אמוניום הידרוקסיד: מבנה, תכונות ושימושים - כִּימִיָה - 2025

אמוניום הידרוקסיד הוא תרכובת של נוסחה מולקולרית NH ₄ OH או H ₅ המיוצר NO-ידי פירוק אמוניה גז (NH ₃ ) במים. מסיבה זו, זה נקרא מי אמוניה או אמוניה נוזלית.

זהו נוזל חסר צבע עם ריח עז מאוד וחד, שאינו ניתן לבידוד. מאפיינים אלה קשורים ישירות ריכוז של NH ₃ המומסים במים; ריכוז שלמעשה, בהיותו גז, יכול להקיף כמויות אדירות ממנו מומס בנפח מים קטן.

מקור: גבריאל בוליבר

חלק קטן משמעותית של תמיסות מימיות אלה מורכב של NH ₄ ⁺ קטיונים ואת OH ^- אניונים . לעומת זאת, בתמיסות מדוללות מאוד או במוצקים קפואים בטמפרטורות נמוכות מאוד, ניתן למצוא אמוניה בצורה של hydrates, כגון: NH ₃ ∙ H ₂ O, 2NH ₃ ∙ H ₂ O ו- NH ₃ ∙ 2H ₂ O.

כעובדה מוזרה, ענני צדק מורכבים מתמיסות מדוללות של אמוניום הידרוקסיד. עם זאת, חלל הגלילאו לא הצליח למצוא מים בענני כדור הארץ, דבר שהיה צפוי לנו בגלל הידע שיש לנו על היווצרות אמוניום הידרוקסיד; כלומר, הם גבישים NH ₄ OH לחלוטין נטול מים.

יון האמוניום (NH ₄ ⁺ ) מיוצר בלומן הצינורי הכליה על ידי איחוד אמוניה ומימן, מופרש על ידי התאים הצינוריים הכליות. כמו כן, אמוניום מיוצר בתאים צינוריים בכליות בתהליך הפיכת גלוטמין לגלוטמט, ובתורו, בהמרה של גלוטמט ל- α-קטוגלוטרט.

אמוניה מיוצרת באופן תעשייתי בשיטת הבר-בוש, בה מגיבים גזי חנקן ומימן; באמצעות יון ברזלי, תחמוצת אלומיניום ותחמוצת אשלגן כזרזים. התגובה מתבצעת בלחצים גבוהים (150 - 300 אטמוספרות) ובטמפרטורות גבוהות (400 -500 מעלות צלזיוס), עם תשואה של 10-20%.

אמוניה מיוצרת בתגובה, שכאשר היא מחמצנת מייצרת ניטריטים וחנקות. אלה חיוניים בהשגת חומצה חנקתית ודשנים כמו אמוניום חנקתי.

מבנה כימי

כפי שמגדירה ההגדרה שלו, אמוניום הידרוקסיד מורכב מתמיסה מימית של גז אמוניה. לכן, בתוך הנוזל, אין מוגדר מבנה אחר מזו של סידור אקראי של NH ₄ ⁺ ו OH ^- יונים solvated ידי מולקולות מים.

יוני אמוניום והידרוקסיל הם תוצרים של שיווי משקל הידרוליזה באמוניה, ולכן מקובל שלפתרונות אלה יש ריח חריף:

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

על פי המשוואה הכימית, ירידה גבוהה בריכוז המים תעביר את שיווי המשקל ליצירת עוד אמוניה; כלומר, כאשר מחממים את האמוניום הידרוקסיד, אדי אמוניה ישוחררו.

מסיבה זו, NH ₄ ⁺ ו OH ^- יונים אינם מצליחים ליצור גביש בתנאים ארציים, כלומר בסיס מוצק NH ₄ OH אינו קיים.

המוצק האמור צריך להיות מורכב רק מיונים האינטראקציה אלקטרוסטטית (כפי שניתן לראות בתמונה).

