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