Formule d'ions ammonium (NH4 +), propriétés et utilisations

Le ion ammonium est un cation polyatomique chargé positivement dont la formule chimique est NH₄⁺. La molécule n'est pas plate mais a la forme d'un tétraèdre. Les quatre atomes d'hydrogène constituent les quatre coins.

L'azote de l'ammoniac a une paire d'électrons non partagés capables d'accepter un proton (base de Lewis), donc l'ion ammonium est formé par la protonation de l'ammoniac en fonction de la réaction: NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

L'ammonium est également substitué par des amines substituées ou des cations ammonium substitués. Par exemple, le chlorure de méthylammonium est un sel ionique de formule CH₃NH₄Cl où l'ion chlorure est attaché à une méthylamine.

L'ion ammonium a des propriétés très similaires aux métaux alcalins plus lourds et est souvent considéré comme un proche parent. L'ammonium devrait se comporter comme un métal à très haute pression, comme dans les planètes géantes telles qu'Uranus et Neptune.

L'ion ammonium joue un rôle important dans la synthèse des protéines dans le corps humain. En bref, tous les êtres vivants ont besoin de protéines, qui sont formées par environ 20 acides aminés différents. Alors que les plantes et les micro-organismes peuvent synthétiser la plupart des acides aminés à partir de l'azote dans l'atmosphère, les animaux ne le peuvent pas.

Pour l'homme, certains acides aminés ne peuvent pas être synthétisés du tout et doivent être consommés comme acides aminés essentiels.

D'autres acides aminés, cependant, peuvent être synthétisés par des microorganismes dans le tractus gastro-intestinal à l'aide d'ions ammoniacaux. Ainsi, cette molécule est une figure clé du cycle de l'azote et de la synthèse des protéines.

Index

• 1 propriétés
  • 1.1 Solubilité et poids moléculaire
  • 1.2 Propriétés de base acides
  • 1.3 sels d'ammonium
• 2 utilisations
• 3 références

Propriétés

Solubilité et poids moléculaire

L'ion ammonium a un poids moléculaire de 18 039 g / mol et une solubilité de 10,2 mg / ml d'eau (National Centre for Biotechnology Information, 2017). Lors de la dissolution de l'ammoniac dans l'eau, l'ion ammonium se forme en fonction de la réaction:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-

Cela augmente la concentration en hydroxyle dans le milieu en augmentant le pH de la solution (Royal Society of Chemistry, 2015).

Propriétés de base acides

L'ion ammonium a un pKb de 9,25. Cela signifie qu’à un pH supérieur à cette valeur, le comportement sera acide et qu’à un pH plus faible, il aura un comportement de base.

Par exemple, lors de la dissolution de l'ammoniac dans l'acide acétique (pKa = 4,76), la paire d'électrons libres de l'azote prend un proton du milieu augmentant la concentration des ions hydroxyde selon l'équation:

NH₃ + CH₃COOH ⇌ NH₄⁺ + CH₃COO^-

Cependant, en présence d'une base forte, telle que l'hydroxyde de sodium (pKa = 14,93), l'ion ammonium donne un proton au milieu en fonction de la réaction:

NH₄⁺ + NaOH ⇌ NH₃ + Na⁺ + H₂O

En conclusion, à un pH inférieur à 9,25, l’azote sera protoné, alors qu’à un pH supérieur à cette valeur, il sera déprotoné. Ceci est de la plus haute importance pour comprendre les courbes de titrage et comprendre le comportement de substances telles que les acides aminés.

Sels d'ammonium

L'une des propriétés les plus caractéristiques de l'ammoniac est sa capacité à se combiner directement avec les acides pour former des sels en fonction de la réaction:

NH₃ + HX → NH₄X

Ainsi, avec l'acide chlorhydrique, il forme du chlorure d'ammonium (NH₄Cl) Avec de l'acide nitrique, du nitrate d'ammonium (NH₄NON₃), avec de l'acide carbonique va former du carbonate d'ammonium ((NH₄)₂CO₃) etc.

