Amonijev ion je pozitivno nabit poliatomskih kation, katerega kemijska formula je NH 4 + . Molekula ni ravna, ampak je oblikovana kot tetraedar. Štirje atomi vodika tvorijo štiri vogale.
Amonijski dušik ima nerazdeljen par elektronov, ki lahko sprejme protone (Lewisova baza), zato se amonijev ion tvori s protonacijo amonijaka glede na reakcijo: NH 3 + H + → NH 4 +
Slika 1: Struktura amonijevega iona.
Ime amonij je tudi ime substituiranih aminov ali substituiranih amonijevih kationov. Na primer, metilamonijeva klorid ionsko sol s formulo CH 3 NH 4 Cl, kjer je kloridni ion pritrjena na metilamina.
Amonijev ion ima lastnosti, ki so zelo podobne težjim alkalnim kovinam in se pogosto šteje za tesnega sorodnika. Pričakuje se, da se bo amonij obnašal kot kovina pri zelo visokih pritiskih, na primer znotraj plinov velikanskih planetov, kot sta Uran in Neptun.
Amonijev ion ima pomembno vlogo pri sintezi beljakovin v človeškem telesu. Skratka, vsa živa bitja potrebujejo beljakovine, ki jih sestavlja približno 20 različnih aminokislin. Medtem ko rastline in mikroorganizmi lahko sintetizirajo večino aminokislin iz dušika v atmosferi, živali ne morejo.
Nekaterih aminokislin za ljudi sploh ni mogoče sintetizirati in jih je treba zaužiti kot esencialne aminokisline.
Druge aminokisline pa lahko mikroorganizmi sintetizirajo v prebavilih s pomočjo amoniakovih ionov. Tako je ta molekula ključna figura v dušikovem ciklu in v sintezi beljakovin.
Lastnosti
Topnost in molekulska teža
Amonijev ion ima molekulsko maso 18.039 g / mol in topnost 10.2 mg / ml vode (National Center for Biotechnology Information, 2017). Raztapljanje amonijaka v vodi tvori amonijev ion glede na reakcijo:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
To poveča koncentracijo hidroksila v gojišču s povečanjem pH raztopine (Royal Society of Chemistry, 2015).
Lastnosti kisle baze
Amonijev ion ima pKb 9,25. To pomeni, da bo imel pH višji od te vrednosti kislinsko vedenje, pri nižjem pH pa osnovno vedenje.
Na primer, pri raztapljanju amonijaka v ocetni kislini (pKa = 4,76) prosti elektronski par dušika odvzame proton iz medija in tako poveča koncentracijo hidroksidnih ionov v skladu z enačbo:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO -
Vendar pa v prisotnosti močne baze, kot je natrijev hidroksid (pKa = 14,93), amonijev ion daje protonu medij glede na reakcijo:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Za konec, pri pH manjšem od 9,25 se bo dušik protoniral, pri pH, ki je večji od te vrednosti, pa deprotoniran. To je izjemnega pomena pri razumevanju titracijskih krivulj in razumevanju obnašanja snovi, kot so aminokisline.
Amonijeve soli
Ena najbolj značilnih lastnosti amoniaka je njegova moč, da se neposredno kombinira s kislinami in tvori soli, odvisno od reakcije:
NH 3 + HX → NH 4 X
Tako s klorovodikovo kislino tvori amonijev klorid (NH 4 Cl); Z dušikovo kislino, amonijevim nitratom (NH 4 NO 3 ), z ogljikovo kislino tvori amonijev karbonat ((NH 4 ) 2 CO 3 ) itd.
Pokazalo se je, da popolnoma suh amonijak ne bo kombiniran s popolnoma suho klorovodikovo kislino, vlaga pa je potrebna za nastanek reakcije (VIAS Encyclopedia, 2004).
Večina preprostih amonijevih soli je zelo topnih v vodi. Izjema je amonijev heksakloroplatinat, katerega tvorba se uporablja kot preskus za amonij. Soli amonijevega nitrata in zlasti perklorata so zelo eksplozivni, v teh primerih je amonij reducent.
V nenavadnem postopku tvorijo amonijevi ioni amalgam. Takšne vrste se pripravijo z elektrolizo amonijeve raztopine z uporabo živosrebrne katode. Ta amalgam se sčasoma razgradi, da sprosti amonijak in vodik (Johnston, 2014).
Ena najpogostejših amonijevih soli je amonijev hidroksid, ki je preprosto amoniak, raztopljen v vodi. Ta spojina je zelo pogosta in jo najdemo naravno v okolju (v zraku, vodi in tleh) ter pri vseh rastlinah in živalih, vključno s človekom.
Prijave
Amonij je pomemben vir dušika za številne rastlinske vrste, zlasti tiste, ki rastejo v hipoksičnih tleh. Vendar je strupen tudi za večino vrst poljščin in se redko uporablja kot edini vir dušika (Database, Human Metabolome, 2017).
Dušik (N), vezan na beljakovine v mrtvi biomasi, mikroorganizmi porabijo in pretvorijo v amonijeve ione (NH4 +), ki jih lahko absorbirajo neposredno korenine rastlin (npr. Riž).
Amonijevi ioni se navadno pretvorijo v nitritne ione (NO2-) z bakterijami nitrosomonas, ki jim sledi druga pretvorba v nitrate (NO3-) bakterije Nitrobacter.
Trije glavni viri dušika, ki se uporabljajo v kmetijstvu, so sečnina, amonij in nitrati. Biološka oksidacija amonija do nitrata je znana kot nitrifikacija. Ta postopek vključuje več korakov in ga posredujejo obvezne aerobne, avtotrofne bakterije.
V poplavljenih tleh je oksidacija NH4 + omejena. Sečnino razčlenimo z encimom ureazo ali kemično hidroliziramo do amoniaka in CO2.
V koraku z amortizacijo se amoniak pretvarja z amnifikacijskimi bakterijami v amonijev ion (NH4 +). V naslednjem koraku se amonij pretvori z nitrifikacijskimi bakterijami v nitrat (nitrifikacija).
To zelo mobilno obliko dušika najpogosteje absorbirajo korenine rastlin, pa tudi mikroorganizmi v tleh.
Zapiranje dušikovega cikla se dušikov plin v atmosferi pretvori v dušik iz biomase bakterije Rhizobium, ki živijo v koreninskih tkivih stročnic (npr. Lucerne, graha in fižola) in stročnicah (kot jelša). ter cianobakterije in Azotobacter (Sposito, 2011).
Vodne rastline lahko preko amonija (NH4 +) absorbirajo in vključijo dušik v beljakovine, aminokisline in druge molekule. Visoke koncentracije amoniaka lahko povečajo rast alg in vodnih rastlin.
Amonijev hidroksid in druge amonijeve soli se pogosto uporabljajo pri predelavi hrane. Predpisi Uprave za hrano in zdravila (FDA) navajajo, da je amonijev hidroksid varen ("splošno priznan kot varen" ali GRAS) kot sredstvo za kvas, sredstvo za uravnavanje pH in končno sredstvo. površinsko v hrani.
Seznam živil, v katerih se amonijev hidroksid uporablja kot neposreden aditiv za živila, je obsežen in vključuje pekovske izdelke, sire, čokolade, druge slaščice (npr. Sladkarije) in pudinge. Amonijev hidroksid se uporablja tudi kot antimikrobno sredstvo v mesnih izdelkih.
Amoniak v drugih oblikah (npr. Amonijev sulfat, amonijev alginat) se uporablja v začimbah, sojinih beljakovinskih izolatih, prigrizkih, džemi in želejih ter brezalkoholnih pijačah (združenje PNA kalijev nitrat, 2016).
V testu RAMBO se uporablja merjenje amoniaka, zlasti uporabno pri diagnosticiranju vzroka acidoze (ID testa: RAMBO Amonij, Naključno, Urin, SF). Ledvice uravnavajo izločanje kisline in sistemsko kislinsko-bazno ravnovesje.
Sprememba količine amoniaka v urinu je za ledvice pomemben način. Merjenje ravni amoniaka v urinu lahko omogoči vpogled v vzrok za motnjo kislinske baze pri bolnikih.
Raven amoniaka v urinu lahko daje tudi veliko informacij o dnevni proizvodnji kislin pri določenem bolniku. Ker večina kisline pri posamezniku izvira iz zaužitih beljakovin, je količina amoniaka v urinu dober pokazatelj vnosa beljakovin v prehrani.
Meritve amoniaka v urinu so lahko še posebej koristne za diagnozo in zdravljenje bolnikov z ledvičnimi kamni:
- Visoka vsebnost amoniaka v urinu in nizek pH v urinu kažeta na stalne izgube prebavil. Ti pacienti ogrožajo kamne sečne kisline in kalcijevega oksalata.
- Nekaj amoniaka v urinu in visok pH urina kaže na ledvično tubularno acidozo. Ti pacienti so ogroženi zaradi kamnov kalcijevega fosfata.
- Bolnike s kamenjem kalcijevega oksalata in kalcijevega fosfata pogosto zdravimo s citratom, da dvignemo urinski citrat (naravni zaviralec rasti kalcijevega oksalata in kalcijevega fosfata).
Ker pa se citrat presnavlja v bikarbonat (bazo), lahko to zdravilo poveča tudi pH urina. Če je pH urina pri zdravljenju s citrati previsok, lahko nevarnost kalcijevih fosfatnih kamnov nehote naraste.
Spremljanje urina zaradi amoniaka je eden od načinov za titriranje odmerka citrata in preprečevanje te težave. Dober začetni odmerek citrata je približno polovica izločanja amonija z urinom (v mEq vsakega od njih).
Vpliv tega odmerka na vrednosti amonija, citrata in pH v urinu lahko spremljate in odmerek citrata prilagodite glede na odziv. Padec amoniaka v urinu naj bi pokazal, ali trenutni citrat zadostuje za delno (vendar ne povsem) nadomestilo dnevne kislinske obremenitve tega bolnika.
Reference
- Baza podatkov, človeški metabolom. (2017, 2. marec). Prikaže se metabo kartica za amonij. Pridobljeno: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Amonijeva sol. Pridobljeno iz accessscience: accessscience.com.
- Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2017, 25. februarja). Podatkovna baza PubChem; CID = 16741146. Pridobljeno iz PubChema.
- PNA zveza kalijevega nitrata. (2016). Nitrat (NO3-) proti amoniju (NH4 +). pridobljeno iz kno3.org.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Amonijev ion. Pridobljeno od chemspider: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, 2. septembra). Prst. Pridobljeno iz enciklopedije britannica: britannica.com.
- ID testa: RAMBO Amonij, Naključno, Urin. (SF). Pridobljeno iz encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
- Enciklopedija VIAS. (2004, 22. decembra). Amonijeve soli Pridobljeno iz enciklopedije vias.org.