Amonyum iyonu , kimyasal formülü NH pozitif yüklü bir çok atomlu bir katyondur 4 + . Molekül düz değildir, dörtyüzlü şeklindedir. Dört hidrojen atomu dört köşeyi oluşturur.
Amonyak azotu, bir protonu (Lewis bazı) kabul edebilen bir çift paylaşılmamış elektrona sahiptir, bu nedenle amonyum iyonu, reaksiyona göre amonyağın protonlanmasıyla oluşur: NH 3 + H + → NH 4 +
Şekil 1: Amonyum iyonunun yapısı.
Amonyum adı ayrıca ikame edilmiş aminlere veya ikame edilmiş amonyum katyonlarına da verilir. Örneğin, metilamonyum klorür, formül CH bir iyonik tuzu 3 NH 4 klorür iyonu metilamine bağlanmıştır Cı.
Amonyum iyonu, daha ağır alkali metallere çok benzer özelliklere sahiptir ve genellikle yakın akraba olarak kabul edilir. Amonyumun Uranüs ve Neptün gibi gaz devi gezegenlerin içindeki gibi çok yüksek basınçlarda bir metal gibi davranması bekleniyor.
Amonyum iyonu insan vücudunda protein sentezinde önemli bir rol oynar. Kısacası, tüm canlıların yaklaşık 20 farklı amino asitten oluşan proteinlere ihtiyacı vardır. Bitkiler ve mikroorganizmalar atmosferdeki nitrojenden çoğu amino asidi sentezleyebilse de hayvanlar yapamaz.
İnsanlar için bazı amino asitler hiç sentezlenemez ve esansiyel amino asitler olarak tüketilmelidir.
Diğer amino asitler ise amonyak iyonlarının yardımıyla gastrointestinal kanaldaki mikroorganizmalar tarafından sentezlenebilir. Dolayısıyla bu molekül, nitrojen döngüsünde ve protein sentezinde anahtar bir figürdür.
Özellikleri
Çözünürlük ve moleküler ağırlık
Amonyum iyonunun moleküler ağırlığı 18.039 g / mol ve çözünürlüğü 10.2 mg / ml su (Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi, 2017). Suda çözünen amonyak, reaksiyona göre amonyum iyonunu oluşturur:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Bu, çözeltinin pH'ını artırarak ortamdaki hidroksil konsantrasyonunu artırır (Royal Society of Chemistry, 2015).
Asit baz özellikleri
Amonyum iyonunun pKb'si 9.25'tir. Bu, bu değerden daha yüksek pH'ta asit davranışına sahip olacağı ve daha düşük pH'ta temel davranışa sahip olacağı anlamına gelir.
Örneğin, amonyağı asetik asitte çözerken (pKa = 4.76), serbest elektron çifti nitrojen ortamdan bir proton alarak hidroksit iyonlarının konsantrasyonunu denkleme göre arttırır:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
Bununla birlikte, sodyum hidroksit (pKa = 14.93) gibi güçlü bir baz varlığında, amonyum iyonu, reaksiyona göre ortama bir proton verir:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Sonuç olarak, 9,25'in altındaki pH'ta, nitrojen protonlanırken, bu değerden daha yüksek pH'ta protonsuz olacaktır. Bu, titrasyon eğrilerini anlamak ve amino asitler gibi maddelerin davranışını anlamak için son derece önemlidir.
Amonyum tuzları
Amonyağın en karakteristik özelliklerinden biri, reaksiyona bağlı olarak tuzları oluşturmak için doğrudan asitlerle birleşebilme gücüdür:
NH 3 + HX → NH 4 X
Böylece hidroklorik asit ile amonyum klorür (NH 4 Cl) oluşturur; Nitrik asit, amonyum nitrat (NH 4 NO 3 ), karbonik asit ile amonyum karbonat ((NH 4 ) 2 CO 3 ) vb. Oluşturur .
Mükemmel kuru amonyağın tamamen kuru hidroklorik asit ile birleşmeyeceği gösterilmiştir, nem reaksiyona neden olmak için gereklidir (VIAS Encyclopedia, 2004).
Basit amonyum tuzlarının çoğu suda çok çözünür. Bunun bir istisnası, oluşumu amonyum testi olarak kullanılan amonyum heksakloroplatinattır. Amonyum nitrat ve özellikle perklorat tuzları oldukça patlayıcıdır, bu durumlarda indirgeyici ajan amonyumdur.
Alışılmadık bir süreçte amonyum iyonları bir amalgam oluşturur. Bu tür türler, bir cıva katodu kullanılarak bir amonyum çözeltisinin elektroliziyle hazırlanır. Bu amalgam sonunda amonyak ve hidrojeni serbest bırakmak için parçalanır (Johnston, 2014).
En yaygın amonyum tuzlarından biri, suda çözünmüş basitçe amonyak olan amonyum hidroksittir. Bu bileşik çok yaygındır ve çevrede (havada, suda ve toprakta) ve insanlar dahil tüm bitkilerde ve hayvanlarda doğal olarak bulunur.
Uygulamalar
Amonyum, birçok bitki türü için, özellikle hipoksik topraklarda yetişenler için önemli bir azot kaynağıdır. Bununla birlikte, çoğu mahsul türü için toksiktir ve nadiren tek nitrojen kaynağı olarak uygulanır (Database, Human Metabolome, 2017).
Ölü biyokütlede proteinlere bağlanan nitrojen (N), mikroorganizmalar tarafından tüketilir ve doğrudan bitki kökleri (örn. Pirinç) tarafından emilebilen amonyum iyonlarına (NH4 +) dönüştürülür.
Amonyum iyonları genellikle nitrosomonas bakterileri tarafından nitrit iyonlarına (NO2-) dönüştürülür, ardından Nitrobacter bakterileri tarafından ikinci bir nitrata (NO3-) dönüştürülür.
Tarımda kullanılan üç ana nitrojen kaynağı üre, amonyum ve nitrattır. Amonyumun nitrata biyolojik oksidasyonu nitrifikasyon olarak bilinir. Bu süreç birkaç adım içerir ve zorunlu aerobik, ototrofik bakteriler aracılığıyla gerçekleştirilir.
Taşkın topraklarda NH4 + oksidasyonu sınırlıdır. Üre, enzim üreaz tarafından parçalanır veya kimyasal olarak amonyak ve CO2'ye hidrolize edilir.
Amonyaklaştırma adımında amonyak, amonyak bakterilerle amonyum iyonuna (NH4 +) dönüştürülür. Bir sonraki adımda, amonyum bakterilerin nitrata dönüştürülmesiyle (nitrifikasyon) dönüştürülür.
Bu son derece hareketli nitrojen formu, topraktaki mikroorganizmaların yanı sıra bitki kökleri tarafından en yaygın şekilde emilir.
Azot döngüsünü kapatmak için, atmosferdeki nitrojen gazı, baklagillerin (örneğin yonca, bezelye ve fasulye) ve baklagillerin (kızılağaç gibi) kök dokularında yaşayan Rhizobium bakterileri tarafından biyokütle nitrojenine dönüştürülür. ve siyanobakteriler ve Azotobacter (Sposito, 2011).
Su bitkileri, amonyum (NH4 +) aracılığıyla nitrojeni emebilir ve proteinlere, amino asitlere ve diğer moleküllere dahil edebilir. Yüksek amonyak konsantrasyonları yosun ve su bitkilerinin büyümesini artırabilir.
Amonyum hidroksit ve diğer amonyum tuzları, gıda işlemede yaygın olarak kullanılmaktadır. Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) düzenlemeleri, amonyum hidroksitin bir maya maddesi, pH kontrol maddesi ve bitirme maddesi olarak güvenli olduğunu ("genellikle güvenli olarak kabul edilir" veya GRAS) belirtir. gıdada yüzeysel.
Doğrudan bir gıda katkı maddesi olarak amonyum hidroksitin kullanıldığı yiyeceklerin listesi kapsamlıdır ve fırınlanmış ürünleri, peynirleri, çikolataları, diğer şekerleme ürünlerini (örneğin şekerleme) ve pudingleri içerir. Amonyum hidroksit ayrıca et ürünlerinde antimikrobiyal ajan olarak kullanılır.
Diğer formlardaki amonyak (örneğin amonyum sülfat, amonyum aljinat) çeşnilerde, soya proteini izolatlarında, atıştırmalıklarda, reçellerde ve jölelerde ve alkolsüz içeceklerde kullanılır (PNA potasyum nitrat birliği, 2016).
RAMBO testinde amonyum ölçümü kullanılır ve özellikle asidozun nedeninin teşhisinde faydalıdır (Test ID: RAMBO Amonyum, Random, İdrar, SF). Böbrek, asit atılımını ve sistemik asit-baz dengesini düzenler.
İdrardaki amonyak miktarını değiştirmek böbreklerin bunu yapmasının önemli bir yoludur. İdrardaki amonyak seviyesinin ölçülmesi, hastalarda asit-baz dengesi bozukluğunun nedeni hakkında fikir verebilir.
İdrardaki amonyak seviyesi de belirli bir hastada günlük asit üretimi hakkında birçok bilgi sağlayabilir. Bir bireyin asit yükünün çoğu sindirilen proteinden geldiğinden, idrardaki amonyak miktarı diyetle alınan protein alımının iyi bir göstergesidir.
İdrar amonyak ölçümleri özellikle böbrek taşı olan hastaların tanı ve tedavisi için yararlı olabilir:
- İdrarda yüksek amonyak seviyeleri ve düşük idrar pH'ı, devam eden gastrointestinal kayıpları gösterir. Bu hastalar ürik asit ve kalsiyum oksalat taşları açısından risk altındadır.
- İdrarda az miktarda amonyak ve yüksek idrar pH'ı renal tübüler asidozu düşündürür. Bu hastalar kalsiyum fosfat taşları açısından risk altındadır.
- Kalsiyum oksalat ve kalsiyum fosfat taşları olan hastalar, idrar sitratı (kalsiyum oksalat ve kalsiyum fosfat kristal büyümesinin doğal bir inhibitörü) yükseltmek için sıklıkla sitrat ile tedavi edilir.
Bununla birlikte, sitrat bikarbonata (bir baz) metabolize olduğundan, bu ilaç idrarın pH'ını da artırabilir. İdrar pH'ı sitrat tedavisi ile çok yüksekse, kalsiyum fosfat taşı riski yanlışlıkla artabilir.
İdrarı amonyak için izlemek sitrat dozunu titre etmenin ve bu sorunu önlemenin bir yoludur. İyi bir başlangıç sitrat dozu, idrardaki amonyum atılımının yaklaşık yarısıdır (her birinin mEq'si olarak).
Bu dozun idrar amonyum, sitrat ve pH değerleri üzerindeki etkisi izlenebilir ve sitrat dozu yanıta göre ayarlanabilir. İdrar amonyakındaki bir düşüş, mevcut sitratın verilen hastanın günlük asit yükünü kısmen (ancak tamamen değil) dengelemek için yeterli olup olmadığını göstermelidir.
Referanslar
- Veritabanı, İnsan Metabolomu. (2017, 2 Mart). Amonyum için meta kart gösteriliyor. Kurtarıldı: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Amonyum tuzu. Accessscience'dan alındı: accessscience.com.
- Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2017, 25 Şubat). PubChem Bileşik Veritabanı; CID = 16741146. PubChem'den alındı.
- PNA potasyum nitrat birleşmesi. (2016). Nitrat (NO3-) ve amonyum (NH4 +). kno3.org'dan alındı.
- Kraliyet Kimya Derneği. (2015). Amonyum iyonu. Chemspider'dan kurtarıldı: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, 2 Eylül). Toprak. Britannica ansiklopedisinden kurtarıldı: britannica.com.
- Test Kimliği: RAMBO Amonyum, Rastgele, İdrar. (SF). Ansiklopediamayomedicallaboratorie.com'dan kurtarıldı.
- VIAS Ansiklopedisi. (2004, 22 Aralık). Amonyum Tuzları. Ansiklopedi vias.org'dan kurtarıldı.