Amóniové ion je pozitívne nabitý polyatomic katión, ktorého chemický vzorec je NH 4 + . Molekula nie je plochá, ale má tvar štvorstena. Štyri atómy vodíka tvoria štyri rohy.
Amoniak dusík má dvojicu odsdíleného elektrónov, ktoré sú schopné prijímať protónu (Lewisovej bázy), a preto je amónny ión je tvorený protonation amoniaku podľa reakcie: NH 3 + H + → NH 4 +
Obrázok 1: Štruktúra amónneho iónu.
Názov amónny sa tiež dáva substituovaným amínom alebo substituovaným amónnym katiónom. Napríklad methylamoniumchlorid je iónová soľ o vzorci CH 3 NH 4 Cl, kde sa chloridové ióny pripojený k metylamín.
Amónny ión má vlastnosti veľmi podobné ťažkým alkalickým kovom a často sa považuje za blízkeho príbuzného. Očakáva sa, že amoniak sa bude správať ako kov pri veľmi vysokých tlakoch, ako sú napríklad planéty s plynovými obrami ako Urán a Neptún.
Amónny ión hrá dôležitú úlohu pri syntéze proteínov v ľudskom tele. Stručne povedané, všetky živé bytosti potrebujú proteíny, ktoré sú tvorené asi 20 rôznymi aminokyselinami. Zatiaľ čo rastliny a mikroorganizmy dokážu syntetizovať väčšinu aminokyselín z dusíka v atmosfére, zvieratá to nedokážu.
Pre človeka nie je možné niektoré aminokyseliny syntetizovať vôbec a musia sa konzumovať ako esenciálne aminokyseliny.
Iné aminokyseliny však môžu byť syntetizované mikroorganizmami v gastrointestinálnom trakte pomocou amónnych iónov. Táto molekula je teda kľúčovou postavou v cykle dusíka a syntéze proteínov.
vlastnosti
Rozpustnosť a molekulová hmotnosť
Amónny ión má molekulovú hmotnosť 18,039 g / mol a rozpustnosť 10,2 mg / ml vody (Národné centrum pre biotechnologické informácie, 2017). Rozpúšťanie amoniaku vo vode vytvára amónny ión podľa reakcie:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Toto zvyšuje koncentráciu hydroxylu v médiu zvýšením pH roztoku (Royal Society of Chemistry, 2015).
Kyslé základné vlastnosti
Amónny ión má pKb 9,25. To znamená, že pri pH vyššom ako táto hodnota bude mať kyslé správanie a pri nižšom pH bude mať zásadité správanie.
Napríklad pri rozpúšťaní amoniaku v kyseline octovej (pKa = 4,76) vezme voľný elektrónový pár dusíka z média protón, čím zvýši koncentráciu hydroxidových iónov podľa rovnice:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
Avšak v prítomnosti silnej bázy, ako je hydroxid sodný (pKa = 14,93), amónny ión poskytne protónu do média podľa reakcie:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Na záver, pri pH nižšom ako 9,25 bude dusík protonizovaný, zatiaľ čo pri pH vyššom ako táto hodnota bude deprotonovaný. Toto je nanajvýš dôležité pri porozumení titračných kriviek a pochopeniu správania látok, ako sú aminokyseliny.
Amónne soli
Jednou z najcharakteristickejších vlastností amoniaku je jeho schopnosť priamo sa kombinovať s kyselinami za vzniku solí v závislosti od reakcie:
NH 3 + HX → NH 4 X
Tak, s kyselinou chlorovodíkovou sa vytvorí chlorid amónny (NH 4 Cl); S kyselinou dusičnou, dusičnan amónny (NH 4 NO 3 ), s kyselinou uhličitou, že bude tvoriť uhličitanu amónneho ((NH 4 ) 2 CO 3 ) atď.
Ukázalo sa, že dokonale suchý amoniak sa nebude kombinovať s dokonale suchou kyselinou chlorovodíkovou, pričom na vyvolanie reakcie je potrebná vlhkosť (VIAS Encyclopedia, 2004).
Väčšina jednoduchých amóniových solí je veľmi dobre rozpustná vo vode. Výnimkou je hexachloroplatičnan amónny, ktorého tvorba sa používa ako test na prítomnosť amonia. Soli dusičnanu amónneho a najmä chloristanu sú vysoko výbušné, v týchto prípadoch je redukčným činidlom amónny.
Pri nezvyčajnom procese amóniové ióny tvoria amalgám. Tieto druhy sa pripravujú elektrolýzou amónneho roztoku s použitím ortuťovej katódy. Tento amalgám sa nakoniec rozloží a uvoľní amoniak a vodík (Johnston, 2014).
Jednou z najbežnejších amóniových solí je hydroxid amónny, ktorý je jednoducho amoniak rozpustený vo vode. Táto zlúčenina je veľmi častá a vyskytuje sa prirodzene v životnom prostredí (vo vzduchu, vode a pôde) a vo všetkých rastlinách a zvieratách, vrátane ľudí.
aplikácia
Amoniak je dôležitým zdrojom dusíka pre mnoho druhov rastlín, najmä tých, ktoré rastú v hypoxických pôdach. Je však toxický aj pre väčšinu druhov plodín a zriedka sa používa ako jediný zdroj dusíka (Database, Human Metabolome, 2017).
Dusík (N), viazaný na proteíny v odumretej biomase, je spotrebovaný mikroorganizmami a konvertovaný na amónne ióny (NH4 +), ktoré môžu byť absorbované priamo koreňmi rastlín (napr. Ryža).
Amónne ióny sa zvyčajne premieňajú na nitritové ióny (NO2-) baktériami Nitrosomonas, po čom nasleduje druhá premena na dusičnany (NO3-) baktériami Nitrobacter.
Tri hlavné zdroje dusíka používané v poľnohospodárstve sú močovina, amoniak a dusičnany. Biologická oxidácia amoniaku na dusičnan je známa ako nitrifikácia. Tento proces zahrnuje niekoľko krokov a je sprostredkovaný povinnými aeróbnymi autotrofnými baktériami.
V zaplavených pôdach je oxidácia NH4 + obmedzená. Močovina sa štiepi enzýmom ureáza alebo sa chemicky hydrolyzuje na amoniak a CO2.
V stupni amoniaku sa amoniak premení amoniakujúcimi baktériami na amónny ión (NH4 +). V ďalšom kroku sa amoniak prevedie nitrifikačnými baktériami na dusičnany (nitrifikácia).
Táto vysoko mobilná forma dusíka je najčastejšie absorbovaná koreňmi rastlín, ako aj mikroorganizmami v pôde.
Na uzavretie cyklu dusíka sa dusík v atmosfére premieňa na dusík biomasy baktériami Rhizobium, ktoré žijú v koreňových tkanivách strukovín (napríklad lucerna, hrach a fazuľa) a strukovín (ako jelša). a prostredníctvom cyanobaktérií a Azotobaktérií (Sposito, 2011).
Prostredníctvom amoniaku (NH4 +) môžu vodné rastliny absorbovať a inkorporovať dusík do proteínov, aminokyselín a iných molekúl. Vysoké koncentrácie amoniaku môžu zvýšiť rast rias a vodných rastlín.
Hydroxid amónny a ďalšie amónne soli sa široko používajú pri spracovaní potravín. V nariadeniach FDA (Food and Drug Administration) sa uvádza, že hydroxid amónny je bezpečný („všeobecne uznávaný ako bezpečný“ alebo GRAS) ako kvasnicový prostriedok, prostriedok na kontrolu pH a konečný prostriedok. povrchné v jedle.
Zoznam potravín, v ktorých sa hydroxid amónny používa ako priama prídavná látka v potravinách, je rozsiahly a zahŕňa pečivo, syry, čokolády, iné cukrovinky (napr. Cukríky) a pudingy. Hydroxid amónny sa tiež používa ako antimikrobiálne činidlo v mäsových výrobkoch.
Amoniak v iných formách (napr. Síran amónny, alginát amónny) sa používa v koreninách, izolátoch sójových bielkovín, občerstvení, džemoch a želé a nealkoholických nápojoch (asociácia dusičnanu draselného PNA, 2016).
Meranie amoniaku sa používa v teste RAMBO, zvlášť užitočné pri diagnostike príčiny acidózy (ID testu: RAMBO Amoniak, náhodný, moč, SF). Obličky regulujú vylučovanie kyselín a systémovú rovnováhu kyselina-báza.
Zmena množstva amoniaku v moči je pre obličky dôležitým spôsobom. Meranie hladiny amoniaku v moči môže poskytnúť pohľad na príčinu narušenia rovnováhy acidobázickej rovnováhy u pacientov.
Hladina amoniaku v moči môže tiež poskytnúť množstvo informácií o dennej produkcii kyseliny u daného pacienta. Pretože väčšina kyslej záťaže jednotlivca pochádza z požitého proteínu, množstvo amoniaku v moči je dobrým ukazovateľom príjmu bielkovín v potrave.
Meranie amoniaku v moči môže byť užitočné najmä pri diagnostike a liečbe pacientov s obličkovými kameňmi:
- Vysoké hladiny amoniaku v moči a nízke pH v moči naznačujú pokračujúce gastrointestinálne straty. Títo pacienti sú vystavení riziku kyseliny močovej a oxalátu vápenatého.
- Malé množstvo amoniaku v moči a vysoké pH moču naznačujú renálnu tubulárnu acidózu. Títo pacienti sú ohrození kameňmi fosforečnanu vápenatého.
- Pacienti s oxalátom vápenatým a fosforečnanom vápenatým sa často liečia citrátom, aby sa zvýšila hladina citrátu moču (prírodný inhibítor rastu oxalátu vápenatého a kryštálov fosforečnanu vápenatého).
Pretože je však citrát metabolizovaný na bikarbonát (báza), môže toto liečivo tiež zvyšovať pH moču. Ak je pH moču pri liečbe citrátom príliš vysoké, môže dôjsť k neúmyselnému zvýšeniu rizika tvorby kameňov fosforečnanu vápenatého.
Monitorovanie amoniaku v moči je jedným zo spôsobov titrovania dávky citrátu a tomuto problému zabrániť. Dobrá počiatočná dávka citranu je asi polovica vylučovania amonia v moči (v mEq každého).
Účinok tejto dávky na hodnoty amonia, citrátu a pH v moči sa môže monitorovať a dávka citrátu sa môže upraviť na základe odpovede. Pokles amoniaku v moči by mal naznačovať, či je súčasný citrát dostatočný na čiastočné (ale nie úplne) vyrovnanie dennej záťaže kyselinou daného pacienta.
Referencie
- Databáza, ľudský metabolóm. (2017, 2. marca). Zobrazuje sa metabokarta pre amoniak. Získané z: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Amónna soľ. Citované z accessscience: accessscience.com.
- Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2017, 25. februára). PubChem Compound Database; CID = 16741146. Zdroj: PubChem.
- Asociácia dusičnanu draselného PNA. (2016). Dusičnan (NO3-) verzus amoniak (NH4 +). stiahnuté z kno3.org.
- Kráľovská spoločnosť chémie. (2015). Amónny ión. Získané z chemspider: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, 2. septembra). Pôdu. Obnovené z encyklopédie britannica: britannica.com.
- ID testu: RAMBO Amoniak, náhodný, moč. (SF). Obnovené z encyklopédieayomedicallaboratorie.com.
- Encyklopédia VIAS. (2004, 22. decembra). Amónne soli. Obnovené z encyklopédie vias.org.