The ammonium ion ialah kation poliatom bercas positif yang formula kimia NH 4 + . Molekulnya tidak rata, tetapi berbentuk seperti tetrahedron. Keempat atom hidrogen membentuk empat penjuru.
Nitrogen amonia mempunyai sepasang elektron yang tidak dapat dibagi yang mampu menerima proton (pangkalan Lewis), oleh itu ion ammonium terbentuk oleh protonasi amonia mengikut tindak balas: NH 3 + H + → NH 4 +
Rajah 1: Struktur ion ammonium.
Nama amonium juga diberikan kepada amina pengganti atau kation amonium yang diganti. Sebagai contoh, methylammonium klorida adalah garam ionik formula CH 3 NH 4 Cl mana ion klorida yang dilampirkan kepada methylamine a.
Ion amonium mempunyai sifat yang sangat mirip dengan logam alkali yang lebih berat dan sering dianggap sebagai saudara dekat. Ammonium diharapkan berkelakuan seperti logam pada tekanan yang sangat tinggi, seperti di dalam planet gergasi gas seperti Uranus dan Neptunus.
Ion amonium memainkan peranan penting dalam sintesis protein dalam tubuh manusia. Ringkasnya, semua makhluk hidup memerlukan protein, yang terdiri daripada kira-kira 20 asid amino yang berbeza. Walaupun tumbuhan dan mikroorganisma dapat mensintesis kebanyakan asid amino dari nitrogen di atmosfer, haiwan tidak dapat.
Bagi manusia, sebilangan asid amino tidak dapat disintesis sama sekali dan mesti dimakan sebagai asid amino penting.
Walau bagaimanapun, asid amino lain dapat disintesis oleh mikroorganisma di saluran gastrointestinal dengan bantuan ion ammonia. Oleh itu, molekul ini adalah tokoh utama dalam kitar nitrogen dan sintesis protein.
Hartanah
Kelarutan dan berat molekul
Ion amonium mempunyai berat molekul 18.039 g / mol dan kelarutan 10.2 mg / ml air (Pusat Maklumat Bioteknologi Nasional, 2017). Melarutkan amonia dalam air membentuk ion amonium mengikut tindak balas:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Ini meningkatkan kepekatan hidroksil dalam medium dengan meningkatkan pH larutan (Royal Society of Chemistry, 2015).
Sifat asas asid
Ion ammonium mempunyai pKb 9.25. Ini bermaksud bahawa pada pH lebih tinggi daripada nilai ini, ia akan mempunyai tingkah laku asid dan pada pH yang lebih rendah ia akan mempunyai tingkah laku asas.
Sebagai contoh, semasa melarutkan ammonia dalam asid asetik (pKa = 4.76), pasangan elektron bebas nitrogen mengambil proton dari medium, meningkatkan kepekatan ion hidroksida mengikut persamaan:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
Walau bagaimanapun, dengan adanya asas kuat, seperti natrium hidroksida (pKa = 14.93), ion ammonium menghasilkan proton ke medium mengikut tindak balas:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Kesimpulannya, pada pH kurang dari 9.25, nitrogen akan diprotonasikan, sedangkan pada pH lebih besar dari nilai itu akan dilenyapkan. Ini sangat penting dalam memahami keluk titrasi dan memahami tingkah laku bahan seperti asid amino.
Garam amonium
Salah satu sifat amonia yang paling ketara adalah kekuatannya untuk bergabung secara langsung dengan asid untuk membentuk garam bergantung kepada tindak balas:
NH 3 + HX → NH 4 X
Oleh itu, dengan asid hidroklorik membentuk amonium klorida (NH 4 Cl); Dengan asid nitrik, ammonium nitrat (NH 4 NO 3 ), dengan asid karbonik akan membentuk ammonium karbonat ((NH 4 ) 2 CO 3 ) dll.
Telah ditunjukkan bahawa ammonia kering sempurna tidak akan bergabung dengan asid hidroklorik kering sempurna, kelembapan diperlukan untuk menyebabkan reaksi (Encyclopedia VIAS, 2004).
