Amoniový ion je pozitivně nabitý polyatomic kation, jehož chemický vzorec je NH 4 +. Molekula není plochá, ale má tvar čtyřstěnu. Čtyři atomy vodíku tvoří čtyři rohy.
Amoniak dusík má dvojici odsdíleného elektronů, které jsou schopné přijímat protonu (Lewisovy báze), a proto je amonný iont je tvořen protonation amoniaku podle reakce: NH 3 + H + → NH 4 +
Obrázek 1: Struktura amonného iontu.
Název amonia se také dává substituovaným aminům nebo substituovaným amoniovým kationtům. Například methylamoniumchlorid je iontová sůl o vzorci CH 3 NH 4 Cl, kde se chloridové ionty připojený k methylaminu.
Amonný ion má vlastnosti velmi podobné těžším alkalickým kovům a je často považován za blízkého příbuzného. Očekává se, že se amonium bude chovat jako kov při velmi vysokých tlacích, jako jsou například planety plynných obří jako Uran a Neptun.
Amoniový ion hraje důležitou roli při syntéze proteinů v lidském těle. Stručně řečeno, všechny živé věci potřebují proteiny, které jsou tvořeny asi 20 různými aminokyselinami. Zatímco rostliny a mikroorganismy mohou syntetizovat většinu aminokyselin z dusíku v atmosféře, zvířata to nemohou.
U člověka nelze některé aminokyseliny syntetizovat vůbec a musí být konzumovány jako esenciální aminokyseliny.
Jiné aminokyseliny však mohou být syntetizovány mikroorganismy v gastrointestinálním traktu pomocí amonných iontů. Tato molekula je tedy klíčovou postavou v cyklu dusíku a syntéze proteinů.
Vlastnosti
Rozpustnost a molekulová hmotnost
Amoniový ion má molekulovou hmotnost 18,039 g / mol a rozpustnost 10,2 mg / ml vody (Národní centrum pro biotechnologické informace, 2017). Rozpouštění amoniaku ve vodě tvoří amonný ion podle reakce:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Tím se zvyšuje koncentrace hydroxylu v médiu zvýšením pH roztoku (Royal Society of Chemistry, 2015).
Kyslé základní vlastnosti
Amoniový ion má pKb 9,25. To znamená, že při pH vyšším než tato hodnota bude mít kyselé chování a při nižším pH bude mít základní chování.
Například při rozpouštění amoniaku v kyselině octové (pKa = 4,76) vezme volný elektronový pár dusíku proton z média, čímž se zvýší koncentrace hydroxidových iontů podle rovnice:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
Avšak v přítomnosti silné báze, jako je hydroxid sodný (pKa = 14,93), iont amonný dává proton do média podle reakce:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Závěrem lze říci, že při pH nižším než 9,25 bude protonován dusík, zatímco při pH vyšším než tato hodnota bude deprotonován. To je nanejvýš důležité pro pochopení titračních křivek a pochopení chování látek, jako jsou aminokyseliny.
Amonné soli
Jednou z nejcharakterističtějších vlastností amoniaku je jeho schopnost přímo se kombinovat s kyselinami za vzniku solí v závislosti na reakci:
NH 3 + HX → NH 4 X
Tak, s kyselinou chlorovodíkovou se vytvoří chlorid amonný (NH 4 Cl); S kyselinou dusičnou, dusičnanem amonným (NH 4 NO 3), s kyselinou uhličitou tvoří uhličitan amonný ((NH 4) 2 CO 3) atd.
Ukázalo se, že dokonale suchý amoniak se nebude kombinovat s dokonale suchou kyselinou chlorovodíkovou, přičemž k vyvolání reakce je nezbytná vlhkost (VIAS Encyclopedia, 2004).
Většina jednoduchých amonných solí je velmi dobře rozpustná ve vodě. Výjimkou je hexachloroplatinát amonný, jehož tvorba se používá jako zkouška na amonia. Soli dusičnanu amonného a zejména chloristanu jsou vysoce výbušné, v těchto případech je redukčním činidlem amonium.
V neobvyklém procesu tvoří amonné ionty amalgám. Tyto druhy se připravují elektrolýzou amonného roztoku za použití rtuťové katody. Tento amalgám se nakonec rozkládá a uvolňuje amoniak a vodík (Johnston, 2014).
Jednou z nejčastějších amoniových solí je hydroxid amonný, který je jednoduše amoniak rozpuštěný ve vodě. Tato sloučenina je velmi běžná a vyskytuje se přirozeně v životním prostředí (ve vzduchu, vodě a půdě) a ve všech rostlinách a zvířatech, včetně lidí.
Aplikace
Amoniak je důležitým zdrojem dusíku pro mnoho druhů rostlin, zejména pro ty, které rostou v hypoxických půdách. Je však také toxický pro většinu druhů plodin a je zřídka používán jako jediný zdroj dusíku (Database, Human Metabolome, 2017).
Dusík (N), vázaný na proteiny v mrtvé biomase, je spotřebován mikroorganismy a přeměněn na amonné ionty (NH4 +), které mohou být absorbovány přímo kořeny rostlin (např. Rýže).
Amoniové ionty jsou obvykle přeměňovány na dusitanové ionty (NO2-) nitrosomonasovými bakteriemi, následované druhou přeměnou na nitrát (NO3-) bakteriemi Nitrobacter.
