WODOROTLENEK AMONU: BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Wodorotlenek amonu jest związek o wzorze cząsteczkowym NH ₄ OH lub H ₅ NO wytwarzanego przez rozpuszczenie amoniaku gazu (NH ₃ ) w wodzie. Z tego powodu nazywana jest wodą amoniakalną lub ciekłym amoniakiem.

Jest to bezbarwna ciecz o bardzo intensywnym i ostrym zapachu, którego nie da się wyodrębnić. Cechy te są bezpośrednio związane ze stężeniem NH ₃ rozpuszczonego w wodzie; stężenie, które w rzeczywistości będąc gazem, może obejmować ogromne jego ilości rozpuszczone w niewielkiej objętości wody.

Źródło: Gabriel Bolívar

Znacznie mała część tych wodnych roztworów składa się z kationów NH ₄ ⁺ i anionów OH ^- . Z kolei w bardzo rozcieńczonych roztworach lub w zamrożonych ciałach stałych w bardzo niskich temperaturach amoniak występuje w postaci hydratów, takich jak: NH ₃ ∙ H ₂ O, 2NH ₃ ∙ H ₂ O i NH ₃ ∙ 2H ₂ O.

Co ciekawe, chmury Jowisza składają się z rozcieńczonych roztworów wodorotlenku amonu. Jednak sonda kosmiczna Galileo nie znalazła wody w chmurach planety, czego można by się spodziewać ze względu na naszą wiedzę o tworzeniu się wodorotlenku amonu; to znaczy, że są całkowicie bezwodnymi kryształami NH ₄ OH.

Jon amonowy (NH ₄ ⁺ ) jest wytwarzany w świetle kanalików nerkowych w wyniku połączenia amoniaku i wodoru, wydzielanego przez komórki kanalików nerkowych. Amoniak jest również wytwarzany w komórkach kanalików nerkowych w procesie przemiany glutaminy do glutaminianu, a co za tym idzie, w procesie przemiany glutaminianu w α-ketoglutaran.

Amoniak jest produkowany przemysłowo metodą Habera-Boscha, w której reaguje azot i wodór; przy użyciu jonu żelazowego, tlenku glinu i tlenku potasu jako katalizatorów. Reakcję prowadzi się pod wysokim ciśnieniem (150 - 300 atmosfer) i w wysokiej temperaturze (400 - 500 ºC), z wydajnością 10 - 20%.

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

Struktura chemiczna

Jak wskazuje jego definicja, wodorotlenek amonu składa się z wodnego roztworu gazowego amoniaku. Dlatego w cieczy nie ma określonej struktury innej niż losowy układ jonów NH ₄ ⁺ i OH ^- solwatowanych przez cząsteczki wody.

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

NH ₃ (g) + H ₂ O (l) <=> NH ₄ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Zgodnie z równaniem chemicznym, duży spadek stężenia wody przesunąłby równowagę w kierunku tworzenia większej ilości amoniaku; to znaczy, że podczas podgrzewania wodorotlenku amonu uwalniane są opary amoniaku.

Z tego powodu jony NH ₄ ⁺ i OH ^- nie tworzą kryształu w warunkach ziemskich, co oznacza, że ​​podstawa stała NH ₄ OH nie istnieje.

Wspomniane ciało stałe powinno składać się wyłącznie z jonów oddziałujących elektrostatycznie (jak widać na obrazie).

Lód amoniakalny

Jednak w temperaturach znacznie poniżej 0ºC, w otoczeniu ogromnych ciśnień, jakie panują w rdzeniach zamarzniętych księżyców, zamarza amoniak i woda. W ten sposób krystalizują do stałej mieszaniny o różnych stosunkach stechiometrycznych, z których najprostszym jest NH ₃ ∙ H ₂ O: monohydrat amoniaku.

NH ₃ ∙ H ₂ O i NH ₃ ∙ 2H ₂ O to lód amoniakalny, 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 te lody, następuje przejście z fazy NH ₃ ∙ nH ₂ O do fazy NH ₄ OH.

Dlatego tylko w tych ekstremalnych warunkach NH ₄ OH może istnieć jako produkt protonowania w lodzie między NH ₃ a H ₂ O:

NH ₃ (s) + H ₂ O (s) <=> NH ₄ OH (s)

Należy zauważyć, że tym razem, w przeciwieństwie do hydrolizy amoniaku, zaangażowane związki znajdują się w fazie stałej. Lód amoniakalny, który staje się słony bez wydzielania amoniaku.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Formuła molekularna

NH ₄ OH lub H ₅ NO

Waga molekularna

35,046 g / mol

Wygląd

Jest to bezbarwna ciecz.

Stężenie

Do około 30% (dla jonów NH ₄ ⁺ i OH ^- ).

Zapach

Bardzo mocne i ostre.

Smak

Akr.

Wartość progowa

34 ppm dla niespecyficznej detekcji.

Temperatura wrzenia

38 ° C (25%).

Rozpuszczalność

Występuje tylko w roztworze wodnym.

Rozpuszczalność w wodzie

Mieszalny w nieograniczonych proporcjach.

Gęstość

0,90 g / cm ³ przy 25 ° C.

Gęstość pary

W stosunku do powietrza przyjętego jako jedność: 0,6. Oznacza to, że jest mniej gęsty niż powietrze. Jednak logicznie podana wartość odnosi się do amoniaku jako gazu, a nie do jego wodnych roztworów lub NH ₄ OH.

Ciśnienie pary

2160 mmHg przy 25 ° C.

Działanie żrące

Jest zdolny do rozpuszczania cynku i miedzi.

pH

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

Stała dysocjacji

pKb = 4,767; Kb = 1,71 x ^10-5 przy 20 ºC

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

Podwyższenie temperatury prawie niezauważalnie zwiększa zasadowość wodorotlenku amonu.

Nomenklatura

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

Amon, ze względu na swój ładunek +1, jest jednowartościowy, więc używając nomenklatury Stock, nazywa się go: wodorotlenek amonu (I).

Chociaż użycie terminu wodorotlenek amonu jest technicznie niepoprawne, ponieważ związku nie można wyodrębnić (przynajmniej nie na Ziemi, jak wyjaśniono szczegółowo w pierwszej sekcji).

Wodorotlenek amonu nazywany jest również wodą amoniakalną i ciekłym amoniakiem.

Rozpuszczalność

NH ₄ OH nie występuje w postaci soli w warunkach lądowych, nie można oszacować, jak jest rozpuszczalny w różnych rozpuszczalnikach.

Jednakże, należy się spodziewać, aby być bardzo rozpuszczalne w wodzie, ponieważ jego rozpuszczania będzie uwalniać ogromne ilości NH ₃ . Teoretycznie byłby to niesamowity sposób przechowywania i transportu amoniaku.

W innych rozpuszczalnikach zdolnych do przyjmowania wiązań wodorowych, takich jak alkohole i aminy, można by oczekiwać, że byłby on również w nich bardzo dobrze rozpuszczalny. Tutaj kation NH ₄ ⁺ jest donorem wiązań wodorowych, a OH ^- służy jako oba.

Przykłady takich interakcji z metanolem to: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ i HO ^- - HOCH ₃ (OHCH ₃ wskazuje, że tlen otrzymuje wiązanie wodorowe, a nie, że grupa metylowa jest połączona z H).

Ryzyka

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

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

- Wdychanie aerozolu wodorotlenku amonu może spowodować ostre podrażnienie dróg oddechowych, objawiające się uduszeniem, kaszlem lub dusznością. Długotrwała lub powtarzająca się ekspozycja na substancję może powodować nawracające infekcje oskrzeli. Również wdychanie wodorotlenku amonu może powodować podrażnienie płuc.

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

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

Reaktywność

- Oprócz potencjalnego uszczerbku na zdrowiu w wyniku 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 wybuchowe związki i uwalniając wodór; który z kolei jest łatwopalny i wybuchowy.

-Może gwałtownie reagować z mocnymi kwasami, na przykład z kwasem solnym, siarkowym i azotowym. W ten sam sposób reaguje również z siarczanem dimetylu i halogenami.

-Reaguje z mocnymi zasadami, takimi jak wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu, wytwarzając gazowy amoniak. Można to zweryfikować obserwując równowagę w roztworze, w którym dodatek jonów OH ^- przesuwa równowagę do tworzenia NH ₃ .

-Miedź i metale aluminiowe, a także inne metale ocynkowane, nie powinny być używane podczas pracy z wodorotlenkiem amonu ze względu na jego korozyjne działanie.

Aplikacje

W jedzeniu

-Stosowany jest jako dodatek do wielu produktów spożywczych, w których działa jako spulchniacz, środek regulujący pH oraz środek wykończeniowy powierzchni żywności.

-Lista żywności, w której stosowany jest wodorotlenek amonu, jest obszerna i obejmuje wypieki, sery, czekoladki, cukierki i puddingi.

-Wodorotlenek amonu jest klasyfikowany przez FDA jako substancja nieszkodliwa do przetwarzania żywności, o ile przestrzegane są ustalone normy.

-W produktach mięsnych jest stosowany jako środek przeciwbakteryjny, zdolny do eliminacji bakterii, takich jak E. coli, zmniejszając je do niewykrywalnych poziomów. Bakterie znajdują się w jelitach bydła, przystosowując się do kwaśnego środowiska. Wodorotlenek amonu, regulując pH, hamuje rozwój bakterii.

Lecznictwo

-Wodorotlenek amonu ma kilka zastosowań terapeutycznych, w tym:

- 10% roztwór jest stosowany jako stymulator odruchu oddechowego

-Zewnętrznie stosowany na skórę przy ukąszeniach i ukąszeniach owadów -W układzie pokarmowym działa zobojętniająco i wiatropędnie, czyli pomaga w usuwaniu gazów.

Ponadto jest stosowany jako miejscowy środek przeciwbólowy w ostrym i przewlekłym bólu mięśniowo-szkieletowym. W wyniku niszczącego rumień działania wodorotlenku amonu następuje miejscowy wzrost ukrwienia, zaczerwienienie i podrażnienie.

Przemysłowe i różne

-Działa w redukcji NOx (wysoko reaktywnych gazów, takich jak tlenek azotu (NO) i dwutlenek azotu (NO ₂ )) do emisji z akumulatorów i redukcji NOx w emisjach z kominów.

-Służy jako plastyfikator; dodatek do farb i do obróbki powierzchni.

-Zwiększa porowatość włosów, umożliwiając większą penetrację pigmentów farbujących, co zapewnia lepsze wykończenie.

-Wodorotlenek amonu jest stosowany jako środek przeciwdrobnoustrojowy w oczyszczaniu ścieków. Ponadto bierze udział w syntezie chloraminy. Substancja ta spełnia podobną funkcję jak chlor w oczyszczaniu wody basenowej, mając tę ​​zaletę, że jest mniej toksyczna.

-Jest stosowany jako inhibitor korozji w procesie rafinacji oleju.

-Stosowany jest jako środek czyszczący w różnych produktach przemysłowych i handlowych, stosowany na różnych powierzchniach, w tym: stal nierdzewna, porcelana, szkło i piekarnik.

-Dodatkowo znajduje zastosowanie w produkcji detergentów, mydeł, farmaceutyków i tuszy.

W rolnictwie

Chociaż nie jest podawany bezpośrednio jako nawóz, robi to wodorotlenek amonu. Amoniak produkowany jest z azotu atmosferycznego metodą Habera-Boscha i transportowany jest schłodzony poniżej temperatury wrzenia (-33 ° C) do miejsc użytkowania.

Amoniak pod ciśnieniem jest wtryskiwany w postaci pary do gleby, gdzie natychmiast reaguje z wodą edaficzną i przechodzi w postać amoniaku (NH ₄ ⁺ ), który jest zatrzymywany w miejscach wymiany kationowej gleby. Ponadto wytwarzany jest wodorotlenek amonu. Związki te są źródłem azotu.

Azot, obok fosforu i potasu, stanowi triadę głównych składników pokarmowych roślin niezbędnych do ich wzrostu.

Bibliografia

1. Ganong, WF (2002), Medical Physiology. Wydanie XIX. Podręcznik redakcyjny Moderno.
2. AD Fortes, JP Brodholt, IG Wood i L. Vocadlo. (2001). Symulacja ab initio monohydratu amoniaku (NH ₃ ∙ H ₂ O) i wodorotlenku amonu (NH ₄ OH). Amerykański Instytut Fizyki. J. Chem. Phys., Tom 115, nr 15, 15.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 lutego 2017). Fakty dotyczące wodorotlenku amonu. Odzyskany z: thinkco.com
4. Grupa Pochteca. (2015). Wodorotlenek amonu. pochteca.com.mx
5. NJ Health. (sf). Arkusz informacyjny o substancjach niebezpiecznych: wodorotlenek amonu. . Odzyskany z: nj.gov
6. Uczący się chemii. (2018). Wodorotlenek amonu. Źródło: chemistrylearner.com
7. PubChem. (2018). Wodorotlenek amonu. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov