Struktura wodorotlenku amonu, właściwości, nazewnictwo, zastosowania

The wodorotlenek amonu jest związkiem o wzorze cząsteczkowym NH₄OH lub H₅NIE wytwarzane przez rozpuszczanie gazu amoniakalnego (NH₃) w wodzie. Z tego powodu otrzymuje nazwy wody amoniakalnej lub ciekłego amoniaku.

Jest to bezbarwna ciecz o bardzo intensywnym i ostrym zapachu, który nie jest izolujący. Cechy te mają bezpośredni związek ze stężeniem NH₃ rozpuszczony w wodzie; stężenie, które w rzeczywistości jest gazem, może pokryć ogromne jego ilości rozpuszczone w małej objętości wody.

Znacznie mała część tych wodnych roztworów składa się z kationów NH₄⁺ i aniony OH^-. Z drugiej strony, w bardzo rozcieńczonych roztworach lub w zamrożonych substancjach stałych w bardzo niskich temperaturach amoniak można znaleźć w postaci hydratów, takich jak: NH₃. H₂O, 2NH₃. H₂O i NH₃∙ 2H₂O.

Ciekawostką jest, że chmury Jowisza tworzą rozcieńczone roztwory wodorotlenku amonu. Jednak sonda kosmiczna Galileo nie znalazła wody w chmurach planety, czego można by się spodziewać po wiedzy, że tworzenie wodorotlenku amonu jest znane; to znaczy są kryształami NH₄OH całkowicie bezwodny.

Jon amonowy (NH₄⁺) jest wytwarzany w kanaliku nerkowym przez połączenie amoniaku i wodoru, wydzielanych przez komórki kanalików nerkowych. Podobnie amon jest wytwarzany w komórkach kanalików nerkowych w procesie przekształcania glutaminy w glutaminian, a następnie w przemianie glutaminianu w α-ketoglutaran.

Amoniak jest wytwarzany przemysłowo metodą Habera-Boscha, w której reagują gazy azotowe i wodorowe; z zastosowaniem jonu żelazowego, tlenku glinu i tlenku potasu jako katalizatorów. Reakcja jest przeprowadzana przy wysokich ciśnieniach (150 - 300 atmosfer) i wysokich temperaturach (400-500 ° C), z wydajnością 10-20%.

W reakcji powstaje amoniak, który po utlenieniu wytwarza azotyny i azotany. Są one niezbędne do uzyskania kwasu azotowego i nawozów, takich jak saletra amonowa.

Indeks

• 1 Struktura chemiczna
  • 1.1 Lód amoniakalny
• 2 Właściwości fizyczne i chemiczne
  • 2.1 Formuła molekularna
  • 2.2 Masa cząsteczkowa
  • 2.3 Wygląd
  • 2.4 Stężenie
  • 2.5 Zapach
  • 2.6 Smak
  • 2.7 Wartość progowa
  • 2.8 Temperatura wrzenia
  • 2.9 Rozpuszczalność
  • 2.10 Rozpuszczalność w wodzie
  • 2.11 Gęstość
  • 2.12 Gęstość pary
  • 2.13 Ciśnienie pary
  • 2.14 Działanie korozyjne
  • 2,15 pH
  • 2.16 Stała dysocjacji
• 3 Nazewnictwo
• 4 Rozpuszczalność
• 5 Zagrożenia
  • 5.1 Reaktywność
• 6 zastosowań
  • 6.1 W żywności
  • 6.2 Terapeutyki
  • 6.3 Przemysłowe i różne
  • 6.4 W rolnictwie
• 7 referencji

Struktura chemiczna

Jak wskazuje jego definicja, wodorotlenek amonu składa się z wodnego roztworu gazu amoniakalnego. W związku z tym w cieczy nie ma zdefiniowanej struktury innej niż losowo rozmieszczone jony NH₄⁺ i OH^- solwatowane przez cząsteczki wody.

Jony amonowe i hydroksylowe są produktami równowagi hydrolizy amoniaku, więc często te roztwory mają ostry zapach:

NH₃(g) + H₂O (l) <=> NH₄⁺(ac) + OH^-(ac)

Zgodnie z równaniem chemicznym, wysoki spadek stężenia wody przesunąłby równowagę do tworzenia większej ilości amoniaku; to znaczy, gdy wodorotlenek amonu jest ogrzewany, opary amoniaku zostaną uwolnione.

Z tego powodu jony NH₄⁺ i OH^- nie potrafią stworzyć kryształu w warunkach ziemskich, co przynosi podobne konsekwencje, że stała podstawa NH₄OH nie istnieje.

To ciało stałe powinno składać się tylko z jonów oddziałujących elektrostatycznie (jak pokazano na obrazku).

Lód amoniakalny

Jednak w temperaturach znacznie poniżej 0 ° C i otoczonych ogromnymi ciśnieniami, takimi jak panujące w jądrach lodowych księżyców, amoniak i zamarzanie wody. W ten sposób krystalizują one w stałej mieszaninie o różnych proporcjach stechiometrycznych, będąc najprostszym NH₃. H₂O: monohydrat amoniaku.

NH₃. H₂O i NH₃∙ 2H₂Albo są lodem amoniakalnym, ponieważ ciało stałe składa się z krystalicznego układu cząsteczek wody i amoniaku połączonych wiązaniami wodorowymi.

Biorąc pod uwagę zmianę T i P, zgodnie z badaniami obliczeniowymi, które symulują wszystkie zmienne fizyczne i ich wpływ na ten lód, następuje przejście fazy NH₃H nH₂Lub do fazy NH₄OH.

Dlatego tylko w tych ekstremalnych warunkach, NH₄OH może istnieć jako produkt protonowania w lodzie między NH₃ i H₂O:

NH₃(s) + H₂O (s) <=> NH₄OH (s)

Należy zauważyć, że tym razem, inaczej niż w przypadku hydrolizy amoniaku, zaangażowane gatunki znajdują się w fazie stałej. Lód amoniakalny, który staje się słony bez uwalniania amoniaku.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Formuła molekularna

NH₄OH lub H₅NIE

Masa cząsteczkowa

35 046 g / mol

Wygląd

Jest to bezbarwna ciecz.

Koncentracja

Do około 30% (dla jonów NH₄⁺ i OH^-).

Zapach

Bardzo silny i ostry.

Smak

Akr.

Wartość progowa

34 ppm dla wykrywania niespecyficznego.

Temperatura wrzenia

38 ° C (25%).

Rozpuszczalność

Istnieje tylko w roztworze wodnym.

Rozpuszczalność w wodzie

Mieszalny w nieograniczonych proporcjach.

Gęstość

0,90 g / cm³ w 25 ° C.

Gęstość pary

W stosunku do powietrza przyjętego jako jednostka: 0,6. Oznacza to, że jest mniej gęsty niż powietrze. Jednakże logicznie podana wartość odnosi się do amoniaku jako gazu, a nie do jego roztworów wodnych lub NH₄OH.

Ciśnienie pary

2,160 mmHg w 25 ° C.

Działanie korozyjne

Jest zdolny do rozpuszczania cynku i miedzi.

pH

11,6 (roztwór 1 N); 11.1 (rozwiązanie 0.1 N) i 10,6 (0,01 N roztwór).

Stała dysocjacji

pKb = 4767; Kb = 1,71 x 10^-5 w 20 ° C

pKb = 4,751; Kb = 1 774 x 10^-5 w 25 ° C.

Wzrost temperatury zwiększa prawie niezauważalnie zasadowość wodorotlenku amonu.

Nomenklatura

Jakie są wspólne i oficjalne nazwy, które otrzymuje NH?₄OH? Zgodnie z ustaleniami IUPAC, jego nazwa to wodorotlenek amonu, ponieważ zawiera anion hydroksylowy.

Amon przez jego ładunek +1 jest jednowartościowy, dlatego zastosowanie nomenklatury Stock nazywa się: wodorotlenek amonu (I).

Chociaż użycie terminu wodorotlenek amonu jest technicznie niepoprawne, ponieważ związek nie jest izolowalny (przynajmniej nie na Ziemi, jak wyjaśniono szczegółowo w pierwszej części).

Ponadto wodorotlenek amonu otrzymuje nazwy wody amoniakalnej i ciekłego amoniaku.

Rozpuszczalność

NH₄OH, ponieważ nie ma soli w warunkach lądowych, nie można ocenić, jak rozpuszczalny jest w różnych rozpuszczalnikach.

Można by jednak oczekiwać, że będzie bardzo rozpuszczalny w wodzie, ponieważ jego rozpuszczenie uwolniłoby ogromne ilości NH₃. Teoretycznie byłby to niesamowity sposób przechowywania i transportu amoniaku.

W innych rozpuszczalnikach zdolnych do przyjmowania wiązań wodorowych, takich jak alkohole i aminy, można oczekiwać, że będzie w nich również bardzo dobrze rozpuszczalny. Tutaj kation NH₄⁺ jest dawcą mostów wodorowych i OH^- działa jak oba.

Przykładami tych interakcji z metanolem byłyby: H₃N⁺-H - OHCH₃ i HO^- - HOCH₃ (OHCH₃ wskazuje, że tlen otrzymuje wiązanie wodorowe, a nie że grupa metylowa jest związana z H).

Ryzyko

-W kontakcie z oczami powoduje podrażnienie, które może prowadzić do uszkodzenia oczu.

-Jest żrący. Dlatego w kontakcie ze skórą może powodować podrażnienie i przy wysokich stężeniach odczynnika powoduje oparzenia skóry. Powtarzający się kontakt wodorotlenku amonu ze skórą może powodować jego suchość, swędzenie i zaczerwienienie (zapalenie skóry).

-Wdychanie aerozolu wodorotlenku amonu może spowodować ostre podrażnienie dróg oddechowych, charakteryzujące się uduszeniem, kaszlem lub dusznością. Długotrwałe lub powtarzające się narażenie na substancję może powodować nawracające zakażenia oskrzeli. Również wdychanie wodorotlenku amonu może powodować podrażnienie płuc.

-Narażenie na wysokie stężenia wodorotlenku amonu może stanowić nagły przypadek medyczny, ponieważ może wystąpić nagromadzenie płynu w płucach (obrzęk płuc).

-Stężenie 25 ppm przyjęto jako limit narażenia podczas 8-godzinnej zmiany pracy w środowisku, w którym pracownik jest narażony na szkodliwe działanie wodorotlenku amonu.

Reaktywność

-Ponadto, potencjalne szkody zdrowotne wynikające z narażenia na wodorotlenek amonu, istnieją inne środki ostrożności, które należy wziąć pod uwagę podczas pracy z substancją.

-Wodorotlenek amonu może reagować z wieloma metalami, takimi jak: srebro, miedź, ołów i cynk. Reaguje również z solami tych metali, tworząc związki wybuchowe i uwalniając gazowy wodór; który z kolei jest łatwopalny i wybuchowy.

-Może gwałtownie reagować z silnymi kwasami, na przykład: kwasem solnym, kwasem siarkowym i kwasem azotowym. Podobnie reaguje w ten sam sposób z siarczanem dimetylu i halogenami.

-Reaguje z silnymi zasadami, takimi jak wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu, wytwarzając gazowy amoniak. Można to sprawdzić, jeśli obserwuje się równowagę w roztworze, w której dodaje się jony OH^- przesuwa równowagę do formacji NH₃.

-Metale miedzi i aluminium, a także inne ocynkowane metale, nie powinny być używane podczas pracy z wodorotlenkiem amonu, ze względu na ich korozyjne działanie..

Używa

W jedzeniu

-Jest stosowany jako dodatek w wielu produktach spożywczych, w których działa jako środek spulchniający, kontrola pH i środek wykańczający powierzchni żywności..

-Lista produktów spożywczych, w których stosuje się wodorotlenek amonu, jest obszerna i obejmuje wypieki, sery, czekoladki, cukierki i puddingi.

-Wodorotlenek amonu jest klasyfikowany przez FDA jako substancja bezpieczna do przetwarzania żywności, pod warunkiem przestrzegania ustalonych norm.

-W produktach mięsnych jest stosowany jako środek przeciwdrobnoustrojowy, zdolny do eliminacji bakterii, takich jak E. coli, zmniejszając go do niewykrywalnego poziomu. Bakterie znajdują się w jelicie bydła, dostosowując się do środowiska kwaśnego. Wodorotlenek amonu, regulując pH, hamuje rozwój bakterii.

Terapeutyki

-Wodorotlenek amonu ma kilka zastosowań terapeutycznych, w tym:

-10% roztwór stosuje się jako środek stymulujący odruch oddechowy

-Zewnętrznie jest stosowany na skórę do leczenia ukąszeń owadów i ugryzień - Działa na układ trawienny jako środek zobojętniający kwasy i wiatropędny, to znaczy pomaga w eliminacji gazów.

Ponadto jest stosowany jako miejscowy środek przeciwbólowy w ostrym i przewlekłym bólu mięśniowo-szkieletowym. W wyniku działania wodorotlenku amonowego na odbarwienie następuje miejscowy wzrost przepływu krwi, zaczerwienienie i podrażnienie.

Przemysłowe i różne

-Działa w redukcji NOx (wysoce reaktywne gazy, takie jak tlenek azotu (NO) i dwutlenek azotu (NO₂)) emisji spalin i redukcji emisji NOx w kominie.

-Jest stosowany jako środek plastyfikujący; Dodatek farb i do obróbki powierzchni.

-Zwiększa porowatość włosów, dzięki czemu pigmenty plamy mają większą penetrację, co zapewnia lepsze wykończenie.

-Wodorotlenek amonu jest stosowany jako środek przeciwdrobnoustrojowy w oczyszczaniu ścieków. Ponadto interweniuje w syntezie chloraminy. Substancja ta spełnia funkcję podobną do chloru w oczyszczaniu wody w basenie, mającą tę zaletę, że jest mniej toksyczna.

-Jest stosowany jako inhibitor korozji w procesie rafinacji oleju.

-Jest stosowany jako środek czyszczący w różnych produktach przemysłowych i handlowych, stosowany na wielu powierzchniach, w tym: stali nierdzewnej, porcelanie, szkle i piekarniku.

-Dodatkowo stosuje się go do produkcji detergentów, mydeł, farmaceutyków i atramentów.

W rolnictwie

Chociaż wodorotlenek amonu nie jest podawany bezpośrednio jako nawóz, spełnia tę funkcję. Amoniak jest wytwarzany z azotu atmosferycznego metodą Habera-Boscha i transportowany w stanie schłodzonym poniżej temperatury wrzenia (-33 ° C) do miejsc jego użytkowania.

Amoniak pod ciśnieniem jest wtryskiwany w postaci pary do gleby, gdzie natychmiast reaguje z wodą edaficzną i przechodzi do postaci amonowej (NH₄⁺), który jest zatrzymywany w miejscach wymiany kationów glebowych. Ponadto wytwarzany jest wodorotlenek amonu. Związki te są źródłem azotu.

Wraz z fosforem i potasem azot stanowi triadę głównych składników odżywczych roślin niezbędnych do jego wzrostu.

Referencje

1. Ganong, W. F. (2002) Fizjologia medyczna. 19. edycja. Podręcznik redakcyjny.
2. A. D. Fortes, J. P. Brodholt, I. G. Wood i L. Vocadlo. (2001). Symulacja ab initio monohydratu amoniaku (NH₃. H₂O) i wodorotlenek amonu (NH₄OH). Amerykański Instytut Fizyki. J. Chem. Phys., Tom 115, nr 15, 15.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 lutego 2017). Fakty dotyczące wodorotlenku amonu. Źródło: thinkco.com
4. Pochteca Group. (2015). Wodorotlenek amonu. pochteca.com.mx
5. NJ Health (s.f.). Arkusz informacyjny na temat substancji niebezpiecznych: wodorotlenek amonu. [PDF] Źródło: nj.gov
6. Uczeń chemii. (2018). Wodorotlenek amonu. Źródło: chemistrylearner.com
7. PubChem. (2018). Wodorotlenek amonu. Źródło: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov