Ion Amonio
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Ion Amonio. El catión de amonio es un ión poliatómico cargado positivamente con la fórmula química NH4. Está formado por la protonación de amoníaco. Amonio es también un nombre general para aminas sustituidas cargadas positivamente o protonadas y cationes de amonio cuaternario, en donde uno o más átomos de hidrógeno están reemplazados por grupos radicales orgánicos.
Sumario
Propiedades ácido-base
El ion amonio se genera cuando el amoníaco, una base débil, reacciona con ácidos Brönsted:
H+ + :NH3 = NH4
La disociación ácida constante de NH4 es 9.25.
El ion amonio es ligeramente ácido, que reacciona con bases de Brönsted para volver a la molécula de amoniaco sin carga:
NH4 + B = HB + NH3
Por lo tanto, el tratamiento de soluciones concentradas de sales de amonio con base fuerte da amoniaco. Cuando el amoníaco se disuelve en agua, una pequeña cantidad de la misma se convierte en iones de amonio:
NH4 + + OH- = NH3 + H2O
El grado en el cual el amoníaco forma el ion de amonio depende del pH de la solución. Si el pH es bajo, el equilibrio se desplaza hacia la derecha: más moléculas de amoniaco se convierten en iones de amonio. Si el pH es alto, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda: el ion hidróxido abstrae un protón del ion amonio, la generación de amoniaco.
La formación de compuestos de amonio también puede ocurrir en la fase de vapor, por ejemplo, cuando vapor de amoníaco entra en contacto con vapor de cloruro de hidrógeno, una nube blanca de formas de cloruro de amonio, que eventualmente se deposita a cabo como un sólido en una capa blanca delgada en las superficies.
La conversión de amonio de nuevo a amoniaco se logra fácilmente mediante la adición de una base fuerte.
Sales de amonio
Cationes de amonio se encuentra en una variedad de sales tales como carbonato de amonio, cloruro de amonio, y nitrato de amonio. Sales de amonio más simples son muy solubles en agua. Una excepción es hexacloroplatinato amonio, la formación de lo que alguna vez fue usado como una prueba para el amonio. Las sales de amonio y de nitrato especialmente perclorato son altamente explosiva, en estos casos de amonio es el agente reductor.
En un proceso inusual, iones de amonio forman una amalgama. Estas especies se preparan por la electrólisis de una solución de amonio utilizando un cátodo de mercurio. Esta amalgama finalmente se descompone para liberar amoníaco y el hidrógeno.
Estructura y enlace
El par de electrones solitario en el átomo de nitrógeno en amoniaco, representado como un par de puntos, forma la unión con un protón. A partir de entonces, los cuatro enlaces NH son equivalentes, siendo los enlaces covalentes polares. El ion es isoelectrónico con el metano y borohidruro. En términos de tamaño, el catión de amonio se asemeja el catión cesio.
Iones de amonio orgánicos
Los átomos de hidrógeno en el ión amonio pueden estar sustituidos con un grupo alquilo o algún otro grupo orgánico para formar un ion de amonio sustituido. Dependiendo del número de grupos orgánicos, el catión de amonio se denomina primario, secundario, terciario o cuaternario. Con la excepción de los cationes de amonio cuaternario, los cationes de amonio orgánicos son ácidos débiles.
Un ejemplo de una reacción de formación de un ion de amonio es que entre dimetilamina, 2NH, y un ácido, para dar el catión dimethylaminium, 2NH2:
Cationes de amonio cuaternario tienen cuatro grupos orgánicos unidos al átomo de nitrógeno. Carecen de un átomo de hidrógeno unido al átomo de nitrógeno. Estos cationes, tales como el catión de tetra-n-butilamonio, a veces se usan para reemplazar el sodio o iones de potasio para aumentar la solubilidad del anión asociado en disolventes orgánicos. Primaria, sales de amonio secundario, terciario y cumplen la misma función, pero son menos lipofílico. También se utilizan como catalizadores de transferencia de fase y agentes tensioactivos.
Biología
Los iones de amonio son un producto de desecho del metabolismo de los animales. En los peces e invertebrados acuáticos, que se excreta directamente en el agua. En los mamíferos, tiburones, y anfibios, se convierte en el ciclo de la urea para la urea, la urea porque es menos tóxico y se puede almacenar de manera más eficiente. En las aves, los reptiles y los caracoles terrestres, amonio metabólico se convierte en ácido úrico, que es sólido y por lo tanto puede ser excretado con una mínima pérdida de agua. Amonio es una fuente importante de nitrógeno para muchas especies de plantas, especialmente aquellas que crecen en suelos hipóxicas. Sin embargo, también es tóxico para la mayoría de las especies de cultivos y rara vez se aplica como una única fuente de nitrógeno.
Metal de amonio
El ion amonio tiene propiedades muy similares a los metales alcalinos más pesados y, a menudo se considera un pariente cercano. Se espera amonio a comportarse como un metal a presiones muy altas, como el interior de los planetas gigantes gaseosos como Urano y Neptuno.