קרח אמוניה

עם זאת, בטמפרטורות הנמצאות הרבה מתחת ל -0 מעלות צלזיוס, ומוקפות בלחצים עצומים, כמו אלה השוררים בליבות ירחים קפואים, אמוניה וקפוא מים. בכך הם מתגבשים לתערובת מוצקה עם יחסים סטויו-מטריים מגוונים, והפשוט ביותר הוא NH ₃ ∙ H ₂ O: אמוניה מונוהידראט.

NH ₃ ∙ H ₂ O ו- NH ₃ ∙ 2H ₂ O הם קרח אמוניה, מאז מוצק מורכב הסדר הגבישי של מולקולות מים ואמוניה מקושרים על ידי קשרי מימן.

בהתחשב בשינוי ב- T ו- P, על פי מחקרים חישוביים המדמים את כל המשתנים הפיזיים והשפעותיהם על אייסים אלה, מתרחש מעבר משלב NH ₃ ∙ nH ₂ O לשלב NH ₄ OH.

לכן, רק בתנאים קיצוניים אלה, NH ₄ OH יכול להתקיים כתוצר של פרוטונציה בתוך קרח בין NH ₃ ל- H ₂ O:

NH ₃ (ים) + H ₂ O (ים) <=> NH ₄ OH (ים)

שימו לב שהפעם, שלא כמו הידרוליזה אמוניה, המינים המעורבים נמצאים בשלב מוצק. קרח אמוניה שהופך למלוח ללא שחרור אמוניה.

תכונות פיזיקליות וכימיות

נוסחה מולקולרית

NH ₄ OH או H ₅ NO

משקל מולקולרי

35.046 גרם / מול

מראה חיצוני

זה נוזל חסר צבע.

ריכוז

עד כ 30% (עבור NH ₄ ⁺ ו OH ^- יונים ).

רֵיחַ

מאוד חזק וחד.

טַעַם

אַקְר.

ערך סף

34 עמודים לדקה לגילוי לא ספציפי.

נקודת רתיחה

38 מעלות צלזיוס (25%).

מְסִיסוּת

זה קיים רק בתמיסה מימית.

מסיסות במים

ניתן לפרסום בפרופורציות בלתי מוגבלות.

צְפִיפוּת

0.90 גרם / ס"מ ³ בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס.

צפיפות אדים

יחסית לאוויר שנלקח כאחדות: 0.6. כלומר, הוא פחות צפוף מאוויר. עם זאת, מבחינה הגיונית הערך המדווח מתייחס לאמוניה כגז, לא לתמיסות מימיות שלו או ל- NH ₄ OH.

לחץ אדים

2,160 מ"מ כספית בחום 25 מעלות צלזיוס

פעולה מאכלת

הוא מסוגל להמיס אבץ ונחושת.

pH

11.6 (פיתרון 1N); 11.1 (תמיסת 0.1 N ) ו- 10.6 (תמיסת 0.01 N).

מתן קבוע

pKb = 4.767; Kb = 1.71 x 10 ^-5 בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס

pKb = 4.751; Kb = 1,774 x 10 ^-5 בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס.

העלאת הטמפרטורה כמעט ולא מורגשת מעלה את הבסיסיות של אמוניום הידרוקסיד.

מִנוּחַ

מהם כל השמות הנפוצים והרשמיים עבור NH ₄ OH? לפי מה שקבע ה- IUPAC, שמו הוא אמוניום הידרוקסיד מכיוון שהוא מכיל את האניון ההידרוקסיל.

אמוניום, בגלל מטען +1 שלו, הוא חד-ממדי, ולכן באמצעות שמות המניות הוא נקרא: אמוניום הידרוקסיד (I).

אמנם השימוש במונח אמוניום הידרוקסיד אינו נכון מבחינה טכנית, מכיוון שהתרכובת אינה ניתנת לבידוד (לפחות לא על כדור הארץ, כפי שהוסבר בפירוט בסעיף הראשון).

כמו כן, אמוניום הידרוקסיד נקרא מי אמוניה ואמוניה נוזלית.

מְסִיסוּת

NH ₄ OH אינו קיים כמלח בתנאים יבשתיים, לא ניתן להעריך עד כמה הוא מסיס בממסים שונים.

עם זאת, היה צפוי להיות מסיס ביותר במים, שכן פירוקם ישחרר כמויות אדירות של NH ₃ . באופן תיאורטי, זו תהיה דרך מדהימה לאחסן ולהעביר אמוניה.

בממסים אחרים המסוגלים לקבל קשרי מימן, כמו אלכוהולים ואמינים, ניתן היה לצפות שזה יהיה מסיס מאוד גם בהם. כאן הקטיון NH ₄ ⁺ הוא תורם לקשר מימן, וה- OH ^- משמש כשניהם.

דוגמאות לאינטראקציות אלה עם מתנול היו: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ ו- HO ^- - HOCH ₃ (OHCH ₃ מציין שהחמצן מקבל את הקשר המימן, לא שקבוצת המתיל מקושרת ל- H).

סיכונים

-קשר עם העיניים גורם לגירוי שעלול להוביל לפגיעה בעיניים.

זה מאכל. לכן, במגע עם העור זה יכול לגרום לגירוי ובריכוזים גבוהים של המגיב הוא גורם לכוויות בעור. מגע חוזר של אמוניום הידרוקסיד עם העור יכול לגרום לו להיות יבש, מגרד ואדום (דרמטיטיס).

שאיפה של ריסוס אמוניום הידרוקסיד עלולה לגרום לגירוי חריף של דרכי הנשימה, המאופיינת בחנק, שיעול או קוצר נשימה. חשיפה ממושכת או חוזרת לחומר עלולה לגרום לזיהומים חוזרים ונשנים של הסמפונות. כמו כן, שאיפת אמוניום הידרוקסיד עלולה לגרום לגירוי של הריאות.

- חשיפה לריכוזים גבוהים של אמוניום הידרוקסיד עלולה להוות חירום רפואי, מכיוון שהצטברות של נוזלים בריאות (בצקת ריאות) עשויה להתרחש.

-הריכוז של 25 עמודים לדקה נלקח כמגבלת חשיפה, במשמרת עבודה של 8 שעות, בסביבה בה העובד נחשף לפעולה המזיקה של אמוניום הידרוקסיד.

תגובתיות

בנוסף לפגיעה האפשרית בבריאות כתוצאה מחשיפה לאמוניום הידרוקסיד, ישנם אמצעי זהירות נוספים שיש לקחת בחשבון בעת ​​העבודה עם החומר.

-אמוניום הידרוקסיד יכול להגיב עם מתכות רבות, כגון: כסף, נחושת, עופרת ואבץ. זה מגיב גם עם מלחי מתכות אלה ליצירת תרכובות נפץ ומשחררים גז מימן; וזה בתורו דליק ונפיץ.

זה יכול להגיב באלימות עם חומצות חזקות, למשל: חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית וחומצה חנקתית. זה גם מגיב באותה צורה עם דימתיל סולפט והלוגנים.

-מגיבים עם בסיסים חזקים, כגון נתרן הידרוקסיד ואשלגן הידרוקסיד, מייצרים אמוניה גזי. זה יכול להיות מאומת על ידי התבוננות שיווי המשקל בתמיסה, שבו התוספת של OH ^- יונים מסיט את שיווי המשקל כדי ההיווצרות של NH ₃ .

אין להשתמש במתכות נחושת ואלומיניום, כמו גם מתכות מגולוונות אחרות בעת הטיפול באמוניום הידרוקסיד, בגלל פעולתה המאכלת עליהן.

יישומים

באוכל

-משמש כתוסף למזונות רבים בהם הוא משמש כחומר מחלחל, בקרת pH וסוכן גימור למשטח המזון.

רשימת המאכלים שבהם משתמשים באמוניום הידרוקסיד היא רחבה וכוללת מאפים, גבינות, שוקולדים, סוכריות ופודינגים.

-אמוניום הידרוקסיד מסווג כחומר לא מזיק על ידי ה- FDA לעיבוד מזון, כל עוד מקפידים על התקנים הקבועים.

במוצרי בשר הוא משמש כחומר אנטי מיקרוביאלי, היכול לחסל חיידקים כמו E. coli ולהפחית אותו לרמות בלתי ניתנות לגילוי. החיידקים נמצאים במעיים של בקר, מסתגלים לסביבה החומצית. על ידי ויסות החומציות, אמוניום הידרוקסיד מעכב את צמיחת החיידקים.

