Аммоний
| |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Имя IUPAC
Ион аммония
| |||
| Систематическое имя IUPAC
Азания [ 1 ] | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol )
|
|||
| Чеби | |||
| Chemspider | |||
| Сетка | D000644 | ||
PubChem CID
|
|||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|||
| Характеристики | |||
| [NH 4 ] + | |||
| Молярная масса | 18.039 g·mol −1 | ||
| Кислотность (p k a ) | 9.25 | ||
| Сопряженная база | Аммиак | ||
| Структура | |||
| Тетраэдрический | |||
| Связанные соединения | |||
Другие катионы
|
|||
Связанные соединения
|
Радикал аммония • NH4 | ||
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |||
Аммоний является модифицированной формой аммиака , который имеет дополнительный атом водорода. Это положительно заряженный ( катионный ) молекулярный ион с химической формулой NH + 4 или [NH 4 ] + Полем Он образуется путем добавления протона (ядро водорода) к аммиаку ( NH 3 ). Аммоний также является общим названием для положительно заряженных (протонированных) замещенных аминов и четвертичных катионов аммония ( [NR 4 ] + ), где один или несколько водорода атомов заменяются органическими или другими группами (обозначены R). Аммоний не только является источником азота и ключевым метаболитом для многих живых организмов, но и является неотъемлемой частью глобального цикла азота . [ 2 ] Таким образом, воздействие на человека в последние годы может повлиять на биологические сообщества, которые зависят от него.
Кислотные свойства
[ редактировать ]
Ион аммония генерируется, когда аммиак, слабый основание, реагирует с кислотами Brønsted ( протонов доноры ):
- ЧАС + + NH 3 → [NH 4 ] +
Ион аммония является слегка кислым, реагируя с основаниями Бренстеда, чтобы вернуться к незаряженной молекуле аммиака:
- [NH 4 ] + + Б − → HB + NH 3
Таким образом, лечение концентрированных растворов солей аммония с помощью сильного основания дает аммиак. Когда аммиак растворяется в воде, крошечное количество его превращается в ионы аммония:
- H 2 O + NH 3 ⇌ OH − + [NH 4 ] +
Степень, в которой образуется аммиак, ион аммония зависит от рН раствора. Если pH низкий, равновесие сдвигается вправо: больше молекул аммиака превращаются в ионы аммония. Если pH высок (концентрация ионов водорода является низкой, а гидроксид -ионы высоки), равновесие сдвигается влево: гидроксид -ион абстрагирует протон от иона аммония, генерируя аммицию.
Образование соединений аммония также может происходить в параме паров ; Например, когда пары аммиака вступают в контакт с паром хлорида водорода, образуется белое облако хлорида аммония, которое в конечном итоге выдвигается как твердый в тонком белом слое на поверхностях.
Соли и характерные реакции
[ редактировать ]
Катион аммония обнаруживается в различных солях , таких как карбонат аммония , хлорид аммония и нитрат аммония . Большинство простых солей аммония очень растворимы в воде. Исключением является гексахлороплатинат аммония , образование которого когда -то использовалось в качестве теста на аммоний. Соли аммония нитрата и особенно перхлората очень взрывоопасны, в этих случаях аммоний является восстановительным агентом.
В необычном процессе ионы аммония образуют амальгаму . Такие виды приготовлены путем добавления амальгамы натрия в раствор хлорида аммония. [ 3 ] Эта амальгама в конечном итоге разлагается для высвобождения аммиака и водорода. [ 4 ]
Чтобы обнаружить, присутствует ли ион аммония в соли, во -первых, соль нагревается в присутствии щелочного гидроксида, высвобождающего газ с характерным запахом, который является аммиаком .
- [NH 4 ] + + Ох − NH 3 + H 2 O
Для дальнейшего подтверждения аммиака он проходит через стеклянный стержень, опускаемый в HCL Раствор ( соляная кислота ), создавая белые плотные пары хлорида аммония .
- NH 3 (G) + HCl (aq) → [NH 4 ] Cl (s)
Аммиак, когда прошел через Раствор CUSO 4 ( медный (II) сульфат ) изменяет его цвет с синего на темно -синий, образуя реагент Швейзера .
- Colo 4 ( 3 ( 4 → ) aq ( [ Cu 4 ) + aq + NH H NH
Аммиак или ион аммония при добавлении в реагент Несслера дает коричневый осадок, известный как йодид основания миллиона в основной среде.
