Íon amônio (NH4 +): fórmula, propriedades e usos
O íon amônio é um cátion poliatômico carregado positivamente, cuja fórmula química é NH 4 +. A molécula não é plana, mas tem a forma de um tetraedro. Os quatro átomos de hidrogênio formam os quatro cantos.
O nitrogênio da amônia possui um par de elétrons não compartilhados capazes de aceitar um próton (base de Lewis), portanto o íon amônio é formado pela protonação da amônia de acordo com a reação: NH 3 + H + → NH 4 +
O amônio é também aminas substituídas substituídas ou cátions de amônio substituídos. Por exemplo, o cloreto de metilamónio é um sal iónico de fórmula CH3NH4Cl em que o ião cloreto é ligado a uma metilamina.
O íon amônio tem propriedades muito semelhantes aos metais alcalinos mais pesados e é freqüentemente considerado um parente próximo. Espera-se que o amônio se comporte como um metal a pressões muito altas, como dentro de planetas gigantes como Urano e Netuno.
O íon amônio desempenha um papel importante na síntese de proteínas no corpo humano. Em suma, todos os seres vivos precisam de proteínas, que são formadas por cerca de 20 aminoácidos diferentes. Enquanto plantas e microorganismos podem sintetizar a maioria dos aminoácidos do nitrogênio na atmosfera, os animais não conseguem.
Para humanos, alguns aminoácidos não podem ser sintetizados e devem ser consumidos como aminoácidos essenciais.
Outros aminoácidos, no entanto, podem ser sintetizados por microorganismos no trato gastrointestinal com a ajuda de íons de amônia. Assim, esta molécula é uma figura chave no ciclo do nitrogênio e na síntese de proteínas.
Propriedades
Solubilidade e peso molecular
O ião amónio tem um peso molecular de 18, 039 g / mol e uma solubilidade de 10, 2 mg / ml de água (National Center for Biotechnology Information, 2017). Ao dissolver amônia na água, o íon amônio é formado de acordo com a reação:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH-
Isso aumenta a concentração de hidroxila no meio aumentando o pH da solução (Royal Society of Chemistry, 2015).
Propriedades de base ácida
O íon amônio tem um pKb de 9, 25. Isto significa que em pH acima deste valor terá um comportamento ácido e em pH mais baixo terá um comportamento básico.
Por exemplo, ao dissolver amônia em ácido acético (pKa = 4.76), o par de elétrons livres de nitrogênio pega um próton do meio aumentando a concentração de íons hidróxido de acordo com a equação:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO-
No entanto, na presença de uma base forte, como o hidróxido de sódio (pKa = 14, 93), o íon amônio produz um próton para o meio de acordo com a reação:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Em conclusão, em pH menor que 9, 25, o nitrogênio será protonado, enquanto em pH maior que esse valor será desprotonado. Isso é muito importante para entender as curvas de titulação e entender o comportamento de substâncias como aminoácidos.
Sais de amônio
Uma das propriedades mais características da amônia é o seu poder de combinar diretamente com ácidos para formar sais de acordo com a reação:
NH 3 + HX → NH 4 X
Assim, com ácido clorídrico, forma-se cloreto de amônio (NH 4 Cl); Com ácido nítrico, nitrato de amônio (NH 4 NO 3 ), com ácido carbônico irá formar carbonato de amônio ((NH 4 ) 2 CO 3 ) etc.
Foi demonstrado que a amônia perfeitamente seca não será combinada com ácido clorídrico perfeitamente seco, sendo a umidade necessária para causar a reação (VIAS Encyclopedia, 2004).
A maioria dos sais de amônio simples é muito solúvel em água. Uma exceção é o hexacloroplatinato de amônio, cuja formação é usada como teste para o amônio. Os sais de nitrato de amônio e especialmente perclorato são altamente explosivos, nestes casos o amônio é o agente redutor.
Em um processo incomum, os íons de amônio formam um amálgama. Essas espécies são preparadas por eletrólise de uma solução de amônio usando um cátodo de mercúrio. Este amálgama eventualmente se decompõe para liberar amônia e hidrogênio (Johnston, 2014).
Um dos sais de amônio mais comuns é o hidróxido de amônio, que é simplesmente a amônia dissolvida em água. Este composto é muito comum e ocorre naturalmente no ambiente (no ar, na água e no solo) e em todas as plantas e animais, incluindo os humanos.
Usos
O amônio é uma fonte importante de nitrogênio para muitas espécies de plantas, especialmente aquelas que crescem em solos hipóxicos. No entanto, também é tóxico para a maioria das espécies de culturas e é raramente aplicado como única fonte de nitrogênio (Database, Human Metabolome, 2017).
O nitrogênio (N), ligado a proteínas da biomassa morta, é consumido por microrganismos e convertido em íons amônio (NH4 +) que podem ser absorvidos diretamente pelas raízes das plantas (por exemplo, arroz).
Os íons de amônio são geralmente convertidos em íons nitrito (NO2-) pelas bactérias nitrosomonas, seguido por uma segunda conversão em nitrato (NO3-) por bactérias Nitrobacter.
As três principais fontes de nitrogênio utilizadas na agricultura são a uréia, o amônio e o nitrato. A oxidação biológica do amônio ao nitrato é conhecida como nitrificação. Esse processo considera várias etapas e é mediado por bactérias aeróbicas autótrofas e obrigatórias.
Em solos inundados, a oxidação do NH4 + é restrita. A ureia é decomposta pela enzima urease ou quimicamente hidrolisada em amônia e CO2.
Na etapa de amonificação, a amônia é convertida por meio de bactérias amoniacentes no íon amônio (NH4 +). Na próxima etapa, o amônio é convertido por bactérias nitrificantes em nitrato (nitrificação).
Esta forma, nitrogênio muito móvel, é mais comumente absorvida pelas raízes das plantas, bem como por microorganismos no solo.
Para fechar o ciclo de nitrogênio, o nitrogênio gasoso na atmosfera é convertido em nitrogênio de biomassa pelas bactérias Rhizobium que vivem nos tecidos da raiz de leguminosas (por exemplo, alfafa, ervilha e feijão) e legumes (como o amieiro). e pelas cianobactérias e Azotobacter (Sposito, 2011).
Através de amônio (NH4 +) as plantas aquáticas podem absorver e incorporar nitrogênio em proteínas, aminoácidos e outras moléculas. Altas concentrações de amônio podem aumentar o crescimento de algas e plantas aquáticas.
Hidróxido de amônio e outros sais de amônio são amplamente utilizados no processamento de alimentos. As regulamentações da Food and Drug Administration (FDA) afirmam que o hidróxido de amônio é seguro ("geralmente reconhecido como seguro" ou GRAS) como um agente de levedura, agente de controle de pH e agente de acabamento. superficial em alimentos.
A lista de alimentos nos quais o hidróxido de amônio é usado como aditivo alimentar direto é extensa e inclui produtos de panificação, queijos, chocolates, outros produtos de confeitaria (por exemplo, doces) e pudins. O hidróxido de amônio também é usado como agente antimicrobiano em produtos cárneos.
A amônia em outras formas (por exemplo, sulfato de amônio, alginato de amônio) é usada em condimentos, isolados de proteína de soja, lanches, geleias e geléias e bebidas não alcoólicas (associação de nitrato de potássio PNA, 2016).
A medição de amônio é usada no teste RAMBO, particularmente útil no diagnóstico da causa de uma acidose (Test ID: RAMBO Ammonium, Random, Urine, SF). O rim regula a excreção de ácido e o equilíbrio da base ácida sistêmica.
Alterar a quantidade de amônio na urina é uma maneira importante para os rins realizarem essa tarefa. Medir o nível de amônio na urina pode fornecer uma compreensão da causa de uma alteração do equilíbrio ácido-base em pacientes.
O nível de amônio na urina também pode fornecer muita informação sobre a produção diária de ácido em um determinado paciente. Como a maior parte da carga ácida de um indivíduo vem de proteínas ingeridas, a quantidade de amônia na urina é um bom indicador da ingestão de proteína na dieta.
As medições de amônio na urina podem ser particularmente úteis para o diagnóstico e tratamento de pacientes com cálculos renais:
- Altos níveis de amônio na urina e um baixo pH urinário sugerem perdas gastrointestinais contínuas. Esses pacientes correm risco de ter ácido úrico e cálculos de oxalato de cálcio.
- Um pouco de amônio na urina e pH elevado na urina sugere acidose tubular renal. Estes pacientes estão em risco de cálculos de fosfato de cálcio.
- Pacientes com cálculos de oxalato de cálcio e fosfato de cálcio são frequentemente tratados com citrato para elevar o citrato de urina (um inibidor natural do oxalato de cálcio e o crescimento do cristal de fosfato de cálcio).
No entanto, uma vez que o citrato é metabolizado em bicarbonato (uma base), esta droga também pode aumentar o pH da urina. Se o pH da urina for muito alto com o tratamento com citrato, o risco de cálculos de fosfato de cálcio pode ser involuntariamente aumentado.
A monitorização da urina de amónio é uma forma de titular a dose de citrato e evitar este problema. Uma boa dose de citrato inicial é aproximadamente metade da excreção de amônio na urina (em mEq de cada um).
Você pode monitorar o efeito dessa dose nos valores de amônia, citrato e pH da urina e ajustar a dose de citrato com base na resposta. Uma queda na amônia da urina deve indicar se o citrato atual é suficiente para neutralizar parcialmente (mas não completamente) a carga diária de ácido daquele paciente.
