แอมโมเนียม

ชื่อ
ชื่อ IUPAC ไอออนแอมโมเนียม
ชื่อตามระบบ IUPAC อะซาเนียม[ 1 ]
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	14798-03-9 Y
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
ชอีบี	เชบี:28938
เคมสไปเดอร์	218
อ้างอิง Gmelin	84
เคกก์	C01342
เมช	D000644
PubChem CID	16741146
มหาวิทยาลัย	54S68520I4 Y
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID5043974
อินชิ InChI=1S/H3N/h1H3/p+1 รหัส:  QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O InChI=1/H3N/h1H3/p+1 รหัส:  QGZKDVFQNNGYKY-IKLDFBCSAZ
รอยยิ้ม [NH4+]
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	[ NH ] +
มวลโมลาร์	18.039 กรัม·โมล−1
ความ เป็นกรด ( pKa	9.25
ฐานคู่ควบ	แอมโมเนีย
โครงสร้าง
รูปร่างโมเลกุล	ทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่า
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
ไอออนบวกอื่นๆ	ฟอสโฟเนียม[ PH ] + ไฮโดรเนียม[ H O] +
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง	อนุมูลแอมโมเนียม •NH4
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25  °C [77  °F] ความดัน 100  kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

แอมโมเนียมเป็นรูปแบบที่ดัดแปลงของแอมโมเนีย ที่มีอะตอมไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น หนึ่งอะตอม เป็นไอออนโมเลกุลที่มีประจุบวก ( แคตไอออนิก ) มีสูตรเคมีNH₄⁺หรือ[ NH₄ ^⁺เกิดจากการเติมโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน) เข้ากับแอมโมเนีย ( NH₃ แอมโมเนียมยังเป็นชื่อทั่วไปสำหรับเอมีน^ที่ ถูกแทนที่ที่มีประจุบวก (โปรตอน) และแคตไอออนแอมโมเนียมควอเทอร์นารี ( [ NR₄ ⁺ ) ซึ่ง อะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมหรือมากกว่านั้นถูกแทนที่ด้วย กลุ่ม อินทรีย์หรือกลุ่มอื่นๆ (ระบุด้วย R) แอมโมเนียมไม่เพียงแต่เป็นแหล่งของไนโตรเจนและ เป็น เมตาบอไลต์ ที่สำคัญ สำหรับสิ่งมีชีวิตหลายชนิดเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรไนโตรเจนทั่วโลกอีกด้วย^{[ 2 ]}ด้วยเหตุนี้ ผลกระทบของมนุษย์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาอาจส่งผลต่อชุมชนชีวภาพที่พึ่งพาแอมโมเนียม

ไอออนแอมโมเนียมเกิดขึ้นเมื่อแอมโมเนียซึ่งเป็นเบสอ่อน ทำปฏิกิริยากับกรดบรอนสเตด ( ผู้ให้ โปรตอน ):

H ⁺ + NH → [ NH ] ⁺

ไอออนแอมโมเนียมมีฤทธิ์เป็นกรดอ่อนๆ ทำปฏิกิริยากับเบสของบรอนสเตดเพื่อกลับไปเป็นโมเลกุลแอมโมเนียที่ไม่มีประจุ:

[ NH ] ⁺ + B ⁻ → HB + NH

ดังนั้น การนำสารละลายเข้มข้นของเกลือแอมโมเนียมไปทำปฏิกิริยากับเบสแก่ จะได้แอมโมเนีย เมื่อละลายแอมโมเนียในน้ำ แอมโมเนียเพียงเล็กน้อยจะเปลี่ยนเป็นไอออนแอมโมเนียม

H O + NH ⇌ OH ^- + [ NH ] ⁺

ปริมาณการเกิดไอออนแอมโมเนียมจากแอมโมเนียนั้นขึ้นอยู่กับค่า pHของสารละลาย หากค่า pH ต่ำ สมดุลจะเลื่อนไปทางขวา กล่าวคือ โมเลกุลแอมโมเนียจะถูกเปลี่ยนเป็นไอออนแอมโมเนียมมากขึ้น หากค่า pH สูง (ความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนต่ำและไอออนไฮดรอกไซด์สูง) สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย กล่าวคือไอออนไฮดรอกไซด์จะดึงโปรตอนออกจากไอออนแอมโมเนียม ทำให้เกิดแอมโมเนียขึ้น

การก่อตัวของสารประกอบแอมโมเนียมยังสามารถเกิดขึ้นได้ใน สถานะ ไอตัวอย่างเช่น เมื่อไอแอมโมเนียสัมผัสกับไอไฮโดรเจนคลอไรด์ จะเกิดกลุ่มควันสีขาวของแอมโมเนียมคลอไรด์ ซึ่งในที่สุดจะตกตะกอนเป็นของแข็งในชั้นบาง ๆ สีขาวบนพื้นผิว