Ион аммония при добавлении в хлороплатиновую кислоту дает желтый осадок гексахлорноплатинации аммония (IV) .
- H 2 [PTCL 6 ] (aq) + [NH 4 ] + (aq) → [NH 4 ] 2 [Ptcl 6 ] (S) + 2 H +
Ион аммония при добавлении в кобалтинитрит натрия дает желтый осадок аммония кобалтинитрита.
- Каждые 3 [F ( 1 ) 6 ] (aq) + 3 [ [ ] + (Aq) → [NH 4 ] 3 (№ 2 ) 6 ] (s) + 3 и + (aq)
Ион аммония дает белый осадок биферата аммония при добавлении в биферат калия .
- KC 4 H 5 O 6 (aq) + [NH 4 ] + (OQ) → [NH 4 ] C 4 H 5 O 6 (S) + K + (aq)
Структура и связь
[ редактировать ] | В этом разделе нужны дополнительные цитаты для проверки . ( март 2022 г. ) |
Одинокая электронная пара на атоме азота (N) в аммиаке, представленная как линия над N, образует координатную связь с протоном ( ЧАС + ) После этого все четыре Связания N -H эквивалентны, будучи полярными ковалентными связями . Ион имеет тетраэдрическую структуру и является изоэлектронным с метаном и борогидридом . С точки зрения размера, катион аммония ( r Ionic = 175 вечера) [ Цитация необходима ] Напоминает Цезий Кэтис ( r io2ic = 183 вечера). [ Цитация необходима ]
Органические ионы
[ редактировать ]Атомы водорода в ионе аммония могут быть заменены алкильной группой или какой -либо другой органической группой, образуя замещенного иона аммония ( IUPAC номенклатура : ион аминия ). В зависимости от количества органических групп, катион аммония называется первичным , вторичным , третичным или четвертичным . За исключением катионов четвертичного аммония, органические катионы аммония представляют собой слабые кислоты.
Примером реакции, образующей ион аммония, является то, что между диметиламином , (Ch 3 ) 2 NH , и кислота с получением катиона диметиламмония , ((Ch 3 ) 2 NH 2 ) + :
Кватернарные катионы аммония имеют четыре органические группы, прикрепленные к атому азота, у них не хватает атома водорода, связанного с атомом азота. Эти катионы, такие как тетра -н -бутиламмоний , иногда используются для замены ионов натрия или калия для увеличения растворимости связанного аниона в органических растворителях . Первичные, вторичные и третичные соли аммония служат той же функции, но менее липофильные . Они также используются в качестве катализаторов фазового переноса и поверхностно-активных веществ .
Необычный класс соли органического аммония является производным катионов радикалов амина , [•NR 3 ] + такие как трис (4-бромфенил) аммония, гексахлорантимонат .
Биология
[ редактировать ]
Поскольку азот часто ограничивает чистую первичную продукцию из -за его использования в ферментах , которые опосредуют биохимические реакции, которые необходимы для жизни, аммоний используется некоторыми микробами и растениями. [ 5 ] Например, энергия высвобождается путем окисления аммония в процессе, известного как нитрификация , который производит нитрат и нитрит . [ 6 ] Этот процесс является формой автотрофии , которая распространена среди нитросомоны , нитробактер , нитрозолобус и нитрососпира , среди прочего. [ 6 ]
Количество аммония в почве, доступное для нитрификации микробами, варьируется в зависимости от условий окружающей среды. [ 7 ] [ 8 ] Например, аммоний осаждается в качестве отходов от некоторых животных, хотя он превращается в мочевину у млекопитающих, акул и амфибий, а также в мочевую кислоту у птиц, рептилий и земных улиток. [ 9 ] Его доступность в почвах также зависит от минерализации , которая делает больше аммония, доступным из органических азота источников , и иммобилизации , которая секвестирует аммоний в органические источники азота , оба из которых смягчены биологическими факторами. [ 6 ]
И наоборот, нитрат и нитрит могут быть уменьшены до аммония как способ для живых организмов получить доступ к азоту для роста в процессе, известном как ассимиляционное снижение нитратов. [ 10 ] После ассимилирования его можно включить в белки и ДНК . [ 11 ]
Аммоний может накапливаться в почвах, где нитрификация медленно или ингибируется, что распространено в гипоксических почвах. [ 12 ] Например, мобилизация аммония является одним из ключевых факторов симбиотической ассоциации между растениями и грибами, называемым Mycorrhizae . [ 13 ] Тем не менее, растения, которые последовательно используют аммоний в качестве источника азота, часто должны инвестировать в более обширные корневые системы из -за ограниченной подвижности аммония в почвах по сравнению с другими источниками азота . [ 14 ] [ 15 ]
Человеческое воздействие
[ редактировать ]Осаждение аммония из атмосферы увеличилось в последние годы из -за улетучивания от отходов скота и увеличения использования удобрений. [ 16 ] Поскольку чистая первичная продукция часто ограничена азотом , повышение уровня аммония может повлиять на биологические сообщества, которые на него полагаются. Например, азота увеличивает рост растений, но усугубляет уровень фосфора в почве, что может влиять на микробные сообщества. было показано, что увеличение содержания [ 17 ]
Металл
[ редактировать ]Катион аммония обладает очень похожими свойствами с более тяжелыми катионами щелочных металлов и часто считается близким эквивалентом. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] Аммоний, как ожидается, будет вести себя как металл ( [NH 4 ] + Ионы в море электронов ) при очень высоком давлении, таких как внутренние гигантские планеты, такие как Уран и Нептун . [ 19 ] [ 20 ]
В нормальных условиях аммоний не существует как чистый металл, но делает как амальгама (сплав с ртутью ). [ 21 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Святые соединения
- Флуороний , ( [H 2 F] + и заменить производные)
- Оксоний ( [R 3 O] + , где r обычно водород или организм )
- Гидроний ( [H 3 O] + , самый простой ион оксония)
- Четвертичный катион аммония ( [NR 4 ] + , где r органил)
- Тетрафлоруаммония ( [NF 4 ] + )
- Гидразиния ( [H 2 NH 3 ] + и заменить производные)
- Hydrazediium ( [H 3 N-NH 3 ] 2+ и заменить производные)
- Иминий ( [H 2 C = NH 2 ] + и заменить производные)
- Диазоний ( [H - N≡N] + и заменить производные)
- Diazynediium ( [H - Нинн -H] 2+ и заменить производные)
- Аминодиазоний ( [H 2 n = n = n] + ⇌ [h 2 n -n≡N] + и заменить производные)
- Гидроксиламмоний ( [HO-NH 3 ] + и заменить производные)
- Аммиальный транспортер
- F-Ratio
- Нитрификация
- Великолепное владение (рассказ Исаака Асимова)
- Гидроксид аммония
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Международный союз чистой и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (рекомендации IUPAC 2005). Кембридж (Великобритания): RSC - Iupac . ISBN 0-85404-438-8 . С. 71,105,314. Электронная версия.
- ^ Schlesinger, William H.; Бернхардт, Эмили С. (2020-01-01), Шлезингер, Уильям Х.; Бернхардт, Эмили С. (ред.), «Глава 12-Глобальные циклы азота, фосфора и калия» , Биогеохимия (четвертое издание) , академическая пресса, с. 483–508, doi : 10.1016/b978-0-12- 814608-8.00012-8 , ISBN 978-0-12-814608-8 Получено 2024-03-08
- ^ «Псевдовоичные соединения» . Архивировано из оригинала 2020-07-27 . Получено 2007-10-12 .
- ^ «Соли аммония» . VIAS Энциклопедия .
- ^ Schlesinger, William H.; Бернхардт, Эмили С. (2020-01-01), Шлезингер, Уильям Х.; Бернхардт, Эмили С. (ред.), «Глава 12-Глобальные циклы азота, фосфора и калия» , Биогеохимия (четвертое издание) , академическая пресса, с. 483–508, doi : 10.1016/b978-0-12- 814608-8.00012-8 , ISBN 978-0-12-814608-8 Получено 2024-03-08
- ^ Jump up to: а беременный в Россволл, Т. (1982). «Микробиологическая регуляция биогеохимического цикла азота / регулирования Microbiana del Ciclo bíogeoquímico del nitrogeno» . Растение и почва . 67 (1/3): 15–34. doi : 10.1007/bf02182752 . ISSN 0032-079X . JSTOR 42934020 .
- ^ Barsdate, Robert J.; Александр, Вера (январь 1975 г.). «Баланс азота арктической тундры: пути, скорости и экологические последствия» . Журнал качества окружающей среды . 4 (1): 111–117. Bibcode : 1975Jenvq ... 4..111b . doi : 10.2134/jeq1975.00472425000400010025x . ISSN 0047-2425 .
- ^ Nadelhoffer, Knute J.; Абер, Джон Д.; Мелилло, Джерри М. (1984-10-01). «Сезонные модели поглощения аммония и нитратов в девяти умеренных лесных экосистемах» . Растение и почва . 80 (3): 321–335. Bibcode : 1984plsoi..80..321n . doi : 10.1007/bf02140039 . ISSN 1573-5036 .
- ^ Кэмпбелл, Нил А.; Рис, Джейн Б. (2002). Биология . Интернет -архив. Сан -Франциско: Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-8053-6624-2 .
- ^ Tiedje, JM; Sørensen, J.; Чанг Ю.-Ил (1981). «Ассимиляционное и диссимиляционное снижение нитратов: перспективы и методология для одновременного измерения нескольких процессов азота» . Экологические бюллетени (33): 331–342. ISSN 0346-6868 . JSTOR 45128674 .
- ^ Llácer, Хосе Л; Фита, Игнасио; Рубио, Висенте (2008-12-01). «Хранение аргинина и азота» . Современное мнение в структурной биологии . Катализ и регуляция / белки. 18 (6): 673–681. doi : 10.1016/j.sbi.2008.11.002 . HDL : 10261/111022 . ISSN 0959-440x . PMID 19013524 .
- ^ Ван, Ликсин; Мако, Стивен А. (март 2011 г.). «Ограниченные предпочтения в поглощении азота по видам растений и средам» . Растение, клетки и окружающая среда . 34 (3): 525–534. doi : 10.1111/j.1365-3040.2010.02260.x . ISSN 0140-7791 . PMID 21118424 .
- ^ Ходж, Анжела; Storer, Kate (2015-01-01). «Арбускулярная микориза и азот: последствия для отдельных растений до экосистемы» . Растение и почва . 386 (1): 1–19. Bibcode : 2015plsoi.386 .... 1H . doi : 10.1007/s11104-014-2162-1 . ISSN 1573-5036 .
- ^ Ворон, Джон А.; Линда, Берн Уолленвебер; Хэндли Л. (май 1992). «Аммиак и потоки аммония между фотолитотрофами и окружающей средой по отношению к глобальному азотному циклу» . Новый фитолог . 121 (1): 5–18. doi : 10.1111/j.1469-8137.1992.tb01087.x . ISSN 0028-646X .
- ^ Блум, AJ; Джексон, Ле; Smart, DR (март 1993 г.). «Рост корня как функция аммония и нитрата в корневой зоне» . Растение, клетки и окружающая среда . 16 (2): 199–206. doi : 10.1111/j.1365-3040.1993.tb00861.x . ISSN 0140-7791 .
- ^ Акерман, Даниэль; Мил, Дилан Б.; Чен, Синь (январь 2019). «Глобальные оценки неорганического осаждения азота в течение четырех десятилетий» . Глобальные биогеохимические циклы . 33 (1): 100–107. Bibcode : 2019gbioc..33..100a . doi : 10.1029/2018GB005990 . ISSN 0886-6236 .
- ^ Донг, Джунфу; Cui, Xiaoyong; Ниу, Хейшан; Чжан, Цзин; Чжу, Чуанлу; Ли, Линфенг; Панг, Же; Ван, судоходство (2022-06-20). «Влияние добавления азота на свойства растений и микробиомы при высоком уровне добавления фосфора в альпийской степи» . Границы в науке о растениях . 13 doi : 10.3389/fpls.2022.894365 . ISSN 1664-462x . PMC 9251499 . PMID 35795351 .
- ^ Холмен, Арнольд Фредерик; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Неорганическая химия , переведенная Иглсоном, Мэри; Брюер, Уильям, Сан -Диего/Берлин: Академическая Пресса/Де Грюйтер, ISBN 0-12-352651-5
- ^ Jump up to: а беременный Стивенсон, DJ (20 ноября 1975 г.). «Существует ли металлический аммоний?». Природа . 258 (5532): 222–223. Bibcode : 1975natur.258..222S . doi : 10.1038/2582222A0 . S2CID 4199721 .
- ^ Jump up to: а беременный Бернал, MJM; Massey, HSW (3 февраля 1954 г.). «Металлический аммоний» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 114 (2): 172–179. Bibcode : 1954mnras.114..172b . doi : 10.1093/mnras/114.2.172 .
- ^ Риди, JH (1 октября 1929 г.). «Демонстрация лекции аммония амальгамы». Журнал химического образования . 6 (10): 1767. Bibcode : 1929jched ... 6.1767r . doi : 10.1021/ed006p1767 .
| Базы данных управления авторитетом : национальный |
|---|