- Proprietà
- Solubilità e peso molecolare
- Proprietà della base acida
- Sali di ammonio
- applicazioni
- Riferimenti
Lo ione ammonio è un catione poliatomico caricato positivamente la cui formula chimica è NH 4 + . La molecola non è piatta, ma ha la forma di un tetraedro. I quattro atomi di idrogeno costituiscono i quattro angoli.
L'azoto ammoniacale ha una coppia di elettroni non condivisi capaci di accettare un protone (base di Lewis), quindi lo ione ammonio è formato dalla protonazione dell'ammoniaca secondo la reazione: NH 3 + H + → NH 4 +
Figura 1: struttura dello ione ammonio.
Il nome ammonio viene anche dato alle ammine sostituite o ai cationi ammonio sostituiti. Ad esempio, il metilammonio cloruro è un sale ionico di formula CH 3 NH 4 Cl in cui lo ione cloruro è attaccato a una metilammina.
Lo ione ammonio ha proprietà molto simili ai metalli alcalini più pesanti ed è spesso considerato un parente stretto. Ci si aspetta che l'ammonio si comporti come un metallo a pressioni molto elevate, come all'interno di pianeti giganti gassosi come Urano e Nettuno.
Lo ione ammonio svolge un ruolo importante nella sintesi proteica nel corpo umano. In breve, tutti gli esseri viventi hanno bisogno di proteine, che sono costituite da circa 20 diversi amminoacidi. Mentre piante e microrganismi possono sintetizzare la maggior parte degli amminoacidi dall'azoto nell'atmosfera, gli animali non possono.
Per gli esseri umani, alcuni amminoacidi non possono essere sintetizzati affatto e devono essere consumati come amminoacidi essenziali.
Altri amminoacidi, invece, possono essere sintetizzati da microrganismi nel tratto gastrointestinale con l'aiuto di ioni ammoniaca. Pertanto, questa molecola è una figura chiave nel ciclo dell'azoto e nella sintesi proteica.
Proprietà
Solubilità e peso molecolare
Lo ione 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). Sciogliendo l'ammoniaca in acqua forma lo ione ammonio secondo la reazione:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Ciò aumenta la concentrazione di idrossile nel mezzo aumentando il pH della soluzione (Royal Society of Chemistry, 2015).
Proprietà della base acida
Lo ione ammonio ha un pKb di 9,25. Ciò significa che ad un pH superiore a questo valore avrà un comportamento acido e ad un pH inferiore avrà un comportamento di base.
Ad esempio, quando si dissolve l'ammoniaca in acido acetico (pKa = 4.76), la coppia di elettroni liberi dell'azoto prende un protone dal mezzo, aumentando la concentrazione di ioni idrossido secondo l'equazione:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
Tuttavia, in presenza di una base forte, come l'idrossido di sodio (pKa = 14,93), lo ione ammonio fornisce un protone al mezzo secondo la reazione:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
In conclusione, a pH inferiore a 9,25, l'azoto sarà protonato, mentre a pH superiore a tale valore sarà deprotonato. Ciò è della massima importanza per comprendere le curve di titolazione e comprendere il comportamento di sostanze come gli amminoacidi.
Sali di ammonio
Una delle proprietà più caratteristiche dell'ammoniaca è il suo potere di combinarsi direttamente con gli acidi per formare sali a seconda della reazione:
NH 3 + HX → NH 4 X
Quindi, con acido cloridrico forma cloruro di ammonio (NH 4 Cl); Con acido nitrico, nitrato di ammonio (NH 4 NO 3 ), con acido carbonico formerà carbonato di ammonio ((NH 4 ) 2 CO 3 ) ecc.
È stato dimostrato che l'ammoniaca perfettamente secca non si combina con l'acido cloridrico perfettamente asciutto, essendo l'umidità necessaria per provocare la reazione (VIAS Encyclopedia, 2004).
La maggior parte dei semplici sali di ammonio sono molto solubili in acqua. Un'eccezione è l'esacloroplatinato di ammonio, la cui formazione viene utilizzata come test per l'ammonio. I sali di nitrato di ammonio e soprattutto di 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 vengono preparate mediante elettrolisi di una soluzione di ammonio utilizzando un catodo di mercurio. Questo amalgama alla fine si rompe per rilasciare ammoniaca e idrogeno (Johnston, 2014).
Uno dei sali di ammonio più comuni è l'idrossido di ammonio, che è semplicemente ammoniaca disciolta in acqua. Questo composto è molto comune e si trova naturalmente nell'ambiente (nell'aria, nell'acqua e nel suolo) e in tutte le piante e gli animali, compreso l'uomo.
applicazioni
L'ammonio è un'importante fonte di azoto per molte specie vegetali, specialmente quelle che crescono in terreni ipossici. Tuttavia, è anche tossico per la maggior parte delle specie coltivate e viene raramente applicato come unica fonte di azoto (Database, Human Metabolome, 2017).
L'azoto (N), legato alle proteine nella biomassa morta, viene consumato dai microrganismi e convertito in ioni ammonio (NH4 +) che possono essere assorbiti direttamente dalle radici delle piante (es. Riso).
Gli ioni ammonio vengono solitamente convertiti in ioni nitrito (NO2-) dai batteri nitrosomonas, seguiti da una seconda conversione in nitrato (NO3-) dai batteri Nitrobacter.
Le tre principali fonti di azoto utilizzate in agricoltura sono l'urea, l'ammonio e il nitrato. L'ossidazione biologica dell'ammonio in nitrato è nota come nitrificazione. Questo processo prevede diversi passaggi ed è mediato da batteri aerobi obbligati e autotrofi.
In terreni allagati, l'ossidazione di NH4 + è limitata. L'urea viene scomposta dall'enzima ureasi o idrolizzata chimicamente in ammoniaca e CO2.
Nella fase di ammonificazione, l'ammoniaca viene convertita dai batteri ammonificanti nello ione ammonio (NH4 +). Nella fase successiva l'ammonio viene convertito dai batteri nitrificanti in nitrato (nitrificazione).
Questa forma altamente mobile di azoto è più comunemente assorbita dalle radici delle piante e dai microrganismi nel terreno.
Per chiudere il ciclo dell'azoto, l'azoto gassoso nell'atmosfera viene convertito in azoto da biomassa dai batteri Rhizobium che vivono nei tessuti delle radici di legumi (ad esempio erba medica, piselli e fagioli) e legumi (come l'ontano). e da cianobatteri e Azotobacter (Sposito, 2011).
Attraverso l'ammonio (NH4 +), le piante acquatiche possono assorbire e incorporare l'azoto in proteine, amminoacidi e altre molecole. Alte concentrazioni di ammoniaca possono aumentare la crescita di alghe e piante acquatiche.
L'idrossido di ammonio e altri sali di ammonio sono ampiamente utilizzati nella lavorazione degli alimenti. Le normative della Food and Drug Administration (FDA) affermano che l'idrossido di ammonio è sicuro ("generalmente riconosciuto come sicuro" o GRAS) come agente di lievito, agente di controllo del pH e agente di finitura. superficiale nel cibo.
L'elenco degli alimenti in cui l'idrossido di ammonio viene utilizzato come additivo alimentare diretto è ampio e comprende prodotti da forno, formaggi, cioccolatini, altri prodotti dolciari (ad esempio caramelle) e budini. L'idrossido di ammonio è anche usato come agente antimicrobico nei prodotti a base di carne.
L'ammoniaca in altre forme (p. Es., Solfato di ammonio, alginato di ammonio) viene utilizzata in condimenti, isolati di proteine di soia, snack, marmellate e gelatine e bevande analcoliche (PNA potassium nitrate association, 2016).
La misurazione dell'ammonio è utilizzata nel test RAMBO, particolarmente utile nella diagnosi della causa dell'acidosi (Test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine, SF). Il rene regola l'escrezione acida e l'equilibrio acido-base sistemico.
Cambiare la quantità di ammoniaca nelle urine è un modo importante per i reni per farlo. La misurazione del livello di ammoniaca nelle urine può fornire informazioni sulla causa di un disturbo dell'equilibrio acido-base nei pazienti.
Il livello di ammoniaca nelle urine può anche fornire molte informazioni sulla produzione giornaliera di acido in un dato paziente. Poiché la maggior parte del carico acido di un individuo deriva dalle proteine ingerite, la quantità di ammoniaca nelle urine è un buon indicatore dell'assunzione di proteine alimentari.
Le misurazioni dell'ammoniaca nelle urine possono essere particolarmente utili per la diagnosi e il trattamento di pazienti con calcoli renali:
- Alti livelli di ammoniaca nelle urine e un basso pH urinario suggeriscono perdite gastrointestinali in corso. Questi pazienti sono a rischio di calcoli di acido urico e ossalato di calcio.
- Un po 'di ammoniaca nelle urine e un pH elevato delle urine suggeriscono acidosi tubulare renale. Questi pazienti sono a rischio di calcoli di fosfato di calcio.
- I pazienti con calcoli di ossalato di calcio e fosfato di calcio sono spesso trattati con citrato per elevare il citrato urinario (un inibitore naturale dell'ossalato di calcio e della crescita dei cristalli di fosfato di calcio).
Tuttavia, poiché il citrato viene metabolizzato in bicarbonato (una base), questo farmaco può anche aumentare il pH delle urine. Se il pH delle urine è troppo alto con il trattamento con citrato, il rischio di calcoli di fosfato di calcio può essere inavvertitamente aumentato.
Il monitoraggio delle urine per l'ammoniaca è un modo per titolare la dose di citrato ed evitare questo problema. Una buona dose iniziale di citrato è circa la metà dell'escrezione di ammonio nelle urine (in mEq di ciascuna).
L'effetto di questa dose sui valori di ammonio, citrato e pH nelle urine può essere monitorato e la dose di citrato può essere regolata in base alla risposta. Un calo dell'ammoniaca nelle urine dovrebbe indicare se l'attuale citrato è sufficiente a contrastare parzialmente (ma non completamente) il carico acido giornaliero di quel dato paziente.
Riferimenti
- Database, metaboloma umano. (2017, 2 marzo). Mostra metabocard per ammonio. Estratto da: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Sale di ammonio. Estratto da accessscience: accessscience.com.
- Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2017, 25 febbraio). Database composto di PubChem; CID = 16741146. Estratto da PubChem.
- Associazione PNA nitrato di potassio. (2016). Nitrato (NO3-) contro ammonio (NH4 +). recuperato da kno3.org.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Ione di ammonio. Estratto da chemspider: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, 2 settembre). Suolo. Estratto dall'enciclopedia britannica: britannica.com.
- ID test: RAMBO ammonio, casuale, urina. (SF). Estratto da encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
- Enciclopedia VIAS. (2004, 22 dicembre). Sali di ammonio. Recupero dall'enciclopedia vias.org.