هيدروكسيد الأمونيوم: الهيكل ، الخواص ، التسميات ، الاستخدامات
هيدروكسيد الأمونيوم هو مركب من الصيغة الجزيئية NH 4 OH أو H 5 NO التي يتم إنتاجها عن طريق إذابة غاز الأمونيا (NH 3 ) في الماء. لهذا السبب ، فإنه يتلقى أسماء ماء الأمونيا أو الأمونيا السائلة.
إنه سائل عديم اللون ذو رائحة كثيفة وحادة للغاية ، وهو غير عازل. هذه الخصائص لها علاقة مباشرة بتركيز NH 3 المذاب في الماء ؛ التركيز الذي في الواقع ، كونه غازًا ، يمكنه تغطية كميات كبيرة منه مذاب في كمية صغيرة من الماء.
يتكون جزء صغير جدًا من هذه المحاليل المائية من الكاتيونات NH 4 + والأكسجين. من ناحية أخرى ، في المحاليل المخففة للغاية أو في المواد الصلبة المجمدة في درجات حرارة منخفضة للغاية ، يمكن العثور على الأمونيا في شكل هيدرات ، مثل: NH 3 ∙ H 2 O و 2NH 3 ∙ H 2 O و NH 3 ∙ 2H 2 O.
كحقيقة غريبة ، تتشكل غيوم كوكب المشتري عن طريق المحاليل المخففة لهيدروكسيد الأمونيوم. ومع ذلك ، فشل مسبار الفضاء غاليليو في العثور على الماء في غيوم الكوكب ، وهو أمر متوقع من معرفة أن تكوين هيدروكسيد الأمونيوم معروف ؛ وهذا هو ، بلورات NH 4 OH اللامائية تماما.
يتم إنتاج أيون الأمونيوم (NH 4 +) في التجويف الأنبوبي الكلوي بواسطة اتحاد الأمونيا والهيدروجين ، الذي تفرزه الخلايا الأنبوبية الكلوية. وبالمثل ، يتم إنتاج الأمونيوم في الخلايا الأنبوبية الكلوية في عملية تحويل الجلوتامين إلى جلوتامات ، وبدوره ، في تحويل الغلوتامات إلى α-كيتوجلوتارات.
يتم إنتاج الأمونيا صناعياً بواسطة طريقة هابر بوش ، التي تتفاعل فيها غازات النيتروجين والهيدروجين ؛ باستخدام أيون الحديديك وأكسيد الألومنيوم وأكسيد البوتاسيوم كعامل مساعد. يتم تنفيذ التفاعل عند ضغوط عالية (150-300 جو) ودرجات حرارة عالية (400-500 درجة مئوية) ، مع عائد 10-20 ٪.
في التفاعل ، يتم إنتاج الأمونيا ، والتي عندما تتأكسد ، تنتج النتريت والنترات. هذه ضرورية في الحصول على حامض النيتريك والأسمدة مثل نترات الأمونيوم.
التركيب الكيميائي
كما هو موضح في تعريفه ، يتكون هيدروكسيد الأمونيوم من محلول مائي لغاز الأمونيا. لذلك ، داخل السائل ، لا يوجد بنية محددة بخلاف تلك الخاصة بترتيب عشوائي لـ NH 4 + و OHs التي تحلها جزيئات الماء.
أيونات الأمونيوم والهيدروكسيل هي نتاج توازن التحلل المائي للأمونيا ، لذلك من الشائع أن يكون لهذه المحاليل رائحة نفاذة:
NH 3 (g) + H 2 O (l) NH 4 + (ac) + OH- (ac)
وفقًا للمعادلة الكيميائية ، فإن الانخفاض الكبير في تركيز الماء من شأنه أن يحول التوازن إلى تكوين المزيد من الأمونيا ؛ أي أنه عندما يتم تسخين هيدروكسيد الأمونيوم ، سيتم إطلاق أبخرة الأمونيا.
لهذا السبب ، لا تتمكن NH + + و OH من تكوين بلورة في الظروف الأرضية ، مما ينتج عنه عدم وجود القاعدة الصلبة NH 4 OH.
