Hispanopedia WikiEl amonio es una forma modificada del amoníaco que tiene un átomo de hidrógeno adicional. Es un ion molecular con carga positiva ( catiónico ) con la fórmula química NH₄⁺ o [ NH₄ ] ⁺ . Se forma por la adición de un protón (un núcleo de hidrógeno) al amoníaco ( NH₃ ). Amonio también es un nombre genérico para aminas sustituidas con carga positiva (protonadas) y cationes de amonio cuaternario ( [ NR₄ ] ⁺ ), donde uno o más átomos de hidrógeno son reemplazados por grupos orgánicos u otros grupos (indicados por R). El amonio no solo es una fuente de nitrógeno y un metabolito clave para muchos organismos vivos , sino que es una parte integral del ciclo global del nitrógeno . [ 2 ] Por lo tanto, el impacto humano en los últimos años podría tener un efecto en las comunidades biológicas que dependen de él.
Propiedades ácido-base
El ion amonio se genera cuando el amoníaco, una base débil, reacciona con ácidos de Brønsted ( donadores de protones ):
- H + + NH 3 → [ NH 4 ] +
El ion amonio es ligeramente ácido y reacciona con las bases de Brønsted para volver a la molécula de amoníaco sin carga:
- [ NH4 ] + + B− → HB + NH3
Así, el tratamiento de soluciones concentradas de sales de amonio con una base fuerte produce amoníaco. Cuando el amoníaco se disuelve en agua, una pequeña cantidad se convierte en iones amonio.
- H 2 O + NH 3 ⇌ OH − + [ NH 4 ] +
El grado en que el amoníaco forma el ion amonio depende del pH de la disolución. Si el pH es bajo, el equilibrio se desplaza hacia la derecha: se convierten más moléculas de amoníaco en iones amonio. Si el pH es alto (la concentración de iones hidrógeno es baja y la de iones hidróxido es alta), el equilibrio se desplaza hacia la izquierda: el ion hidróxido extrae un protón del ion amonio, generando amoníaco.
La formación de compuestos de amonio también puede ocurrir en la fase gaseosa ; por ejemplo, cuando el vapor de amoníaco entra en contacto con el vapor de cloruro de hidrógeno, se forma una nube blanca de cloruro de amonio, que finalmente se deposita como un sólido en una fina capa blanca sobre las superficies.
Sales y reacciones características
El catión amonio se encuentra en varias sales de importancia comercial, principalmente nitrato de amonio y sulfato de amonio , que son componentes de los fertilizantes. Otros compuestos de amonio producidos a escala de varias toneladas son el cloruro de amonio , el bicarbonato de amonio , el carbonato de amonio y el carbamato de amonio . [ 3 ]
La mayoría de las sales de amonio simples son muy solubles en agua. Una excepción es el hexacloroplatinato de amonio , cuya formación se utilizaba antiguamente como prueba para detectar amonio.
Las sales de amonio del nitrato y, especialmente, del perclorato son altamente explosivas; en estos casos, el amonio actúa como agente reductor.
La adición de amalgama de sodio a una solución de cloruro de amonio produce una amalgama de amonio . [ 4 ] Esta amalgama finalmente se descompone liberando amoníaco e hidrógeno. [ 5 ]
Las sales de amonio reaccionan con el hidróxido alcalino liberando amoníaco .
- [ NH 4 ] + + OH − → NH 3 + H 2 O
Para confirmar aún más la presencia de amoníaco, se hace pasar a través de una varilla de vidrio sumergida en una solución de HCl ( ácido clorhídrico ), lo que crea humos blancos y densos de cloruro de amonio .
- NH₃ + HCl → [ NH₄ ] Cl
Cuando se añade amoníaco o ion amonio al reactivo de Nessler, se obtiene un precipitado de color marrón conocido como yoduro de la base de Million en medio básico.
Cuando se agrega ion amonio al ácido cloroplatínico, se obtiene un precipitado amarillo de hexacloroplatinato(IV) de amonio .
- H₂ [ PtCl₆ ] + [ NH₄ ] ⁺ → [ NH₄ ] ₂ [ PtCl₆ ] ( s ) + 2 H⁺
Cuando se añade ion amonio al cobaltinitrito de sodio, se obtiene un precipitado amarillo de cobaltinitrito de amonio.
- Na 3 [ Co(NO 2 ) 6 ] + 3 [ NH 4 ] + → [ NH 4 ] 3 [ Co(NO 2 ) 6 ](s) + 3 Na +
El ion amonio produce un precipitado blanco de bitartrato de amonio cuando se añade al bitartrato de potasio .
- KC 4 H 5 O 6 + [ NH 4 ] + → [ NH 4 ]C 4 H 5 O 6 (s) + K +
Estructura y enlaces
El par de electrones solitarios del átomo de nitrógeno (N) en el amoníaco, representado por una línea sobre el N, forma un enlace coordinado con un protón ( H + ). Posteriormente, los cuatro enlaces N−H son equivalentes, siendo enlaces covalentes polares . El ion presenta una estructura tetraédrica y es isoelectrónico con el metano y el anión borohidruro . En términos de tamaño, el catión amonio ( r iónico = 148 pm) tiene un tamaño intermedio entre los iones potasio (144 pm) y rubidio (152 pm) en un entorno octaédrico. [ 6 ]
El espectro vibracional consta de dos conjuntos principales de absorciones, ν N-H y δ HNH . Estas bandas se encuentran cerca de 3300 y 1400 cm⁻¹ . [ 7 ]
Iones orgánicos
Los átomos de hidrógeno del ion amonio pueden sustituirse por un grupo alquilo u otro grupo orgánico para formar un ion amonio sustituido ( nomenclatura IUPAC : ion aminio ). Según el número de grupos orgánicos, el catión amonio se denomina primario , secundario , terciario o cuaternario . Excepto los cationes amonio cuaternarios, los cationes amonio orgánicos son ácidos débiles.
Un ejemplo de reacción que forma un ion amonio es la que se produce entre la dimetilamina, (CH₃)₂NH₂ , y un ácido para dar el catión dimetilamonio , [ ( CH₃ ) ₂NH₂ ] ⁺ :
Los cationes de amonio cuaternario poseen cuatro grupos orgánicos unidos al átomo de nitrógeno, pero carecen de un átomo de hidrógeno unido a este. Estos cationes, como el catión tetra -n -butilamonio , se utilizan a veces para reemplazar los iones sodio o potasio y aumentar la solubilidad del anión correspondiente en disolventes orgánicos . Las sales de amonio primarias, secundarias y terciarias cumplen la misma función, pero son menos lipofílicas . También se emplean como catalizadores de transferencia de fase y tensioactivos .
Una clase inusual de sales de amonio orgánicas son los derivados de cationes radicales de amina, [ •NR 3 ] + como el hexacloroantimonato de tris(4-bromofenil)amonio .
Biología
El amonio es utilizado por los organismos vivos para la biosíntesis y como donador de electrones. [ 2 ]
En parte debido al uso de fertilizantes, existe un gran interés en el amonio en los suelos. [ 8 ] [ 9 ]
Ciclo de nitrógeno
El amonio se oxida a nitrato y nitrito en el proceso conocido como nitrificación , una forma de autotrofia común a Nitrosomonas , Nitrobacter , Nitrosolobus y Nitrosospira , entre otros géneros . [ 10 ] Por el contrario, el nitrato y el nitrito pueden reducirse a amonio mediante la reducción asimilativa de nitrato y la reducción disimilatoria de nitrato a amonio . [ 11 ] El amonio puede acumularse cuando la nitrificación es lenta, lo cual es común en suelos hipóxicos. [ 12 ]
Excreción
El amonio es un producto de desecho de algunos animales, aunque se convierte en urea en mamíferos, tiburones y anfibios, y en ácido úrico en aves, reptiles y caracoles terrestres. [ 13 ] Si se interrumpe el transporte o la excreción de amonio, la acumulación de amonio puede provocar hiperamonemia . [ 14 ] Los efectos tóxicos surgen de altas concentraciones de glutamato , que pueden interferir con el ciclo de Krebs . [ 15 ]
Biosíntesis con amonio
Una vez asimilado, puede incorporarse a las proteínas y al ADN . [ 16 ]
Transportadores de amonio
Los transportadores o portadores se encuentran ampliamente distribuidos. [ 17 ] Las proteínas transportadoras humanas comunes para el amonio incluyen la familia Amt/Mep/Rh. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] La glutamina sintetasa es uno de los participantes. [ 21 ] [ 22 ]
Otros mecanismos incluyen el ciclo de Cahill , el glutamato y la glutamina para transportar amonio a las mitocondrias . [ 23 ] Este amonio se combina con bicarbonato para formar carbamoilfosfato , que luego ingresa al ciclo de la urea para ser excretado como urea . [ 21 ]
Impacto humano
La deposición de amonio desde la atmósfera ha aumentado en los últimos años debido a la volatilización de los desechos ganaderos y al mayor uso de fertilizantes. [ 24 ] Dado que la producción primaria neta suele estar limitada por el nitrógeno , el aumento de los niveles de amonio podría afectar a las comunidades biológicas que dependen de él. Por ejemplo, se ha demostrado que el aumento del contenido de nitrógeno incrementa el crecimiento de las plantas, pero agrava los niveles de fósforo en el suelo, lo que puede afectar a las comunidades microbianas. [ 25 ]
Metal
El catión amonio tiene propiedades muy similares a las de los cationes de metales alcalinos más pesados y a menudo se considera un equivalente cercano. [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] Se espera que el amonio neutro se comporte como un metal ( iones [ NH 4 ] + en un mar de electrones ) a presiones muy altas, como en el interior de los planetas gigantes Urano y Neptuno . [ 27 ] [ 28 ]
Si bien el amonio no existe como metal puro en condiciones normales, forma lo que se ha descrito de diversas maneras como una amalgama (aleación (NH • 4 )Hg n ) o un análogo de fase de Zintl ( (NH + 4 ) Hg – n ) con mercurio . [ 29 ] [ 30 ]
Véase también
- compuestos de onio
- Catión de amonio cuaternario ( [ NR 4 ] + , donde R es orgánico)
- Tetrafluoroamonio ( [ NF 4 ] + )
- transportador de amonio
- relación f
- Nitrificación
- hidróxido de amonio
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- compuestos de amonio
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