formulė, savybės ir panaudojimas

Amonio jonas yra teigiamai įkrautas poliatominis katijonas, kurio cheminė formulė yra NH ₄ +. Molekulė nėra plokščia, bet turi tetrahedrono formą. Keturi kampai yra keturi vandenilio atomai.

Amoniako azotas turi porą nepaskirstytų elektronų, galinčių priimti protoną (Lewis bazę), todėl amonio jonas susidaro protonuojant amoniaką pagal reakciją: NH3 + H + → NH4 +

Amonis taip pat yra pakeistas pakaitais aminas arba pakeistas amonio katijonas. Pavyzdžiui, metilamonio chloridas yra CH3NH4CI formulės joninė druska, kur chlorido jonas yra prijungtas prie metilamino.

Amonio jonas turi savybių, kurios labai panašios į sunkesnius šarminius metalus ir dažnai laikomos artimuoju. Tikimasi, kad amonio poveikis bus labai didelis, pavyzdžiui, milžiniškose dujų planetose, tokiose kaip Uranas ir Neptūnas.

Amonio jonas atlieka svarbų vaidmenį baltymų sintezėje žmogaus organizme. Trumpai tariant, visoms gyvoms būtybėms reikia baltymų, kuriuos sudaro maždaug 20 skirtingų aminorūgščių. Nors augalai ir mikroorganizmai gali sintezuoti daugumą amino rūgščių iš azoto atmosferoje, gyvūnai negali.

Žmonėms kai kurių aminorūgščių negalima sintezuoti ir jos turi būti vartojamos kaip esminės aminorūgštys.

Tačiau kitos amino rūgštys gali būti sintezuojamos virškinimo trakte esančiais mikroorganizmais, naudojant amoniako jonus. Taigi ši molekulė yra pagrindinis azoto ciklo ir baltymų sintezės rodiklis.

Savybės

Tirpumas ir molekulinė masė

Amonio jonų molekulinė masė yra 18 039 g / mol ir tirpumas 10, 2 mg / ml vandens (Nacionalinis biotechnologijos informacijos centras, 2017). Ištirpinus amoniaką vandenyje, amonio jonas susidaro pagal reakciją:

NH3 + H2O → NH4 + + OH-

Tai padidina hidroksilo koncentraciją terpėje, didinančioje tirpalo pH (Royal Society of Chemistry, 2015).

Rūgščių pagrindo savybės

Amonio jonų pKb yra 9, 25. Tai reiškia, kad esant aukštesnei nei ši vertė, elgesys bus rūgštus ir esant žemesniam pH, jis turės pagrindinį elgesį.

Pavyzdžiui, kai amoniakas ištirpinamas acto rūgštyje (pKa = 4, 76), laisvas elektronų pora azoto užima protoną iš terpės, kuri padidina hidroksido jonų koncentraciją pagal lygtį:

NH3 + CH3COOH ⇌ NH4 + + CH3COO-

Tačiau esant stipriajai bazei, pvz., Natrio hidroksidui (pKa = 14, 93), amonio jonas pagal reakciją duoda terpei protoną:

NH4 + + NaOH ⇌ NH3 + Na + + H20

Apibendrinant, esant pH žemesnei nei 9, 25, azotas bus protonuotas, o esant aukštesnei nei ta vertė, ji bus deprotonuota. Tai labai svarbu suprasti titravimo kreives ir suprasti medžiagų, pvz., Amino rūgščių, elgesį.

Amonio druskos

Viena iš būdingiausių amoniako savybių yra jos galia tiesiogiai su rūgštimis suformuoti druskas pagal reakciją:

NH3 + HX → NH4 X

Taigi su vandenilio chlorido rūgštimi jis sudaro amonio chloridą (NH4CI); Su azoto rūgštimi, amonio nitratu (NH ₄ NO ₃ ), su anglies rūgštimi susidaro amonio karbonatas ((NH ₄ ) ₂ CO ₃ ) ir tt

Buvo įrodyta, kad puikiai sausas amoniakas nebus derinamas su puikiai sausu druskos rūgštimi, o drėgmė yra būtina reakcijai sukelti (VIAS Encyclopedia, 2004).

Dauguma paprastų amonio druskų labai gerai tirpsta vandenyje. Išimtis yra amonio heksachloroplatinatas, kurio susidarymas naudojamas kaip amonio bandymas. Amonio nitrato ir ypač perchlorato druskos yra labai sprogios, tokiais atvejais redukuojantis agentas yra amonis.

Neįprastame procese amonio jonai sudaro amalgamą. Tokios rūšys gaminamos elektrolizuojant amonio tirpalą naudojant gyvsidabrio katodą. Ši amalgama galiausiai suskaido, kad išsiskirtų amoniakas ir vandenilis (Johnston, 2014).

Viena iš labiausiai paplitusių amonio druskų yra amonio hidroksidas, kuris yra tiesiog vandenyje ištirpintas amoniakas. Šis junginys yra labai dažnas ir natūraliai atsiranda aplinkoje (ore, vandenyje ir dirvožemyje) ir visuose augaluose ir gyvūnuose, įskaitant žmones.

Naudojimas

Amonis yra svarbus azoto šaltinis daugeliui augalų rūšių, ypač tų, kurios auga ant hipoksinių dirvožemių. Tačiau ji taip pat yra toksiška daugumai augalų rūšių ir retai naudojama kaip vienintelis azoto šaltinis (duomenų bazė, Žmogaus Metabolome, 2017).

Azoto (N), prijungto prie baltymų negyvoje biomasėje, sunaudoja mikroorganizmai ir paverčia amonio jonais (NH4 +), kuriuos gali tiesiogiai sugerti augalų šaknys (pavyzdžiui, ryžiai).

Amonio jonus nitrozomono bakterijos dažniausiai paverčia nitritų jonais (NO2-), po to Nitrobacter bakterijos antrą kartą paverčia nitratais (NO3-).

Trys pagrindiniai žemės ūkyje naudojami azoto šaltiniai yra karbamidas, amonis ir nitratai. Biologinis amonio oksidavimas nitratais vadinamas nitrifikacija. Šiame procese nagrinėjami keli etapai ir yra tarpininkaujant autotrofinėms, privalomoms aerobinėms bakterijoms.

Užtvindytuose dirvožemiuose NH4 + oksidacija yra ribota. Karbamidas skaidomas ureazės fermentu arba chemiškai hidrolizuojamas į amoniaką ir CO2.

Amonizacijos etape amoniakas paverčiamas amonizuojančiomis bakterijomis į amonio joną (NH4 +). Kitame etape nitrifikuojančios bakterijos amonio paverčia nitratais (nitrifikacija).

Šią formą, labai mobilų azotą, dažniausiai sugeria augalų šaknys, taip pat dirvožemyje esantys mikroorganizmai.

Norint uždaryti azoto ciklą, atmosferoje esantis dujinis azotas į biomasės azotą paverčiamas Rhizobium bakterijomis, kurios gyvena ankštinių augalų (pvz., Liucernos, žirnių ir pupelių) ir ankštinių augalų šaknų audiniuose cianobakterijos ir Azotobacter (Sposito, 2011).

Per amonio (NH4 +) vandens augalus galima įsisavinti ir įterpti azotą į baltymus, amino rūgštis ir kitas molekules. Didelė amonio koncentracija gali padidinti dumblių ir vandens augalų augimą.

Maisto perdirbimui plačiai naudojami amonio hidroksidas ir kitos amonio druskos. Maisto ir vaistų administracijos (FDA) taisyklėse nustatyta, kad amonio hidroksidas yra saugus („paprastai pripažįstamas saugiu“ arba GRAS) kaip mielių agentas, pH kontroliuojantis agentas ir apdailos agentas. paviršutiniškai.

Maisto produktų, kuriuose amonio hidroksidas naudojamas kaip tiesioginis maisto priedas, sąrašas yra platus ir apima kepinius, sūrius, šokoladus, kitus konditerijos gaminius (pvz., Saldainius) ir pudingus. Amonio hidroksidas taip pat naudojamas kaip antimikrobinis agentas mėsos produktuose.

Kitų formų amoniakas (pvz., Amonio sulfatas, amonio alginatas) naudojamas prieskoniuose, sojos baltymų izoliatuose, užkandžiais, uogienėmis ir želatais bei nealkoholiniais gėrimais (PNA kalio nitrato asociacija, 2016).

Atliekant RAMBO testą naudojamas amonio matavimas, ypač naudingas diagnozuojant acidozės priežastį (bandymo ID: RAMBO amonio, atsitiktinio, šlapimo, SF). Inkstai reguliuoja rūgščių išskyrimą ir sisteminės rūgšties bazės balansą.

Amonio kiekio keitimas šlapime yra svarbus būdas, kad inkstai galėtų atlikti šią užduotį. Išmatavus amonio kiekį šlapime, galima suprasti, kodėl pacientų rūgšties bazės balansas pasikeitė.

Amonio kiekis šlapime taip pat gali suteikti daug informacijos apie kasdienį rūgšties gamybą konkrečiame paciente. Kadangi didžioji individo rūgšties apkrova gaunama iš nurijusių baltymų, amonio kiekis šlapime yra geras baltymų suvartojimo dietoje rodiklis.

Amonio matavimai šlapime gali būti ypač naudingi diagnozuojant ir gydant inkstų akmenis:

• Didelis amonio kiekis šlapime ir mažas šlapimo pH rodo nuolatinius virškinimo trakto nuostolius. Šiems pacientams gresia šlapimo rūgšties ir kalcio oksalato akmenys.
• Nedidelis amonio kiekis šlapime ir didelis šlapimo pH rodo inkstų kanalėlių acidozę. Šiems pacientams kyla pavojus kalcio fosfato akmenims.
• Pacientai, turintys kalcio oksalato akmenų ir kalcio fosfatą, dažnai gydomi citratu, kad padidėtų šlapimo citratas (natūralus kalcio oksalato inhibitorius ir kalcio fosfato kristalų augimas).

Tačiau, kadangi citratas metabolizuojamas į bikarbonatą (bazę), šis vaistas taip pat gali padidinti šlapimo pH. Jei gydant citratais šlapimo pH yra per didelis, kalcio fosfato akmenų rizika gali būti netyčia padidinta.

Amonio šlapimo stebėjimas yra būdas titruoti citrato dozę ir išvengti šios problemos. Gera pradinės citrato dozė yra maždaug pusė amonio išsiskyrimo su šlapimu (kiekvienos mEq).

Jūs galite stebėti šios dozės poveikį amonio, citrato ir šlapimo pH vertei ir koreguoti citrato dozę, remiantis atsaku. Šlapimo amoniako kiekio sumažėjimas turėtų nurodyti, ar dabartinis citratas yra pakankamas, kad iš dalies (bet ne visiškai) neutralizuotų šio paciento paros rūgštingumą.