يجب أن تتكون المادة الصلبة المذكورة فقط من أيونات تتفاعل كهربيًا (كما هو موضح في الصورة).
جليد الأمونيا
ومع ذلك ، تحت درجات حرارة أقل بكثير من 0 درجة مئوية ، وتحيط به ضغوط هائلة ، مثل تلك السائدة في نوى الأقمار الجليدية والأمونيا وتجميد الماء. عند القيام بذلك ، تتبلور في خليط صلب مع أبعاد متكافئة مختلفة ، وأبسطها هي NH 3 ∙ H 2 O: الأمونيا مونوهيدرات.
إن NH 3 ∙ H 2 O و NH 3 ∙ 2H 2 O عبارة عن جليد أموني ، حيث أن المادة الصلبة تتكون من ترتيب بلوري لجزيئات الماء والأمونيا المرتبطة بواسطة روابط هيدروجينية.
نظرًا لتغيير T و P ، وفقًا للدراسات الحسابية التي تحاكي جميع المتغيرات الفيزيائية وتأثيراتها على هذه الجليدات ، يحدث الانتقال من مرحلة NH 3 H nH 2 O إلى مرحلة NH 4 OH.
لذلك ، فقط في هذه الظروف القاسية ، يمكن أن يتواجد NH 4 OH كمنتج من نتوء داخل الجليد بين NH 3 و H 2 O:
NH 3 (s) + H 2 O (s) NH 4 OH (s)
لاحظ أنه في هذه المرة ، على عكس التحلل المائي للأمونيا ، تكون الأنواع المعنية في مرحلة صلبة. الجليد الأمونيا الذي يصبح مالحا دون إطلاق الأمونيا.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
الصيغة الجزيئية
NH 4 OH أو H 5 NO
الوزن الجزيئي
35،046 جم / مول
مظهر
إنه سائل عديم اللون.
تركيز
ما يصل إلى حوالي 30 ٪ (بالنسبة لـ NH 4 + و OH- ions).
رائحة
قوية جدا وحادة.
نكهة
عكا.
قيمة العتبة
34 جزء في المليون للكشف غير المحدد.
نقطة الغليان
38 درجة مئوية (25 ٪).
الذوبانية
إنه موجود فقط في محلول مائي.
الذوبان في الماء
مختلط بنسب غير محدودة.
كثافة
0.90 جم / سم 3 عند 25 درجة مئوية.
كثافة البخار
بالنسبة إلى الهواء الذي تم التقاطه كوحدة: 0.6. وهذا هو ، هو أقل كثافة من الهواء. ومع ذلك ، تشير القيمة المبلغ عنها منطقياً إلى الأمونيا كغاز ، وليس إلى محاليلها المائية أو إلى NH 4 OH.
ضغط البخار
2.160 مم زئبق عند 25 درجة مئوية.
عمل تآكل
إنه قادر على إذابة الزنك والنحاس.
الرقم الهيدروجيني
11.6 (الحل 1 ن) ؛ 11.1 (0.1 حل N ) و 10.6 (0.01 N محلول).
تفكك ثابت
pKb = 4،767 ؛ كيلو بايت = 1.71 × 10-5 في 20 درجة مئوية
pKb = 4.751 ؛ كيلو بايت = 1،774 × 10-5 في 25 درجة مئوية
الزيادة في درجة الحرارة تزيد بشكل غير محسوس تقريبا من هيدروكسيد الأمونيوم.
تسمية
ما هي جميع الأسماء الشائعة والرسمية التي يتلقاها NH 4 OH؟ وفقًا لما تم إنشاؤه بواسطة IUPAC ، فإن اسمه هو هيدروكسيد الأمونيوم لأنه يحتوي على أنيون الهيدروكسيل.
الأمونيوم بواسطة شحنته +1 أحادي التكافؤ ، لذلك باستخدام تسمية المخزون ، يتم تسميته باسم: هيدروكسيد الأمونيوم (I).
على الرغم من أن استخدام مصطلح هيدروكسيد الأمونيوم غير صحيح تقنيًا ، لأن المركب غير قابل للعزل (على الأقل ليس على الأرض ، كما هو موضح بالتفصيل في القسم الأول).
