L' ió amoni és un catió poliatòmic amb càrrega positiva la fórmula química és NH 4 +. La molècula no és plana, sinó que té la forma d'un tetraedre. Els quatre àtoms d'hidrogen conforma les quatre cantonades.
El nitrogen de l'amoníac posseeix un parell d'electrons no compartits capaç d'acceptar un protó (base Lewis) d'allí que l'ió amoni es formi per la protonació de l'amoníac segons la reacció: NH 3 + H + → NH 4 +
Figura 1: Estructura de l'ió amoni.
També se'ls dóna el nom amoni a amines substituïdes o cations d'amoni substituïts. Per exemple, el clorur de metilamonio és una sal iònica de fórmula CH 3 NH 4 Cl on l'ió clorur està unit a una metilamina.
L'ió amoni té propietats molt similars als metalls alcalins més pesats i és sovint considerat un parent proper. S'espera que l'amoni es comporti com un metall a molt altes pressions, com dins de planetes gegants de gas com Urà i Neptú.
L'ió amoni juga un paper important en la síntesi de proteïnes en el cos humà. En resum, tots els éssers vius necessiten proteïnes, que estan formades per uns 20 aminoàcids diferents. Mentre que les plantes i els microorganismes poden sintetitzar la majoria dels aminoàcids a partir de l'nitrogen en l'atmosfera, els animals no poden.
Per als éssers humans, alguns aminoàcids no poden ser sintetitzats en absolut i han de ser consumits com aminoàcids essencials.
Altres aminoàcids, però, poden ser sintetitzats per microorganismes en el tracte gastrointestinal amb l'ajuda d'ions amoníac. Així, aquesta molècula és una figura clau en el cicle de l'nitrogen i en la síntesi de proteïnes.
propietats
Solubilitat i pes molecular
L'ió amoni té un pes molecular de 18,039 g / mol i una solubilitat de 10,2 mg / ml d'aigua (National Center for Biotechnology Information, 2017). A l'dissoldre amoníac en aigua es forma l'ió amoni segons la reacció:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Això augmenta la concentració de hidroxil en el medi augmentant el pH de la solució (Royal Society of Chemistry, 2015).
Propietats àcid base
L'ió amoni té un pKb de 9,25. Això vol dir que a pH superiors a aquest valor tindrà un comportament àcid ia pH inferiors tindrà un comportament bàsic.
Per exemple, a l'dissoldre amoníac en àcid acètic (pKa = 4,76), el parell d'electrons lliure de el nitrogen pren un protó de l'mig augmentant la concentració d'ions hidròxids segons l'equació:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
No obstant això, en presència d'una base forta, com ara l'hidròxid de sodi (pKa = 14,93), l'ió amoni cedeix un protó a l'mig segons la reacció:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
En conclusió, a pH menors a 9,25, el nitrogen estarà protonado, mentre que a pH majors a aquest valor estarà desprotonado. Això és molt important en l'enteniment de corbes de titulació i comprendre el comportament de substàncies com els aminoàcids.
Sales d'amoni
Una de les propietats més característiques de l'amoníac és el seu poder de combinar directament amb àcids per formar sals segons la reacció:
NH 3 + HX → NH 4 X
Així, amb àcid clorhídric forma clorur d'amoni (NH 4 Cl); Amb àcid nítric, nitrat d'amoni (NH 4 NO 3), amb àcid carbònic formarà carbonat amònic ((NH 4) 2 CO 3) etc.
S'ha demostrat que l'amoníac perfectament sec no es combinarà amb àcid clorhídric perfectament sec, sent la humitat necessària per provocar la reacció (VIES Encyclopedia, 2004).
La majoria de les sals d'amoni simples són molt solubles en aigua. Una excepció és el hexacloroplatinato d'amoni, la formació s'utilitza com a prova per l'amoni. Les sals de nitrat d'amoni i especialment perclorat són altament explosives, en aquests casos l'amoni és l'agent reductor.
En un procés inusual, els ions d'amoni formen una amalgama. Tals espècies es preparen mitjançant l'electròlisi d'una solució d'amoni utilitzant un càtode de mercuri. Aquesta amalgama eventualment es descompon per alliberar amoníac i hidrogen (Johnston, 2014).
Una de les sals d'amoni més comú és l'hidròxid d'amoni, que és simplement amoníac dissolt en aigua. Aquest compost és molt comú i es troben naturalment en el medi ambient (en l'aire, l'aigua i el sòl) i en totes les plantes i animals, inclosos els humans.
usos
L'amoni és una font important de nitrogen per a moltes espècies de plantes, especialment aquelles que creixen en sòls hipòxics. No obstant això, també és tòxic per a la majoria de les espècies de cultius i poques vegades s'aplica com a única font de nitrogen (Database, Human Metabolome, 2017).
El nitrogen (N), lligat a les proteïnes en la biomassa morta, és consumit per microorganismes i convertit en ions d'amoni (NH4 +) que poden ser absorbits directament per les arrels de les plantes (per exemple, arròs).
Els ions amoni es converteixen habitualment en ions nitrit (NO2-) pel bacteri nitrosomonas, seguit d'una segona conversió a nitrat (NO3-) per bacteris Nitrobacter.
Les tres majors fonts de nitrogen utilitzades en l'agricultura són urea, amoni i nitrat. L'oxidació biològica d'amoni a nitrat és coneguda com nitrificació. Aquest procés considera diversos passos i és mediat per bacteris autotròfiques, aeròbiques obligades.
En sòls inundats, l'oxidació de NH4 + és restringida. La urea és descomposta per l'enzim ureasa o químicament hidrolitzada a amoníac i CO2.
En el pas de amonificació, l'amoníac és convertit mitjançant bacteris amonificants al ió amoni (NH4 +). En el següent pas l'amoni és convertit mitjançant bacteris nitrificants en nitrat (nitrificació).
Aquesta forma, molt mòbil de nitrogen, és la més comunament absorbida per les arrels de les plantes, així com pels microorganismes a terra.
Per tancar el cicle de nitrogen, el nitrogen gasós en l'atmosfera es converteix en nitrogen de biomassa pels bacteris Rhizobium que viuen als teixits radiculars de les lleguminoses (per exemple, alfals, pèsols i fesols) i de lleguminoses (com el vern) i per les cianobacterias i Azotobacter (Sposito, 2011).
Mitjançant l'amoni (NH4 +) les plantes aquàtiques poden absorbir i incorporar nitrogen en proteïnes, aminoàcids i altres molècules. Les altes concentracions d'amoni poden augmentar el creixement d'algues i plantes aquàtiques.
L'hidròxid d'amoni i altres sals d'amoni s'utilitzen àmpliament en el processament d'aliments. Les regulacions de l'Administració d'Aliments i Medicaments (FDA, per les sigles en anglès) afirmen que l'hidròxid d'amoni és segur («generalment reconegut com segur» o GRAS) com a agent de llevat, agent de control de l'pH i agent d'acabat superficial en els aliments.
La llista d'aliments en els quals l'hidròxid d'amoni s'utilitza com a additiu alimentari directe és extensa i inclou productes forn, formatges, xocolates, altres productes de confiteria (per exemple caramels) i púdings. L'hidròxid d'amoni també s'utilitza com a agent antimicrobià en productes carnis.
L'amoníac en altres formes (per exemple, sulfat d'amoni, alginat d'amoni) s'usa en condiments, aïllaments de proteïna de soja, berenars, melmelades i gelees i begudes no alcohòliques (PNA potassium Nitrate association, 2016).
El mesurament d'amoni es fa servir en la prova RAMBO, particularment útil en el diagnòstic de la causa d'una acidosi (Test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine, SF). El ronyó regula l'excreció àcida i l'equilibri àcid base sistèmic.
Canviar la quantitat d'amoni en l'orina és una manera important que els ronyons duguin a terme aquesta tasca. Mesurar el nivell d'amoni en l'orina pot proporcionar la comprensió de la causa d'una alteració de l'equilibri àcid base en pacients.
El nivell d'amoni en l'orina també pot proporcionar molta informació sobre la producció diària d'àcid en un pacient donat. Atès que la major part de la càrrega d'àcid d'un individu prové de proteïnes ingerides, la quantitat d'amoni en l'orina és un bon indicador de la ingesta de proteïnes en la dieta.
Els mesuraments d'amoni en orina poden ser particularment útils per al diagnòstic i tractament de pacients amb càlculs renals:
- Alts nivells d'amoni en l'orina i un pH urinari baix suggereix pèrdues gastrointestinals en curs. Aquests pacients estan en risc d'àcid úric i pedres d'oxalat de calci.
- Una mica d'amoni en l'orina i alt pH de l'orina suggereix l'acidosi tubular renal. Aquests pacients estan en risc de càlculs de fosfat de calci.
- Els pacients amb pedres d'oxalat de calci i fosfat de calci són sovint tractats amb citrat per elevar el citrat d'orina (un inhibidor natural de l'oxalat de calci i el creixement de l'vidre de fosfat de calci).
No obstant això, atès que el citrat es metabolitza en bicarbonat (una base), aquest fàrmac també pot augmentar el pH de l'orina. Si el pH de l'orina és massa alt amb el tractament amb citrat, es pot augmentar involuntàriament el risc de pedres de fosfat de calci.
El monitoratge de l'orina d'amoni és una forma de titular la dosi de citrat i evitar aquest problema. Una bona dosi de citrat inicial és aproximadament la meitat de l'excreció d'amoni en l'orina (en mEq de cada un).
Es pot monitoritzar l'efecte d'aquesta dosi sobre els valors d'amoni, citrat i pH de l'orina, i ajustar la dosi de citrat sobre la base de la resposta. Una caiguda en l'amoni d'orina ha d'indicar si el citrat actual és suficient per contrarestar parcialment (però no completament) la càrrega diària d'àcid d'aquest pacient donat.
referències
- Database, Human Metabolome. (2017, març 2). Showing metabocard for Ammonium. Recuperat de: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Ammonium salt. recuperat de accessscience: accessscience.com.
- National Center for Biotechnology Information. (2017, febrer 25). PubChem Compound Database; CID = 16.741.146. Retrieved from PubChem.
- PNA potassium Nitrate association. (2016). Nitrate (NO3-) versus ammonium (NH4 +). recuperat de kno3.org.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Ammonium ió. Recuperat de ChemSpider: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, setembre 2). Soil. Recuperat d'enciclopèdia britannica: britannica.com.
- Test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine. (SF). Recuperat de enciclopediamayomedicallaboratorie.com.
- VIES Encyclopedia. (2004, desembre 22). Ammonium Salts. Recuperat d'enciclopèdia vias.org.