แคตไอออนแอมโมเนียมพบได้ในเกลือที่มีความสำคัญทางการค้าหลายชนิด โดยส่วนใหญ่เป็นแอมโมเนียมไนเตรตและแอมโมเนียมซัลเฟตซึ่งเป็นส่วนประกอบของปุ๋ย สารประกอบแอมโมเนียมอื่นๆ ที่ผลิตในปริมาณหลายตัน ได้แก่แอมโมเนียมคลอไรด์แอมโมเนียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตแอมโมเนียมคาร์บอเนตและแอมโมเนียมคาร์บาเมต^{[ 3 ]}

เกลือแอมโมเนียมอย่างง่ายส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดีมาก ยกเว้นแอมโมเนียมเฮกซาคลอโรแพลทิเนตซึ่งการเกิดของสารนี้เคยถูกนำมาใช้เป็นวิธีการทดสอบหาปริมาณแอมโมเนียม

เกลือแอมโมเนียมของไนเตรตและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเปอร์คลอเรตนั้นระเบิดได้ง่ายมาก ในกรณีเหล่านี้ แอมโมเนียมทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์

การเติมโซเดียมอะมัลกัมลงในสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์จะได้แอมโมเนียม อะมัลกั ม^{[ 4 ]}อะมัลกัมนี้จะสลายตัวในที่สุดเพื่อปล่อยแอมโมเนียและไฮโดรเจน^{[ 5 ]}

เกลือแอมโมเนียมทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ของด่างปล่อยแอมโมเนีย ออก มา

[ NH ] ⁺ + OH ⁻ → NH + H O

เพื่อยืนยันแอมโมเนียให้แน่ชัดยิ่งขึ้น จะนำแอมโมเนียผ่านแท่งแก้วที่จุ่มอยู่ใน สารละลาย HCl ( กรดไฮโดรคลอริก ) ซึ่งจะทำให้เกิดควันสีขาวข้นของแอมโมเนียมคลอไรด์

NH + HCl → [ NH ]Cl

เมื่อเติมแอมโมเนียหรือไอออนแอมโมเนียมลงในสารละลายเนสเลอร์จะเกิดตะกอนสีน้ำตาลซึ่งรู้จักกันในชื่อไอโอไดด์ของมิลเลียนเบสในตัวกลางเบส

เมื่อเติมไอออนแอมโมเนียมลงในกรดคลอโรแพลทินิกจะได้ตะกอนสีเหลืองของแอมโมเนียมเฮกซาคลอโรแพลทิเนต(IV )

H [ PtCl ] + [ NH ] ⁺ → [ NH ] [ PtCl ](s) + 2 H ⁺

เมื่อเติมไอออนแอมโมเนียมลงในโซเดียมโคบอลต์ไนไตร ต์ จะเกิดตะกอนสีเหลืองของแอมโมเนียมโคบอลต์ไนไตรต์

นา[ Co(NO ) ] + 3 [ NH ] ⁺ → [ NH ] [ Co(NO ) ](s) + 3 Na ⁺

เมื่อเติมไอออนแอมโมเนียมลงใน โพแทสเซียมไบทาร์เทรตจะได้ตะกอนสีขาวของแอมโมเนียมไบทาร์เทรต

KC H O + [ NH ] ⁺ → [ NH ]C H O (s) + K ⁺

อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบน อะตอม ไนโตรเจน (N) ในแอมโมเนีย ซึ่งแสดงเป็นเส้นเหนือ N จะสร้างพันธะโคออร์ดิเนตกับโปรตอน ( H ⁺ ) หลังจากนั้น พันธะ N−H ทั้งสี่ จะเทียบเท่ากัน โดยเป็นพันธะโคเวเลนต์แบบมีขั้ว ไอออนมีโครงสร้างทรงสี่หน้าและมีอิเล็กตรอนเท่ากับมีเทนและ แอนไอออน โบโรไฮไดรด์ ในแง่ของขนาด ไอออนบวกแอมโมเนียม ( r = 148 pm) จะมีขนาดอยู่ระหว่างไอออนโพแทสเซียม (144 pm) และไอออนรูบิเดียม (152 pm) เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมทรงแปดหน้า^{[ 6 ]}   

สเปกตรัมการสั่นประกอบด้วยชุดการดูดกลืนหลักสองชุด ได้แก่ ν N และ δ แถบเหล่านี้พบได้ใกล้ 3300 และ 1400 cm ^{−1 [ 7 ]}

อะตอมไฮโดรเจนในไอออนแอมโมเนียมสามารถถูกแทนที่ด้วย หมู่ แอลคิลหรือหมู่สารอินทรีย์อื่นๆ เพื่อสร้างไอออนแอมโมเนียมที่ถูกแทนที่ ( ตามระบบการตั้งชื่อ IUPAC : ไอออนอะมิเนียม ) ขึ้นอยู่กับจำนวนของหมู่สารอินทรีย์ ไอออนแอมโมเนียมจะถูกเรียกว่า ไอออนแอมโมเนียมปฐมภูมิ ไอออนแอมโมเนียมทุติยภูมิ ไอออนแอมโมเนียมตติยภูมิ หรือ ไอออนแอมโมเนีย มจตุรภูมิยกเว้นไอออนแอมโมเนียมจตุรภูมิ ไอออนแอมโมเนียมอินทรีย์อื่นๆ เป็นกรดอ่อน

