สูตรไอออนแอมโมเนียม (NH4 +) คุณสมบัติและการใช้งาน

แอมโมเนียมไอออน เป็นประจุบวก polyatomic บวกซึ่งสูตรทางเคมีคือ NH₄⁺. โมเลกุลไม่แบน แต่มีรูปทรงของจัตุรมุข อะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอมประกอบขึ้นเป็นมุมทั้งสี่.

ไนโตรเจนของแอมโมเนียมีอิเลคตรอนแบบไม่แบ่งคู่ที่สามารถรับโปรตอน (ฐานเบส) ดังนั้นแอมโมเนียมอิออนจึงเกิดขึ้นจากการโปรตอนของแอมโมเนียตามปฏิกิริยา: NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

แอมโมเนียมยังเป็นเอมีนที่ถูกแทนที่ ตัวอย่างเช่นเมธิลแกมมอนเซียมคลอไรด์เป็นเกลือไอออนิกของสูตร CH₃NH₄Cl ที่ไอออนคลอไรด์ถูกผูกไว้กับเมทิลลามีน.

แอมโมเนียมไอออนมีคุณสมบัติคล้ายกับโลหะอัลคาไลที่หนักกว่าและมักจะถือว่าเป็นญาติใกล้ชิด คาดว่าแอมโมเนียมจะทำตัวเหมือนโลหะที่มีความดันสูงมากเช่นภายในดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์เช่นดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน.

แอมโมเนียมไอออนมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์โปรตีนในร่างกายมนุษย์ ในระยะสั้นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดต้องการโปรตีนซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนประมาณ 20 ชนิด ในขณะที่พืชและจุลินทรีย์สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนส่วนใหญ่จากไนโตรเจนในบรรยากาศสัตว์ไม่สามารถ.

สำหรับมนุษย์กรดอะมิโนบางตัวไม่สามารถสังเคราะห์ได้ทั้งหมดและต้องบริโภคเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็น.

อย่างไรก็ตามกรดอะมิโนอื่น ๆ สามารถสังเคราะห์ได้โดยจุลินทรีย์ในทางเดินอาหารด้วยความช่วยเหลือของไอออนแอมโมเนีย ดังนั้นโมเลกุลนี้จึงเป็นกุญแจสำคัญในวัฏจักรไนโตรเจนและในการสังเคราะห์โปรตีน.

ดัชนี

• 1 คุณสมบัติ
  • 1.1 ความสามารถในการละลายและน้ำหนักโมเลกุล
  • 1.2 คุณสมบัติพื้นฐานของกรด
  • 1.3 เกลือแอมโมเนียม
• 2 ใช้
• 3 อ้างอิง

สรรพคุณ

ความสามารถในการละลายและน้ำหนักโมเลกุล

แอมโมเนียมไอออนมีน้ำหนักโมเลกุล 18,039 g / mol และความสามารถในการละลายน้ำได้ 10.2 mg / ml (ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ, 2017) เมื่อละลายแอมโมเนียในน้ำแอมโมเนียมไอออนจะเกิดขึ้นตามปฏิกิริยา:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-

สิ่งนี้จะเพิ่มความเข้มข้นของไฮดรอกซิลในตัวกลางที่เพิ่มค่า pH ของสารละลาย (ราชสมาคมเคมี, 2015).

คุณสมบัติของกรดเบส

แอมโมเนียมไอออนมี pKb เท่ากับ 9.25 ซึ่งหมายความว่าที่ค่า pH สูงกว่าค่านี้จะมีพฤติกรรมที่เป็นกรดและที่ค่า pH ที่ต่ำกว่าจะมีพฤติกรรมพื้นฐาน.

ตัวอย่างเช่นเมื่อละลายแอมโมเนียในกรดอะซิติก (pKa = 4.76) คู่อิเล็กตรอนอิสระของไนโตรเจนใช้โปรตอนจากตัวกลางเพิ่มความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์ตามสมการ:

NH₃ + CH₃COOH ⇌ NH₄⁺ + CH₃ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการ^-

อย่างไรก็ตามในการมีฐานที่แข็งแกร่งเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (pKa = 14.93) แอมโมเนียมไอออนจะให้โปรตอนไปยังตัวกลางตามปฏิกิริยา:

NH₄⁺ + NaOH ⇌ NH₃ + นา⁺ + H₂O

สรุปได้ว่าที่ pH ต่ำกว่า 9.25 ไนโตรเจนจะถูกปล่อยออกมาในขณะที่ที่ pH สูงกว่าค่านั้นจะถูกลดทอนลง สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจกับการโค้งการไตเตรทและการทำความเข้าใจพฤติกรรมของสารต่างๆเช่นกรดอะมิโน.

แอมโมเนียมเกลือ

หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของแอมโมเนียคือพลังของมันที่จะรวมโดยตรงกับกรดเพื่อสร้างเกลือตามปฏิกิริยา:

NH₃ + HX → NH₄X

ดังนั้นด้วยกรดไฮโดรคลอริกจึงทำให้เกิดแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH)₄Cl); ด้วยกรดไนตริกแอมโมเนียมไนเตรต (NH₄NO₃) ด้วยกรดคาร์บอนิกจะเกิดเป็นแอมโมเนียมคาร์บอเนต ((NH)₄)₂CO₃) ฯลฯ.

มันแสดงให้เห็นแล้วว่าแอมโมเนียแห้งที่สมบูรณ์แบบจะไม่ถูกรวมเข้ากับกรดไฮโดรคลอริกที่สมบูรณ์แบบอย่างสมบูรณ์ความชื้นที่จำเป็นสำหรับการเกิดปฏิกิริยา (VIAS Encyclopedia, 2004).

เกลือแอมโมเนียมที่ธรรมดาที่สุดจะละลายในน้ำมาก ข้อยกเว้นคือแอมโมเนียม hexachloroplatinate ซึ่งการก่อตัวจะถูกใช้เป็นแบบทดสอบสำหรับแอมโมเนียม เกลือของแอมโมเนียมไนเตรตและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเปอร์คลอเรตจะระเบิดได้สูงในกรณีนี้แอมโมเนียมเป็นตัวรีดิวซ์.

ในกระบวนการที่ผิดปกติไอออนของแอมโมเนียมจะรวมกันเป็นอะมัลกัม สปีชีส์ดังกล่าวจัดทำขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าของสารละลายแอมโมเนียมโดยใช้ปรอทแคโทด มัลกัมนี้สลายตัวในที่สุดเพื่อปลดปล่อยแอมโมเนียและไฮโดรเจน (Johnston, 2014).

หนึ่งในเกลือแอมโมเนียมที่พบมากที่สุดคือแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นเพียงแอมโมเนียที่ละลายในน้ำ สารประกอบนี้พบได้ทั่วไปและเกิดขึ้นตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อม (ในอากาศน้ำและดิน) และในพืชและสัตว์รวมถึงมนุษย์.

การใช้งาน

แอมโมเนียมเป็นแหล่งสำคัญของไนโตรเจนสำหรับพืชหลายชนิดโดยเฉพาะที่เติบโตบนดินที่มีสภาพเป็นพิษ อย่างไรก็ตามมันยังเป็นพิษต่อพืชผลส่วนใหญ่และไม่ค่อยได้ใช้เป็นแหล่งของไนโตรเจนเพียงอย่างเดียว (ฐานข้อมูล, เมตาโบโลเมมนุษย์, 2017).

ไนโตรเจน (N) ที่จับกับโปรตีนในชีวมวลที่ตายแล้วถูกใช้โดยจุลินทรีย์และเปลี่ยนเป็นแอมโมเนียมไอออน (NH4 +) ที่สามารถดูดซึมได้โดยตรงจากรากของพืช (เช่นข้าว).

แอมโมเนียมไอออนมักถูกเปลี่ยนเป็นไนไตรต์ไอออน (NO2-) โดยแบคทีเรียไนโตรโซมอนตามด้วยการเปลี่ยนครั้งที่สองเป็นไนเตรท (NO3-) โดยแบคทีเรียไนโตรแบคทีเรีย.

แหล่งไนโตรเจนที่ใช้ในการเกษตรสามแหล่งสำคัญคือยูเรียแอมโมเนียมและไนเตรต ปฏิกิริยาออกซิเดชันทางชีวภาพของแอมโมเนียมไนเตรตเรียกว่าไนตริฟิเคชั่น กระบวนการนี้พิจารณาหลายขั้นตอนและมีการไกล่เกลี่ยโดย autotrophic, บังคับแอโรบิกแบคทีเรีย.

ในดินที่ถูกน้ำท่วมการเกิดออกซิเดชันของ NH4 + นั้นถูก จำกัด ยูเรียถูกย่อยสลายโดยเอนไซม์ยูเรียหรือไฮโดรไลซ์ทางเคมีกับแอมโมเนียและ CO2.

ในขั้นตอนการทำให้เป็นแอมโมเนียมแอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นแบคทีเรียแอมโมเนียมเป็นแอมโมเนียมไอออน (NH4 +) ในขั้นตอนต่อไปแอมโมเนียมจะถูกแปลงโดยแบคทีเรียไนตริไฟติ้งเป็นไนเตรต (ไนตริฟิเคชัน).

รูปแบบนี้ไนโตรเจนเคลื่อนที่มากมักถูกดูดซึมโดยรากของพืชรวมทั้งจุลินทรีย์ในดิน.

เพื่อปิดวงจรไนโตรเจนก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศจะถูกเปลี่ยนเป็นไนโตรเจนชีวมวลโดยแบคทีเรีย Rhizobium ที่อาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อรากของพืชตระกูลถั่ว (เช่นอัลฟัลฟ่าถั่วและถั่ว) และพืชตระกูลถั่ว (เช่นต้นไม้ชนิดหนึ่ง) และโดย cyanobacteria และ Azotobacter (Sposito, 2011).

ผ่านพืชน้ำแอมโมเนียม (NH4 +) สามารถดูดซับและรวมไนโตรเจนเข้าไปในโปรตีนกรดอะมิโนและโมเลกุลอื่น ๆ แอมโมเนียมที่ความเข้มข้นสูงสามารถเพิ่มการเติบโตของสาหร่ายและพืชน้ำได้.

แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์และเกลือแอมโมเนียมอื่น ๆ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปอาหาร ข้อบังคับขององค์การอาหารและยา (FDA) ระบุว่าแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์นั้นปลอดภัย ("ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าปลอดภัย" หรือ GRAS) ในฐานะตัวแทนยีสต์สารควบคุมค่า pH และสารตกแต่ง ผิวเผินในอาหาร.

รายการอาหารที่ใช้ไฮดรอกไซด์แอมโมเนียมเป็นสารเติมแต่งอาหารโดยตรงมีมากมายและรวมถึงขนมอบเนยแข็งช็อคโกแลตผลิตภัณฑ์ขนมอื่น ๆ (เช่นลูกอม) และพุดดิ้ง แอมโมเนียมไฮดรอกไซยังใช้เป็นยาต้านจุลชีพในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์.

แอมโมเนียในรูปแบบอื่น ๆ (เช่นแอมโมเนียมซัลเฟต, แอมโมเนียมอัลจิเนต) ใช้ในเครื่องปรุงรสโปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลตอาหารว่างแยมและเยลลี่และเครื่องดื่มที่ไม่มีแอลกอฮอล์ (สมาคม PNA โพแทสเซียมไนเตรต 2016).

การวัดแอมโมเนียมใช้ในการทดสอบ RAMBO โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประโยชน์ในการวินิจฉัยสาเหตุของภาวะเลือดเป็นกรด (รหัสทดสอบ: RAMBO แอมโมเนียม, แบบสุ่ม, ปัสสาวะ, S.F. ) ไตควบคุมการขับถ่ายของกรดและระบบสมดุลของกรดเบส.

การเปลี่ยนปริมาณแอมโมเนียมในปัสสาวะเป็นวิธีที่สำคัญสำหรับไตในการดำเนินงานนี้ การวัดระดับของแอมโมเนียมในปัสสาวะสามารถช่วยให้เข้าใจถึงสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงของความสมดุลของกรดเบสในผู้ป่วย.

ระดับของแอมโมเนียมในปัสสาวะยังสามารถให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับการผลิตกรดทุกวันในผู้ป่วยที่ได้รับ เนื่องจากปริมาณกรดส่วนใหญ่ของแต่ละคนมาจากโปรตีนที่ติดเครื่องปริมาณแอมโมเนียมในปัสสาวะจึงเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีของการบริโภคโปรตีนในอาหาร.

การตรวจวัดแอมโมเนียมในปัสสาวะจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการวินิจฉัยและรักษาผู้ป่วยนิ่วในไต:

• แอมโมเนียมในระดับสูงในปัสสาวะและค่าพีเอชในปัสสาวะต่ำแนะนำให้เกิดการสูญเสียทางเดินอาหารอย่างต่อเนื่อง ผู้ป่วยเหล่านี้มีความเสี่ยงต่อกรดยูริคและนิ่วแคลเซียมออกซาเลต.
• แอมโมเนียมเล็กน้อยในปัสสาวะและค่าความเป็นกรดสูงของปัสสาวะแสดงให้เห็นภาวะเลือดเป็นกรดในไต ผู้ป่วยเหล่านี้มีความเสี่ยงต่อนิ่วในแคลเซียมฟอสเฟต.
• ผู้ป่วยที่มีหินแคลเซียมออกซาเลตและแคลเซียมฟอสเฟตมักได้รับการรักษาด้วยซิเตรตเพื่อยกระดับซิเตรตในปัสสาวะ (สารยับยั้งธรรมชาติของแคลเซียมออกซาเลตและการเจริญเติบโตของคริสตัลแคลเซียมฟอสเฟต).

อย่างไรก็ตามเนื่องจากซิเตรตถูกเผาผลาญเป็นไบคาร์บอเนต (ฐาน) ยานี้จึงสามารถเพิ่มค่า pH ของปัสสาวะ หากค่าพีเอชของปัสสาวะสูงเกินไปเมื่อทำการรักษาซิเตรตความเสี่ยงของหินแคลเซียมฟอสเฟตอาจเพิ่มขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ.

การตรวจสอบแอมโมเนียมปัสสาวะนั้นเป็นวิธีการไตเตรทปริมาณซิเตรตและหลีกเลี่ยงปัญหานี้ ปริมาณซิเตรตเริ่มต้นที่ดีคือประมาณครึ่งหนึ่งของการขับถ่ายของแอมโมเนียมในปัสสาวะ (ในหน่วยของแต่ละหน่วย).

คุณสามารถตรวจสอบผลของปริมาณนี้ต่อค่าของแอมโมเนียมซิเตรตและค่า pH ของปัสสาวะและปรับขนาดของซิเตรตตามการตอบสนอง การลดลงของแอมโมเนียมในปัสสาวะควรระบุว่าซิเตรตปัจจุบันนั้นเพียงพอต่อการต่อต้านโหลดกรดรายวันของผู้ป่วยรายนั้นหรือไม่.

การอ้างอิง

1. ฐานข้อมูล, เมตาโบโลเมมนุษย์ (2017, 2 มีนาคม) กำลังแสดง metabocard สำหรับแอมโมเนียม สืบค้นจาก: hmdb.ca.
2. Johnston, F. J. (2014) เกลือแอมโมเนียม กู้คืนจาก accessscience: accessscience.com.
3. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ. (2017, 25 กุมภาพันธ์) PubChem ฐานข้อมูลแบบผสม; CID = 16741146 ดึงมาจาก PubChem.
4. สมาคม PNA โพแทสเซียมไนเตรต (2016) ไนเตรต (NO3-) กับแอมโมเนียม (NH4 +) กู้คืนจาก kno3.org.
5. ราชสมาคมเคมี (2015) แอมโมเนียมไอออน สืบค้นจาก chemspider: chemspider.com.
6. Sposito, G. (2011, 2 กันยายน) ดิน กู้คืนจากสารานุกรม britannica: britannica.com.
7. รหัสทดสอบ: RAMBO Ammonium, Random, ปัสสาวะ ( S.F. ) กู้คืนจาก encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
8. สารานุกรม VIAS (2004, 22 ธันวาคม) เกลือแอมโมเนียม กู้คืนจากสารานุกรม vias.org.