Il a été démontré que l’ammoniac parfaitement sec ne sera pas combiné avec de l’acide chlorhydrique parfaitement sec, l’humidité étant nécessaire pour provoquer la réaction (Encyclopédie VIAS, 2004).

La plupart des sels d'ammonium sont très solubles dans l'eau. L’hexachloroplatinate d’ammonium, dont la formation est utilisée pour tester l’ammonium, fait exception. Les sels de nitrate d'ammonium et surtout de perchlorate sont hautement explosifs, dans ces cas l'ammonium est l'agent réducteur.

Dans un processus inhabituel, les ions ammonium forment un amalgame. De telles espèces sont préparées par électrolyse d'une solution d'ammonium en utilisant une cathode au mercure. Cet amalgame finit par se décomposer pour libérer de l'ammoniac et de l'hydrogène (Johnston, 2014).

L'un des sels d'ammonium les plus courants est l'hydroxyde d'ammonium, qui est simplement de l'ammoniac dissous dans l'eau. Ce composé est très commun et se trouve naturellement dans l'environnement (dans l'air, l'eau et le sol) et dans toutes les plantes et les animaux, y compris l'homme.

Utilise

L'ammonium est une source importante d'azote pour de nombreuses espèces végétales, en particulier celles qui poussent sur des sols hypoxiques. Cependant, il est également toxique pour la plupart des espèces cultivées et est rarement utilisé comme source unique d'azote (Database, Human Metabolome, 2017).

L'azote (N), lié aux protéines de la biomasse morte, est consommé par les microorganismes et converti en ions ammonium (NH4 +) qui peuvent être directement absorbés par les racines des plantes (par exemple, le riz).

Les ions ammonium sont généralement convertis en ions nitrite (NO2-) par les bactéries nitrosomonas, suivis d'une seconde conversion en nitrates (NO3-) par les bactéries Nitrobacter.

Les trois principales sources d'azote utilisées en agriculture sont l'urée, l'ammonium et le nitrate. L'oxydation biologique de l'ammonium en nitrate est connue sous le nom de nitrification. Ce processus considère plusieurs étapes et est médiée par des bactéries aérobies obligatoires et autotrophes.

Dans les sols inondés, l'oxydation de NH4 + est limitée. L'urée est décomposée par l'enzyme urease ou hydrolysée chimiquement en ammoniac et en CO2.

Au cours de l'étape d'ammonification, l'ammoniac est converti au moyen de bactéries ammonitrices en ion ammonium (NH4 +). À l'étape suivante, l'ammonium est transformé en nitrate (nitrification) par des bactéries nitrifiantes.

Cette forme d'azote, très mobile, est généralement absorbée par les racines des plantes et par les micro-organismes présents dans le sol.

Pour fermer l'atome d'azote du cycle, le gaz d'azote dans l'atmosphère d'azote devient la biomasse par des bactéries Rhizobium vivant dans les tissus des racines des légumineuses (par exemple, la luzerne, les pois, les haricots et les légumineuses) (tels que l'aulne) et par les cyanobactéries et Azotobacter (Sposito, 2011).

Grâce à l'ammonium (NH4 +), les plantes aquatiques peuvent absorber et incorporer l'azote dans les protéines, les acides aminés et d'autres molécules. Des concentrations élevées d'ammonium peuvent augmenter la croissance des algues et des plantes aquatiques.

L'hydroxyde d'ammonium et d'autres sels d'ammonium sont largement utilisés dans la transformation des aliments. Règlement sur les aliments et Drug Administration (FDA, pour son sigle) indiquent que l'hydroxyde d'ammonium est sûr ( « généralement reconnus comme sûrs » GRA) comme agent gonflant, le pH de l'agent de contrôle et agent de finition superficiel dans les aliments.

La liste des aliments dans lesquels l'hydroxyde d'ammonium est utilisé comme additif alimentaire directe est vaste et comprend des produits de boulangerie, fromages, chocolats, d'autres produits de confiserie (par exemple des bonbons) et puddings. L'hydroxyde d'ammonium est également utilisé comme agent antimicrobien dans les produits carnés.

L'ammoniac sous d'autres formes (par exemple, le sulfate d'ammonium, l'alginate d'ammonium) est utilisé dans des condiments, des isolats de protéines de soja, des collations, des confitures et des gelées et des boissons non alcoolisées (association de nitrate de potassium PNA, 2016).

mesure d'ammonium utilisé test RAMBO, particulièrement utile pour diagnostiquer la cause de l'acidose (test ID: Ammonium RAMBO, aléatoire, urine, S.F.). Le rein régule l’excrétion de l’acide et l’équilibre de l’acide systémique.

Changer la quantité d'ammonium dans l'urine est un moyen important pour les reins de mener à bien cette tâche. La mesure du niveau d'ammonium dans l'urine peut permettre de comprendre la cause d'une modification de l'équilibre de la base acide chez les patients.

Le niveau d'ammonium dans l'urine peut également fournir beaucoup d'informations sur la production quotidienne d'acide chez un patient donné. Comme la majeure partie de la charge acide d'un individu provient de protéines ingérées, la quantité d'ammonium dans l'urine est un bon indicateur de l'apport en protéines dans l'alimentation.

Les mesures d'ammonium dans l'urine peuvent être particulièrement utiles pour le diagnostic et le traitement des patients présentant des calculs rénaux:

• Des taux élevés d'ammonium dans l'urine et un faible pH urinaire suggèrent des pertes gastro-intestinales continues. Ces patients sont à risque d’acide urique et de calculs d’oxalate de calcium.
• Un peu d'ammonium dans l'urine et un pH élevé de l'urine suggèrent une acidose tubulaire rénale. Ces patients sont à risque de calculs au phosphate de calcium.
• Les patients souffrant de calculs d'oxalate de calcium et le phosphate de calcium sont souvent traités avec du citrate pour élever le citrate d'urine (un inhibiteur naturel de la croissance des cristaux d'oxalate de calcium et le phosphate de calcium).

Cependant, comme le citrate est métabolisé en bicarbonate (une base), ce médicament peut également augmenter le pH de l'urine. Si le traitement au citrate augmente le pH de l'urine, le risque de calculs de phosphate de calcium peut être involontairement augmenté.

La surveillance de l'urine d'ammonium est un moyen de titrer la dose de citrate et d'éviter ce problème. Une bonne dose de citrate initial est environ la moitié de l'excrétion d'ammonium dans l'urine (en mEq de chaque).

L'effet de cette dose sur les valeurs d'ammonium, de citrate et de pH de l'urine peut être surveillé et la dose de citrate ajustée en fonction de la réponse. Une chute de l'ammoniac dans l'urine devrait indiquer si le citrate actuel est suffisant pour neutraliser partiellement (mais pas complètement) la charge acide quotidienne de ce patient.

Références

1. Base de données, métabolome humain. (2017, 2 mars). Affichage du métabocard pour l'ammonium. Extrait de: hmdb.ca.
2. Johnston, F. J. (2014). Sel d'ammonium. récupéré sur accessscience: accessscience.com.
3. Centre national d'information sur la biotechnologie. (25 février 2017). PubChem Compound Database; CID = 16741146 Récupéré de PubChem.
4. Association de nitrate de potassium PNA. (2016). Nitrate (NO3-) versus ammonium (NH4 +). récupéré de kno3.org.
5. Société royale de chimie. (2015). Ion ammonium Récupéré de chemspider: chemspider.com.
6. Sposito, G. (2011, 2 septembre). Sol Extrait de l'encyclopédie britannique: britannica.com.
7. Identité du test: RAMBO Ammonium, Aléatoire, Urine. (S.F.). Récupéré de encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
8. Encyclopédie VIAS. (2004, 22 décembre). Sels d'ammonium. Récupéré de l'encyclopédie vias.org.