ตัวอย่าง หนึ่งของปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิดไอออนแอมโมเนียมคือปฏิกิริยาระหว่างไดเมทิลอะมีน (CH₃)₂NH₂ กับกรดเพื่อให้ได้แคไอออนเมทิลแอมโมเนียม[ ( ) ^⁺ :

แคตไอออนแอมโมเนียมควอเทอร์นารีมีหมู่สารอินทรีย์สี่หมู่ติดอยู่กับอะตอมไนโตรเจน โดยไม่มีอะตอมไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อกับอะตอมไนโตรเจน แคตไอออนเหล่านี้ เช่น แคต ไอออนเตตระ -เอ็น-บิวทิลแอมโมเนียม บางครั้งใช้แทนไอออนโซเดียมหรือโพแทสเซียมเพื่อเพิ่มความสามารถในการละลายของแอนไอออนที่เกี่ยวข้องในตัวทำละลาย อินทรีย์ เกลือแอมโมเนียมปฐมภูมิ ทุติยภูมิ และตติยภูมิ ทำหน้าที่เดียวกันแต่มีความชอบไขมัน น้อยกว่า นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนเฟสและสารลดแรงตึงผิว อีก ด้วย

สารประกอบแอมโมเนียมอินทรีย์ประเภทหนึ่งที่ไม่ธรรมดาคืออนุพันธ์ของเอมีนแรดิคัลแคต ไอออน [ •NR ] ⁺เช่นไตรส์(4-โบรโมฟีนิล)แอมโมเนียมิลเฮกซาคลอโรแอนติ โม เนต

แอมโมเนียมถูกสิ่งมีชีวิตนำไปใช้ในการสังเคราะห์ทางชีวภาพและเป็นตัวให้อิเล็กตรอน^{[ 2 ]}

ส่วนหนึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ปุ๋ย จึงมีความสนใจในแอมโมเนียมในดินเป็นอย่างมาก^{[ 8 ] [ 9 ]}

ตัวขนส่งแอมโมเนียม

ตัวขนส่งหรือตัวพาพบได้ทั่วไป^{[ 17 ]}โปรตีนขนส่ง แอมโมเนียม ในมนุษย์ทั่วไปได้แก่ ตระกูล Amt/Mep/Rh ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}กลูตามีนซินเทสเป็นหนึ่งในผู้มีส่วนร่วม^{[ 21 ] [ 22 ]}

กลไกอื่นๆ ได้แก่วงจร Cahillกลูตาเมตและกลูตามีนเพื่อขนส่งแอมโมเนียมเข้าสู่ไมโต คอนเดรี ย^{[ 23 ]}แอมโมเนียมนี้จะรวมกับไบคาร์บอเนตเพื่อสร้างคาร์บาโมอิลฟอสเฟตจากนั้นจะเข้าสู่วงจรยูเรียเพื่อขับออกเป็นยูเรีย^{[ 21 ]}

การตกตะกอนของแอมโมเนียมจากชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากการระเหยจากมูลปศุสัตว์และการใช้ปุ๋ยที่เพิ่มขึ้น^{[ 24 ]}เนื่องจากผลผลิตขั้นต้น สุทธิ มักถูกจำกัดด้วยไนโตรเจนระดับแอมโมเนียมที่เพิ่มขึ้นอาจส่งผลกระทบต่อชุมชนชีวภาพที่พึ่งพาไนโตรเจน ตัวอย่างเช่น พบว่าการเพิ่ม ปริมาณ ไนโตรเจนช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช แต่ทำให้ระดับฟอสฟอรัสในดินสูงขึ้น ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อชุมชนจุลินทรีย์^{[ 25 ]}

ไอออนแอมโมเนียมมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับ ไอออน โลหะอัลคาไล ที่หนักกว่ามาก และมักถูกพิจารณาว่าเป็นสารเทียบเท่าที่ใกล้เคียงกัน^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}คาดว่าแอมโมเนียมที่เป็นกลางจะมีพฤติกรรมเหมือนโลหะ ( ^{ไอออน} [ NH ] ⁺ในทะเลอิเล็กตรอน ) ที่ความดันสูงมาก เช่น ภายในดาวเคราะห์ยักษ์ยูเรนัสและเนปจูน^{[ 27 ] [} 28 ^]

ภายใต้สภาวะปกติ แอมโมเนียมจะไม่ปรากฏเป็นโลหะบริสุทธิ์ แต่จะอยู่ในรูปของอะมัลกัม ( โลหะ NH4กับปรอท ) ^{[ 29 ]}

• สารประกอบโอเนียม
• แคตไอออนแอมโมเนียมควอเทอร์นารี ( [ NR ] ⁺ , โดยที่ R คือออร์แกนิล)
• เตตระฟลูออโรแอมโมเนียม ( [ NF ] ⁺ )
• ตัวขนส่งแอมโมเนียม
• อัตราส่วน f
• กระบวนการไนตริฟิเคชัน
• แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์