Tři hlavní zdroje dusíku používané v zemědělství jsou močovina, amonium a dusičnan. Biologická oxidace amonia na dusičnan je známá jako nitrifikace. Tento proces zahrnuje několik kroků a je zprostředkován povinnými aerobními autotrofními bakteriemi.
V zaplavených půdách je oxidace NH4 + omezená. Močovina se rozkládá enzymovou ureázou nebo se chemicky hydrolyzuje na amoniak a CO2.
V kroku amonifikace se amoniak přeměňuje amoniakujícími bakteriemi na amonný ion (NH4 +). V dalším kroku se amonium přeměňuje nitrifikačními bakteriemi na dusičnany (nitrifikace).
Tato vysoce mobilní forma dusíku je nejčastěji absorbována kořeny rostlin, jakož i mikroorganismy v půdě.
K uzavření cyklu dusíku se dusík v atmosféře přeměňuje na dusík biomasy bakteriemi Rhizobium, které žijí v kořenových tkáních luštěnin (například vojtěška, hrášek a fazole) a luštěnin (jako je olše). a cyanobakteriemi a Azotobaktery (Sposito, 2011).
Prostřednictvím amonia (NH4 +) mohou vodní rostliny absorbovat a inkorporovat dusík do proteinů, aminokyselin a dalších molekul. Vysoké koncentrace amoniaku mohou zvýšit růst řas a vodních rostlin.
Hydroxid amonný a další amonné soli se široce používají při zpracování potravin. Předpisy pro správu potravin a léčiv (FDA) uvádějí, že hydroxid amonný je bezpečný („obecně uznávaný jako bezpečný“ nebo GRAS) jako kvasnicové činidlo, činidlo pro kontrolu pH a dokončovací činidlo. povrchní v potravě.
Seznam potravin, ve kterých je hydroxid amonný používán jako přímá potravinářská přídatná látka, je rozsáhlý a zahrnuje pečivo, sýry, čokolády, jiné cukrovinky (např. Bonbóny) a pudinky. Hydroxid amonný se také používá jako antimikrobiální látka v masných výrobcích.
Amoniak v jiných formách (např. Síran amonný, alginát amonný) se používá v koření, izolátech sójových bílkovin, svačině, džemu a želé a nealkoholických nápojích (asociace dusičnanu draselného PNA, 2016).
Měření amoniaku se používá při testu RAMBO, zvláště užitečné při diagnostice příčiny acidózy (ID testu: RAMBO Ammonium, Random, moč, SF). Ledvina reguluje vylučování kyselin a rovnováhu systémová kyselina-báze.
Změna množství amoniaku v moči je pro ledviny důležitým způsobem. Měření hladiny amoniaku v moči může poskytnout nahlédnutí do příčiny poruchy acidobazické rovnováhy u pacientů.
Hladina amoniaku v moči může také poskytnout spoustu informací o denní produkci kyseliny u daného pacienta. Protože většina kyselé zátěže jedince pochází z požitého proteinu, množství amoniaku v moči je dobrým indikátorem příjmu bílkovin v potravě.
Měření amoniaku v moči může být zvláště užitečná při diagnostice a léčbě pacientů s ledvinami:
- Vysoké hladiny amoniaku v moči a nízké pH moči naznačují pokračující gastrointestinální ztráty. Tito pacienti jsou ohroženi kyselinou močovou a oxalátovými kameny vápníku.
- Trocha amoniaku v moči a vysoké pH moči svědčí o renální tubulární acidóze. Tito pacienti jsou vystaveni riziku kamenů fosforečnanu vápenatého.
- Pacienti s oxalátem vápenatým a fosforečnanem vápenatým jsou často léčeni citrátem, aby se zvýšil citrát moči (přírodní inhibitor růstu oxalátu vápenatého a krystalu fosforečnanu vápenatého).
Protože je však citrát metabolizován na hydrogenuhličitan (báze), může tento lék také zvýšit pH moči. Pokud je pH moči při léčbě citrátem příliš vysoké, může dojít k neúmyslnému zvýšení rizika kamenů fosforečnanu vápenatého.
Sledování amoniaku v moči je jedním ze způsobů titrace dávky citrátu a tomuto problému se vyhnout. Dobrou počáteční dávkou citrátu je asi polovina vylučování amonia močí (v mEq každého).
Účinek této dávky na hodnoty amonia, citrátu a pH moči může být monitorován a dávka citrátu může být upravena na základě reakce. Pokles amoniaku v moči by měl naznačovat, zda současný citrát je dostatečný k tomu, aby částečně (ale ne úplně) působil proti dennímu zatížení kyselinou daného pacienta.
Reference
- Databáze, lidský metabolom. (2017, 2. března). Zobrazuje se metabokarta pro amoniak. Obnoveno z: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Amonná sůl. Citováno z accessscience: accessscience.com.
- Národní centrum pro biotechnologické informace. (2017, 25. února). PubChem Compound Database; CID = 16741146. Citováno z PubChem.
- Asociace dusičnanu draselného PNA. (2016). Dusičnan (NO3-) versus amonium (NH4 +). načteno z kno3.org.
- Královská společnost chemie. (2015). Amonný ion. Obnoveno z chemspider: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, 2. září). Půda. Z encyklopedie britannica: britannica.com.
- ID testu: RAMBO Amoniak, náhodný, moč. (SF). Obnoveno z encyklopediemayomedicallaboratorie.com.
- Encyklopedie VIAS. (2004, 22. prosince). Amonné soli. Obnoveno z encyklopedie vias.org.