תוֹרַת הָרִפּוּי

-אמוניום הידרוקסיד מספר שימושים טיפוליים, כולל:

-הפתרון של 10% משמש כממריץ לרפלקס הנשימה

מבחינה חיצונית הוא משמש לעור לטיפול בעקיצות ועקיצות חרקים. -הוא פועל במערכת העיכול כחומר נוגדי חומצה וגורם, כלומר הוא מסייע לחיסול הגזים.

בנוסף, הוא משמש כמעין גומי אקטואלי לכאבי שרירים ושלד חריפים וכרוניים. כתוצאה מהפעולה הגולמית של אמוניום הידרוקסיד, יש עלייה מקומית בזרימת הדם, אדמומיות וגירויים.

תעשייתי ושונה

זה פועל להפחתת NOx (גזים מאוד תגוביים כמו תחמוצת החנקן (NO) וחנקן דו חמצני (NO ₂ )) לפליטת סוללות והפחתת NOx בפליטות הארובות.

-הוא משמש ככלי פלסטנט; תוסף לצבעים ולטיפול במשטחים.

מגדילה את נקבוביות השיער ומאפשרת לפיגמנטים של הצבע לחדירה גדולה יותר, אשר משיגה גימור טוב יותר.

-אמוניום הידרוקסיד משמש כחומר אנטי מיקרוביאלי לטיפול בשפכים. בנוסף, זה מעורב בסינתזה של כלורמין. חומר זה ממלא פונקציה הדומה לכלור בטיהור מי בריכת השחייה, ובעל היתרון בכך שהוא פחות רעיל.

זה משמש כמעכב קורוזיה בתהליך זיקוק הנפט.

-משמש כחומר ניקוי במוצרים תעשייתיים ומסחריים שונים ומשמשים במשטחים שונים, כולל: נירוסטה, חרסינה, זכוכית ותנור.

בנוסף זה משמש לייצור חומרי ניקוי, סבונים, תרופות ודיו.

בחקלאות

למרות שהוא אינו מנוהל ישירות כדשן, אמוניום הידרוקסיד עושה זאת. אמוניה מיוצרת מחנקן אטמוספרי בשיטת הבר-בוש ומובלת בקירור מתחת לנקודת הרתיחה (-33 מעלות צלזיוס) למקומות השימוש בהם.

האמוניה בלחץ מוזרקת, בצורה של אדים, לאדמה בה היא מגיבה מייד עם המים האדפיים ועוברת לצורת אמוניה (NH ₄ ⁺ ), שנשמרת באתרי החלפת הקטיונים של האדמה. בנוסף, מיוצר אמוניום הידרוקסיד. תרכובות אלה מהוות מקור לחנקן.

יחד עם זרחן ואשלגן, החנקן מהווה את שלישת החומרים המזינים העיקריים הצמחיים החיוניים לגדילתם.

הפניות

1. Ganong, WF (2002). פיזיולוגיה רפואית. מהדורה 19. מדריך עריכה מודרני.
2. AD Fortes, JP Brodholt, IG Wood ול. Vocadlo. (2001). הדמיית Ab initio של אמוניה מונוהידראט (NH ₃ ∙ H ₂ O) ו אמוניום הידרוקסיד (NH ₄ OH). המכון האמריקני לפיזיקה. J. Chem. Phys., כרך 115, מס '15, 15.
3. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (6 בפברואר 2017). עובדות אמוניום הידרוקסיד. התאושש מ: thoughtco.com
4. קבוצת פוצ'קה. (2015). אמוניום הידרוקסיד. pochteca.com.mx
5. NJ בריאות. (sf). גיליון עובדות על חומרים מסוכנים: אמוניום הידרוקסיד. . התאושש מ: nj.gov
6. לומד כימיה. (2018). אמוניום הידרוקסיד. התאושש מ: chemistrylearner.com
7. PubChem. (2018). אמוניום הידרוקסיד. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov