Amonyum iyonu (NH4 +): Formül, Özellikleri ve Kullanım Alanları
Amonyum iyonu, kimyasal formülü NH4 + olan pozitif yüklü bir poliamerik katyondur. Molekül düz değildir, ancak bir tetrahedron şekline sahiptir. Dört hidrojen atomu dört köşeyi oluşturur.
Amonyağın azotu, bir proton (Lewis bazı) kabul edebilen bir çift ortak olmayan elektrona sahiptir, bu nedenle amonyum iyonu, reaksiyona göre amonyağın protonlanması ile oluşur: NH3 + H + → NH4 +
Amonyum ayrıca ikame edilmiş ikame edilmiş aminler veya ikame edilmiş amonyum katyonlarıdır. Örneğin, metilamonyum klorit, klorid iyonunun bir metilamine bağlandığı, CH3H04Cl formülüne sahip bir iyonik tuzdur.
Amonyum iyonu, ağır alkali metallere çok benzer özelliklere sahiptir ve genellikle yakın bir akraba olarak kabul edilir. Amonyumun Uranüs ve Neptün gibi dev gaz gezegenleri gibi çok yüksek basınçlarda metal gibi davranması beklenir.
Amonyum iyonu, insan vücudundaki proteinlerin sentezinde önemli bir rol oynar. Kısacası, tüm canlılar, yaklaşık 20 farklı amino asit tarafından oluşturulan proteinlere ihtiyaç duyar. Bitkiler ve mikroorganizmalar çoğu amino asidi atmosferdeki azottan sentezleyebilse de hayvanlar yapamaz.
İnsanlar için bazı amino asitler hiç bir şekilde sentezlenemez ve esansiyel amino asitler olarak tüketilmelidir.
Bununla birlikte, diğer amino asitler, gastrointestinal kanaldaki mikroorganizmalar tarafından amonyak iyonları yardımıyla sentezlenebilir. Dolayısıyla, bu molekül azot döngüsünde ve proteinlerin sentezinde anahtar bir rakamdır.
özellikleri
Çözünürlük ve moleküler ağırlık
Amonyum iyonu, 18.039 g / mol moleküler ağırlığa ve 10.2 mg / ml su çözünürlüğüne sahiptir (Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi, 2017). Amonyağı su içinde çözerken, amonyum iyonu reaksiyona göre oluşur:
NH3 + H20 → NH4 + + OH-
Bu, ortamdaki hidroksil konsantrasyonunu yükseltir ve çözeltinin pH'sini arttırır (Royal Society of Chemistry, 2015).
Asit baz özellikleri
Amonyum iyonu, pKb değerinde 9.25'tir. Bu, pH değerinin üzerinde bu değerin asidik bir davranışa sahip olacağı ve düşük pH'de temel bir davranışa sahip olacağı anlamına gelir.
Örneğin, amonyak asetik asit içinde çözülürken (pKa = 4.76), serbest elektron azot çifti, denkleme göre hidroksit iyonlarının konsantrasyonunu artıran ortamdan bir proton alır:
NH3 + CH3COOH ⇌ NH4 + + CH3 COO-
Bununla birlikte, sodyum hidroksit (pKa = 14.93) gibi güçlü bir baz varlığında, amonyum iyonu, reaksiyona göre ortama bir proton verir:
NH4 + + NaOH ⇌ NH3 + Na + + H20
Sonuç olarak, pH 9.25'ten düşük olduğunda, nitrojen protonlanırken, pH değeri bu değerden yüksek olduğunda prototonlanır. Bu titrasyon eğrilerini anlamada ve amino asitler gibi maddelerin davranışını anlamada çok önemlidir.
Amonyum tuzları
Amonyağın en karakteristik özelliklerinden biri, reaksiyona göre tuzlar oluşturmak için doğrudan asitlerle birleştirme gücüdür:
NH3 + HX → NH4 X
Böylece, hidroklorik asit ile, amonyum klorür (NH4CI) oluşturur; Nitrik asit ile, amonyum nitrat (NH4N03), karbonik asit ile amonyum karbonat ((NH4) 2C03) vs. oluşturacaktır.
Mükemmel kuru amonyağın, kuru kuru hidroklorik asit ile birleştirilmeyeceği, nemin reaksiyona neden olması için gerekli olduğu gösterilmiştir (VIAS Encyclopedia, 2004).
En basit amonyum tuzları suda çok çözünür. Bunun bir istisnası, oluşumu amonyum için bir test olarak kullanılan amonyum heksakloroplatinattır. Amonyum nitrat ve özellikle perklorat tuzları oldukça patlayıcıdır, bu durumlarda amonyum indirgeyici maddedir.
Alışılmadık bir süreçte, amonyum iyonları bir amalgam oluşturur. Bu türler, bir cıva katodu kullanılarak bir amonyum çözeltisinin elektrolizi ile hazırlanır. Bu amalgam sonunda amonyağı ve hidrojeni serbest bırakmak için ayrışır (Johnston, 2014).
En yaygın amonyum tuzlarından biri, yalnızca suda çözünen amonyak olan amonyum hidroksittir. Bu bileşik çok yaygındır ve doğal olarak çevrede (hava, su ve toprakta) ve insanlar dahil tüm bitki ve hayvanlarda oluşur.
uygulamaları
Amonyum, özellikle hipoksik topraklarda yetişen birçok bitki türü için önemli bir azot kaynağıdır. Bununla birlikte, çoğu mahsul türü için de toksiktir ve nadiren tek azot kaynağı olarak uygulanır (Veri Tabanı, Human Metabolome, 2017).
Ölü biyokütlede proteinlere bağlanan azot (N), mikroorganizmalar tarafından tüketilir ve bitki kökleri (örneğin pirinç) tarafından doğrudan absorbe edilebilen amonyum iyonlarına (NH4 +) dönüştürülür.
Amonyum iyonları genellikle nitrosomonas bakterileri tarafından nitrit iyonlarına (NO2-) dönüştürülür, ardından Nitrobacter bakterileri tarafından nitrat (NO3-) 'e ikinci bir dönüşüm yapılır.
Tarımda kullanılan üç ana azot kaynağı üre, amonyum ve nitrattır. Amonyumun nitratın biyolojik oksidasyonu nitrifikasyon olarak bilinir. Bu işlem birkaç adımı göz önünde bulundurur ve ototrofik, zorunlu aerobik bakteri aracılık eder.
Su altındaki topraklarda NH4 + oksidasyonu sınırlıdır. Üre, üreaz enzimi tarafından ayrışır veya kimyasal olarak amonyak ve C02'ye hidrolize edilir.
Amonifikasyon adımında, amonyak, amonyaklı bakteriler yoluyla amonyum iyonuna (NH4 +) dönüştürülür. Bir sonraki adımda, amonyum bakterileri nitratlaştırarak nitrat haline dönüştürür (nitrifikasyon).
Çok hareketli azot olan bu form en çok bitki kökleri ve topraktaki mikroorganizmalar tarafından emilir.
Azot döngüsünü kapatmak için, atmosferdeki gaz azotu, baklagillerin kök dokularında (örneğin, yonca, bezelye ve fasulye) ve baklagillerin (örneğin kızılağaç) kök dokularında yaşayan Rhizobium bakterileri tarafından biyokütle azotuna dönüştürülür. ve siyanobakteriler ve Azotobacter tarafından (Sposito, 2011).
Amonyum (NH4 +) yoluyla su bitkileri proteinleri, amino asitleri ve diğer molekülleri içine azotu emebilir ve dahil edebilir. Yüksek miktarda amonyum alg ve sucul bitkilerin büyümesini artırabilir.
Amonyum hidroksit ve diğer amonyum tuzları, gıda işlemede yaygın olarak kullanılır. Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) düzenlemeleri, bir amonyum hidroksitin bir maya maddesi, pH kontrol maddesi ve son işlem maddesi olarak güvenli olduğunu ("genel olarak güvenli olarak bilinir" veya GRAS) belirtir. Gıdalarda yüzeysel.
Amonyum hidroksitin doğrudan gıda katkı maddesi olarak kullanıldığı yiyeceklerin listesi kapsamlıdır ve fırın ürünleri, peynirler, çikolatalar, diğer şekerleme ürünleri (örneğin şekerler) ve pudingler içerir. Amonyum hidroksit, et ürünlerinde antimikrobiyal bir madde olarak da kullanılır.
Diğer formlardaki amonyak (örneğin, amonyum sülfat, amonyum aljinat) çeşnilerde, soya proteini izolatlarında, atıştırmalıklarda, reçellerde ve reçellerde ve alkolsüz içeceklerde kullanılır (PNA potasyum nitrat birleşmesi, 2016).
RAMBO testinde amonyum ölçümü kullanılır, özellikle asidozun nedeninin teşhisinde faydalıdır (Test ID: RAMBO Amonyum, Random, İdrar, SF). Böbrek asit atılımını ve sistemik asit baz dengesini düzenler.
İdrardaki amonyum miktarını değiştirmek, böbreklerin bu görevi yerine getirmesi için önemli bir yoldur. İdrardaki amonyum seviyesinin ölçülmesi, hastalarda asit baz dengesinin değişmesinin nedeninin anlaşılmasını sağlayabilir.
İdrardaki amonyum seviyesi, belirli bir hastada günlük asit üretimi hakkında da birçok bilgi sağlayabilir. Bir bireyin asit yükünün çoğu, yutulmuş proteinlerden geldiğinden, idrardaki amonyum miktarı, diyette protein alımının iyi bir göstergesidir.
İdrardaki amonyum ölçümleri, böbrek taşı olan hastaların tanı ve tedavisi için özellikle yararlı olabilir:
- İdrarda yüksek düzeyde amonyum ve düşük idrarda pH, devam eden gastrointestinal kayıplara işaret eder. Bu hastalar ürik asit ve kalsiyum oksalat taşları için risk altındadır.
- İdrardaki küçük bir amonyum ve idrarın yüksek pH'ı renal tübüler asidozu gösterir. Bu hastalar kalsiyum fosfat taşları için risk altındadır.
- Kalsiyum oksalat taşları ve kalsiyum fosfatı olan hastalar genellikle idrar sitratı (doğal bir kalsiyum oksalat inhibitörü ve kalsiyum fosfat kristalinin büyümesi) yükseltmek için sitratla tedavi edilir.
Bununla birlikte, sitrat bikarbonat (bir baz) halinde metabolize edildiğinden, bu ilaç idrarın pH'sını da artırabilir. İdrarın pH'ı sitrat muamelesiyle çok yüksekse, kalsiyum fosfat taşlarının riski istemeden artabilir.
Amonyum idrarın izlenmesi sitrat dozunu titre etmenin ve bu problemden kaçınmanın bir yoludur. İyi bir başlangıç sitrat dozu, idrardaki amonyum atılımının yaklaşık yarısı kadardır (her birinin mEq'i).
Bu dozun, amonyum, sitrat ve idrarın pH değerleri üzerindeki etkisini izleyebilir ve cevaba göre sitrat dozunu ayarlayabilirsiniz. İdrarın amonyağındaki bir düşüş, mevcut sitratın, verilen hastanın günlük asit yükünü kısmen (ancak tamamen değil) karşı koymak için yeterli olup olmadığını göstermelidir.