Sebilangan besar garam amonium sederhana sangat larut dalam air. Pengecualian adalah ammonium hexachloroplatinate, pembentukannya digunakan sebagai ujian untuk amonium. Garam amonium nitrat dan terutama perklorat sangat mudah meletup, dalam kes ini amonium adalah agen pengurangan.
Dalam proses yang tidak biasa, ion ammonium membentuk amalgam. Spesies seperti ini dibuat dengan elektrolisis larutan ammonium menggunakan katod merkuri. Amalgam ini akhirnya terurai untuk membebaskan ammonia dan hidrogen (Johnston, 2014).
Salah satu garam amonium yang paling biasa adalah amonium hidroksida, yang hanya amonia yang dilarutkan dalam air. Kompaun ini sangat umum dan terdapat secara semula jadi di persekitaran (di udara, air, dan tanah) dan di semua tumbuh-tumbuhan dan haiwan, termasuk manusia.
Permohonan
Ammonium adalah sumber nitrogen yang penting bagi banyak spesies tumbuhan, terutama yang tumbuh di tanah hipoksia. Walau bagaimanapun, ia juga beracun bagi kebanyakan spesies tanaman dan jarang digunakan sebagai sumber nitrogen tunggal (Pangkalan Data, Metabolom Manusia, 2017).
Nitrogen (N), terikat pada protein dalam biomassa mati, dimakan oleh mikroorganisma dan diubah menjadi ion amonium (NH4 +) yang dapat diserap secara langsung oleh akar tanaman (misalnya beras).
Ion amonium biasanya ditukar menjadi ion nitrit (NO2-) oleh bakteria nitrosomonas, diikuti dengan penukaran kedua menjadi nitrat (NO3-) oleh bakteria Nitrobacter.
Tiga sumber utama nitrogen yang digunakan dalam pertanian adalah urea, amonium, dan nitrat. Pengoksidaan biologi ammonium kepada nitrat dikenali sebagai nitrifikasi. Proses ini melibatkan beberapa langkah dan dimediasi oleh bakteria aerobik, autotrofik.
Di tanah yang dibanjiri, pengoksidaan NH4 + dihalang. Urea dipecah oleh enzim urease atau dihidrolisis secara kimia menjadi ammonia dan CO2.
Pada langkah amonifikasi, amonia ditukarkan oleh bakteria amonifikasi menjadi ion amonium (NH4 +). Pada langkah seterusnya, amonium ditukar oleh bakteria nitrifikasi menjadi nitrat (nitrifikasi).
Bentuk nitrogen yang sangat mudah alih ini paling sering diserap oleh akar tanaman, serta mikroorganisma di dalam tanah.
Untuk menutup kitaran nitrogen, gas nitrogen di atmosfer diubah menjadi nitrogen biomas oleh bakteria Rhizobium yang hidup di dalam tisu akar kekacang (mis. Alfalfa, kacang polong dan kacang) dan kekacang (seperti alder). dan oleh cyanobacteria dan Azotobacter (Sposito, 2011).
Melalui amonium (NH4 +), tumbuhan akuatik dapat menyerap dan memasukkan nitrogen ke dalam protein, asid amino dan molekul lain. Kepekatan amonia yang tinggi dapat meningkatkan pertumbuhan alga dan tumbuhan akuatik.
Ammonium hidroksida dan garam amonium lain banyak digunakan dalam pemprosesan makanan. Peraturan Pentadbiran Makanan dan Dadah (FDA) menyatakan bahawa amonium hidroksida selamat ("umumnya dikenali sebagai selamat" atau GRAS) sebagai agen ragi, agen kawalan pH, dan agen penamat. cetek dalam makanan.
Senarai makanan di mana amonium hidroksida digunakan sebagai bahan tambahan makanan langsung adalah luas dan merangkumi makanan panggang, keju, coklat, produk gula-gula lain (misalnya gula-gula), dan puding. Ammonium hidroksida juga digunakan sebagai agen antimikroba dalam produk daging.
Amonia dalam bentuk lain (misalnya, ammonium sulfat, ammonium alginate) digunakan dalam perasa, isolat protein soya, makanan ringan, jem dan jeli, dan minuman bukan alkohol (persatuan kalium nitrat PNA, 2016).
Pengukuran amonia digunakan dalam ujian RAMBO, sangat berguna dalam mendiagnosis penyebab asidosis (ID Ujian: RAMBO Ammonium, Random, Urine, SF). Ginjal mengatur perkumuhan asid dan keseimbangan asid-basa sistemik.
Mengubah jumlah ammonia dalam air kencing adalah cara penting bagi buah pinggang untuk melakukan ini. Mengukur tahap amonia dalam air kencing dapat memberikan gambaran mengenai penyebab gangguan asid-basa pada pesakit.
Tahap ammonia dalam air kencing juga dapat memberikan banyak maklumat mengenai pengeluaran asid harian pada pesakit tertentu. Oleh kerana sebahagian besar muatan asid seseorang berasal dari protein yang tertelan, jumlah ammonia dalam air kencing adalah petunjuk yang baik untuk pengambilan protein makanan.
Pengukuran amonia urin sangat berguna untuk diagnosis dan rawatan pesakit dengan batu karang:
- Tahap ammonia yang tinggi dalam air kencing dan pH air kencing yang rendah menunjukkan kehilangan gastrointestinal yang berterusan. Pesakit ini berisiko terkena asid urik dan batu kalsium oksalat.
- Sedikit ammonia dalam air kencing dan pH air kencing yang tinggi menunjukkan asidosis tubular buah pinggang. Pesakit ini berisiko terkena batu kalsium fosfat.
- Pesakit dengan batu kalsium oksalat dan kalsium fosfat sering dirawat dengan sitrat untuk meningkatkan sitrat air kencing (penghambat semula jadi pertumbuhan kalsium oksalat dan kalsium fosfat kalsium).
Namun, kerana sitrat dimetabolisme menjadi bikarbonat (basa), ubat ini juga dapat meningkatkan pH air kencing. Sekiranya pH air kencing terlalu tinggi dengan rawatan sitrat, risiko batu kalsium fosfat mungkin meningkat secara tidak sengaja.
Memantau air kencing untuk amonia adalah salah satu cara untuk menentukan dos sitrat dan mengelakkan masalah ini. Dosis permulaan sitrat yang baik adalah kira-kira separuh perkumuhan ammonium dalam air kencing (dalam mEq masing-masing).
Pengaruh dos ini terhadap nilai amonium air kencing, sitrat dan pH dapat dipantau dan dos sitrat disesuaikan berdasarkan tindak balas. Penurunan amonia air kencing harus menunjukkan sama ada sitrat semasa mencukupi untuk sebahagian (tetapi tidak sepenuhnya) mengimbangi beban asid harian pesakit yang diberikan.
Rujukan
- Pangkalan Data, Metabolom Manusia. (2017, 2 Mac). Menunjukkan kad metab untuk Ammonium. Dipulihkan dari: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Garam amonium. Diperolehi dari accessscience: accessscience.com.
- Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2017, 25 Februari). Pangkalan Data Kompaun PubChem; CID = 16741146. Diperolehi dari PubChem.
- Persatuan PNA kalium nitrat. (2016). Nitrat (NO3-) berbanding ammonium (NH4 +). diambil dari kno3.org.
- Persatuan Kimia Diraja. (2015). Ion amonium. Dipulihkan dari chemspider: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, 2 September). Tanah. Dipulihkan dari ensiklopedia britannica: britannica.com.
- ID Ujian: RAMBO Ammonium, Random, Urine. (SF). Dipulihkan dari encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
- Ensiklopedia VIAS. (2004, 22 Disember). Garam Amonium. Dipulihkan dari ensiklopedia vias.org.