بالإضافة إلى ذلك ، يسمى هيدروكسيد الأمونيوم ماء الأمونيا والأمونيا السائلة.
الذوبانية
لا يوجد NH 4 OH كملح في الظروف الأرضية ، ولا يمكن تقدير مدى قابليته للذوبان في مذيبات مختلفة.
ومع ذلك ، يتوقع المرء أن تكون قابلة للذوبان في الماء للغاية ، لأن ذوبانه سيطلق كميات هائلة من NH 3 . من الناحية النظرية ، ستكون طريقة مذهلة لتخزين ونقل الأمونيا.
في المذيبات الأخرى القادرة على قبول روابط الهيدروجين ، مثل الكحول والأمينات ، يمكن توقع أن تكون قابلة للذوبان فيها. هنا NH 4 + الكاتيون هو متبرع رابطة الهيدروجين ، والفطريات OH على حد سواء.
من أمثلة هذه التفاعلات مع الميثانول: H 3 N + -H - OHCH 3 و HO - HOCH 3 (OHCH 3 تشير إلى أن الأكسجين يستقبل رابطة الهيدروجين ، وليس أن مجموعة الميثيل مرتبطة بـ H).
المخاطر
- في اتصال مع العينين يسبب تهيج يمكن أن يؤدي إلى تلف العين.
- إنه تآكل. لذلك ، عند ملامسة الجلد يمكن أن يسبب تهيج وبتركيزات عالية من كاشف ، يسبب حروق الجلد. التلامس المتكرر لهيدروكسيد الأمونيوم مع الجلد يمكن أن يسبب جفافه والحكة واحمراره (التهاب الجلد).
- استنشاق رذاذ هيدروكسيد الأمونيوم يمكن أن يسبب تهيجًا حادًا في الجهاز التنفسي ، ويتميز بالاختناق أو السعال أو ضيق التنفس. قد يؤدي التعرض المطول أو المتكرر للمادة إلى حدوث التهابات الشعب الهوائية المتكررة. أيضا ، يمكن أن يسبب استنشاق هيدروكسيد الأمونيوم تهيج الرئتين.
- قد يكون التعرض لتركيزات عالية من هيدروكسيد الأمونيوم حالة طوارئ طبية ، حيث قد يكون هناك تراكم للسوائل في الرئتين (الوذمة الرئوية).
- تم تركيز 25 جزء في المليون كحد التعرض ، في نوبة عمل لمدة 8 ساعات ، في بيئة يتعرض فيها العامل للعمل الضار من هيدروكسيد الأمونيوم.
التفاعلية
-بالإضافة إلى ذلك ، من الأضرار الصحية المحتملة الناجمة عن التعرض لهيدروكسيد الأمونيوم ، هناك احتياطات أخرى ينبغي مراعاتها عند تناول المادة.
يمكن أن يتفاعل هيدروكسيد الأمونيوم مع العديد من المعادن ، مثل: الفضة والنحاس والرصاص والزنك. يتفاعل أيضًا مع أملاح هذه المعادن لتكوين مركبات متفجرة وإطلاق غاز الهيدروجين ؛ وهو بدوره قابل للاشتعال والانفجار.
- يمكن أن تتفاعل بعنف مع الأحماض القوية ، على سبيل المثال: حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك وحمض النتريك. وبالمثل ، فإنه يتفاعل بنفس الطريقة مع كبريتات الميثيل والهالوجينات.
- يتفاعل مع قواعد قوية ، مثل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم ، وإنتاج الأمونيا الغازية. يمكن التحقق من ذلك إذا ما تم ملاحظة التوازن الموجود في المحلول ، والذي تؤدي فيه إضافة OH-ions إلى إزاحة التوازن إلى تكوين NH 3 .
- لا ينبغي أن تستخدم معادن النحاس والألومنيوم ، وكذلك المعادن المجلفنة الأخرى ، عند التعامل مع هيدروكسيد الأمونيوم ، وذلك بسبب تأثيرها على التآكل.
تطبيقات
في الغذاء
- يستخدم كمضاف في العديد من الأطعمة التي يؤدي فيها وظائف عامل تخمير ، ومراقبة درجة الحموضة وعامل التشطيب لسطح الطعام.
-قائمة الأطعمة التي يستخدم فيها هيدروكسيد الأمونيوم واسعة وتشمل المنتجات المخبوزة والجبن والشيكولاتة والحلويات والحلويات.
- يتم تصنيف هيدروكسيد الأمونيوم كمادة غير ضارة من قبل إدارة الأغذية والعقاقير لمعالجة الأغذية ، شريطة اتباع المعايير المحددة.
- في منتجات اللحوم ، يتم استخدامه كعامل مضاد للميكروبات ، ويكون قادرًا على القضاء على البكتيريا مثل E. coli ، مما يقللها إلى مستويات لا يمكن اكتشافها. تم العثور على البكتيريا في أمعاء الماشية ، والتكيف مع البيئة الحمضية. هيدروكسيد الأمونيوم ، عن طريق تنظيم درجة الحموضة ، يعيق نمو البكتيريا.
علاجي
يحتوي هيدروكسيد الأمونيوم على العديد من الاستخدامات العلاجية ، من بينها:
- يستخدم محلول 10٪ كمنشط رد فعل تنفسي
يستخدم خارجيًا على الجلد لعلاج لدغات الحشرات ولدغها - يعمل في الجهاز الهضمي كمضاد للحموضة والرحام ، وهذا يعني أنه يساعد في القضاء على الغازات.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه كمواد موضعية موضعية للألم العضلي الهيكلي الحاد والمزمن. نتيجة للعمل المتقن لهيدروكسيد الأمونيوم ، هناك زيادة محلية في تدفق الدم ، احمرار وتهيج.
الصناعية والمتنوعة
- يعمل في الحد من أكاسيد النيتروجين (غازات شديدة التفاعل مثل أكسيد النيتريك (NO) وثاني أكسيد النيتروجين (NO 2 )) من أجل انبعاثات المداخن وتقليل أكاسيد النيتروجين في انبعاثات المداخن.
- يستخدم كعامل تلدن. مضافات الدهانات وعلاج الأسطح.
- يزيد من مسام الشعر مما يسمح لأصباغ اللطخة أن يكون لها تأثير أكبر ، مما يحقق نهايتها بشكل أفضل.
- يستخدم هيدروكسيد الأمونيوم كعامل مضاد للميكروبات في معالجة المياه العادمة. بالإضافة إلى ذلك ، يتدخل في تخليق الكلورامامين. هذه المادة تفي بوظيفة مماثلة للكلور في تنقية مياه حمام السباحة ، مع ميزة كونها أقل سمية.
- يستخدم كمثبط للتآكل في عملية تكرير النفط.
- يستخدم كعامل تنظيف في مختلف المنتجات الصناعية والتجارية ، ويستخدم على العديد من الأسطح ، بما في ذلك: الفولاذ المقاوم للصدأ والخزف والزجاج وفرن.
-بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في إنتاج المنظفات والصابون والأدوية والأحبار.
في الزراعة
على الرغم من عدم إدارته مباشرة كسماد ، فإن هيدروكسيد الأمونيوم يفي بهذه الوظيفة. يتم إنتاج الأمونيا من النيتروجين في الغلاف الجوي بواسطة طريقة هابر بوش ويتم نقلها في مكان مبرد أسفل درجة الغليان (-33 درجة مئوية) إلى مواقع استخدامها.
يتم حقن الأمونيا المضغوطة ، في صورة بخار ، في التربة حيث تتفاعل على الفور مع الماء الصافي وتنتقل إلى شكل الأمونيوم (NH 4 +) ، والذي يتم الاحتفاظ به في مواقع تبادل الكاتيون في التربة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إنتاج هيدروكسيد الأمونيوم. هذه المركبات هي مصدر النيتروجين.
جنبا إلى جنب مع الفوسفور والبوتاسيوم ، يشكل النيتروجين مجموعة من العناصر الغذائية الرئيسية للنباتات الضرورية لنموه.
