AMMONIUMHYDROXIDE: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

Het ammoniumhydroxide is een verbinding met molecuulformule NH ₄ OH of H ₅ NO geproduceerd door het oplossen van gas ammoniak (NH ₃ ) in water. Om deze reden wordt het ammoniakwater of vloeibare ammoniak genoemd.

Het is een kleurloze vloeistof met een zeer intense en scherpe geur, die niet isoleerbaar is. Deze eigenschappen zijn direct gerelateerd aan de concentratie NH ₃ opgelost in het water; concentratie die in feite, als gas, enorme hoeveelheden ervan kan omvatten opgelost in een kleine hoeveelheid water.

Bron: Gabriel Bolívar

Een aanzienlijk klein deel van deze waterige oplossingen bestaat uit de NH ₄ ⁺ -kationen en de OH ^- anionen . Anderzijds kan in zeer verdunde oplossingen of in bevroren vaste stoffen bij zeer lage temperaturen ammoniak worden aangetroffen in de vorm van hydraten, zoals: NH ₃ ∙ H ₂ O, 2NH ₃ ∙ H ₂ O en NH ₃ ∙ 2H ₂ O.

Het is een merkwaardig feit dat de wolken van Jupiter bestaan ​​uit verdunde oplossingen van ammoniumhydroxide. De Galileo-ruimtesonde kon echter geen water vinden in de wolken van de planeet, wat zou worden verwacht vanwege de kennis die we hebben over de vorming van ammoniumhydroxide; dat wil zeggen, ze zijn volledig watervrij NH ₄ OH kristallen .

Het ammoniumion (NH ₄ ⁺ ) wordt geproduceerd in het tubulaire lumen van de nier door de vereniging van ammoniak en waterstof, uitgescheiden door de tubulaire niercellen. Ook wordt ammonium geproduceerd in niertubulaire cellen tijdens het proces van omzetting van glutamine in glutamaat, en op zijn beurt bij de omzetting van glutamaat in α-ketoglutaraat.

Ammoniak wordt industrieel geproduceerd volgens de Haber-Bosch-methode, waarbij stikstof- en waterstofgassen worden omgezet; met behulp van ferri-ionen, aluminiumoxide en kaliumoxide als katalysatoren. De reactie wordt uitgevoerd bij hoge drukken (150 - 300 atmosfeer) en hoge temperaturen (400 - 500 ºC), met een opbrengst van 10-20%.

Ammoniak wordt geproduceerd in de reactie, die bij oxidatie nitrieten en nitraten produceert. Deze zijn essentieel bij het verkrijgen van salpeterzuur en meststoffen zoals ammoniumnitraat.

Chemische structuur

Zoals de definitie aangeeft, bestaat ammoniumhydroxide uit een waterige oplossing van ammoniakgas. Daarom is er in de vloeistof geen andere gedefinieerde structuur dan die van een willekeurige rangschikking van NH ₄ ⁺ en OH ^- ionen gesolvateerd door watermoleculen.

Ammonium- en hydroxylionen zijn producten van een hydrolyse-evenwicht in ammoniak, dus het is gebruikelijk dat deze oplossingen een penetrante geur hebben:

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

Volgens de chemische vergelijking zou een sterke afname van de waterconcentratie het evenwicht verschuiven naar de vorming van meer ammoniak; dat wil zeggen, terwijl het ammoniumhydroxide wordt verwarmd, zullen ammoniakdampen vrijkomen.

Om deze reden slagen de NH ₄ ⁺ en OH ^- ionen er niet in om onder aardse omstandigheden een kristal te vormen, wat betekent dat de vaste basis NH ₄ OH niet bestaat.

Deze vaste stof mag alleen bestaan ​​uit elektrostatisch op elkaar inwerkende ionen (zoals te zien in de afbeelding).

Ammoniak-ijs

Onder temperaturen ver onder 0 ° C, en omgeven door enorme drukken, zoals die heerst in de kernen van bevroren manen, bevriezen ammoniak en water. Daarbij kristalliseren ze tot een vast mengsel met verschillende stoichiometrische verhoudingen, waarvan de eenvoudigste NH ₃ ∙ H ₂ O: ammoniakmonohydraat is.

NH ₃ ∙ H ₂ O en NH ₃ ∙ 2H ₂ O zijn ammoniakijs, aangezien de vaste stof bestaat uit een kristallijne opstelling van water- en ammoniakmoleculen die zijn verbonden door waterstofbruggen.

Gegeven een verandering in T en P, volgens computationele studies die alle fysische variabelen en hun effecten op dit ijs simuleren, vindt er een overgang plaats van een NH ₃ ∙ nH ₂ O-fase naar een NH ₄ OH- fase .

Daarom kan NH ₄ OH alleen onder deze extreme omstandigheden bestaan ​​als een product van protonering in ijs tussen NH ₃ en H ₂ O:

NH ₃ (s) + H ₂ O (s) <=> NH ₄ OH (s)

Merk op dat deze keer, in tegenstelling tot ammoniakhydrolyse, de betrokken soorten zich in een vaste fase bevinden. Een ammoniakijs dat zout wordt zonder dat er ammoniak vrijkomt.

Fysische en chemische eigenschappen

Moleculaire formule

NH ₄ OH of H ₅ NO

Molecuulgewicht

35,046 g / mol

Verschijning

Het is een kleurloze vloeistof.

Concentratie

Tot ongeveer 30% (voor NH ₄ ⁺ en OH ^- ionen ).

Geur

Zeer sterk en scherp.

Smaak

Acre.

Drempelwaarde

34 ppm voor niet-specifieke detectie.

Kookpunt

38 ° C (25%).

Oplosbaarheid

Het bestaat alleen in waterige oplossing.

Oplosbaarheid in water

Mengbaar in onbeperkte verhoudingen.

Dichtheid

0,90 g / cm ³ bij 25 ° C.

Dampdichtheid

Ten opzichte van lucht genomen als eenheid: 0,6. Dat wil zeggen, het is minder dicht dan lucht. Echter, de gerapporteerde waarde logisch verwijst naar ammoniak als gas, niet waterige oplossingen of NH ₄ OH.

Dampdruk

2160 mmHg bij 25 ° C.

Corrosieve werking

Het is in staat zink en koper op te lossen.

pH

11,6 (1N oplossing); 11,1 (0,1 N oplossing ) en 10,6 (0,01 N oplossing).

Dissociatieconstante

pKb = 4.767; Kb = 1,71 x ^10-5 bij 20 ºC

pKb = 4.751; Kb = 1.774 x ^10-5 bij 25 º C.

Door de temperatuur te verhogen, wordt de basiciteit van ammoniumhydroxide vrijwel onmerkbaar verhoogd.

Nomenclatuur

Wat zijn alle gangbare en officiële namen voor NH ₄ OH? Volgens wat is vastgesteld door de IUPAC, is de naam ammoniumhydroxide omdat het het hydroxylanion bevat.

Ammonium is vanwege zijn +1 lading eenwaardig, dus volgens de Stock-nomenclatuur wordt het genoemd als: ammoniumhydroxide (I).

Hoewel het gebruik van de term ammoniumhydroxide technisch onjuist is, omdat de verbinding niet isoleerbaar is (althans niet op aarde, zoals in detail uitgelegd in de eerste sectie).

Ook wordt ammoniumhydroxide ammoniakwater en vloeibare ammoniak genoemd.

Oplosbaarheid

NH ₄ OH bestaat niet als zout in terrestrische omstandigheden, er kan niet worden geschat hoe oplosbaar het is in verschillende oplosmiddelen.

Het zou echter worden verwacht zeer oplosbaar in water te zijn, aangezien de ontbinding ervan enorme hoeveelheden NH zou vrijgeven ₃ . Theoretisch zou het een geweldige manier zijn om ammoniak op te slaan en te vervoeren.

In andere oplosmiddelen die waterstofbruggen kunnen accepteren, zoals alcoholen en aminen, kan worden verwacht dat het ook daarin zeer oplosbaar is. Hier is het NH ₄ ⁺ -kation een donor van een waterstofbinding, en het OH ^- dient als beide.

Voorbeelden van deze interacties met methanol zijn: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ en HO ^- - HOCH ₃ (OHCH ₃ geeft aan dat de zuurstof de waterstofbinding ontvangt, niet dat de methylgroep is gekoppeld aan de H).

Risico's

-Contact met de ogen veroorzaakt irritatie die kan leiden tot oogletsel.

-Het is bijtend. Daarom kan het bij contact met de huid irritatie veroorzaken en bij hoge concentraties van het reagens, brandwonden op de huid veroorzaken. Herhaaldelijk contact van ammoniumhydroxide met de huid kan ervoor zorgen dat de huid droog, jeukend en rood wordt (dermatitis).

- Inademing van ammoniumhydroxidespray kan acute irritatie van de luchtwegen veroorzaken, gekenmerkt door verstikking, hoesten of kortademigheid. Langdurige of herhaalde blootstelling aan de stof kan leiden tot terugkerende infecties van de bronchiën. Ook kan het inademen van ammoniumhydroxide irritatie van de longen veroorzaken.

- Blootstelling aan hoge concentraties ammoniumhydroxide kan een medisch noodgeval zijn, aangezien vochtophoping in de longen (longoedeem) kan optreden.

-De concentratie van 25 ppm is als blootstellingsgrens genomen in een 8-urige ploegendienst in een omgeving waar de werknemer wordt blootgesteld aan de schadelijke werking van ammoniumhydroxide.

Reactiviteit

- Naast de mogelijke gezondheidsschade door blootstelling aan ammoniumhydroxide, zijn er nog andere voorzorgsmaatregelen waarmee bij het werken met de stof rekening moet worden gehouden.

-Ammoniumhydroxide kan reageren met veel metalen, zoals: zilver, koper, lood en zink. Het reageert ook met de zouten van deze metalen om explosieve verbindingen te vormen en waterstofgas vrij te geven; die op zijn beurt brandbaar en explosief is.

-Het kan heftig reageren met sterke zuren, bijvoorbeeld: zoutzuur, zwavelzuur en salpeterzuur. Het reageert ook op dezelfde manier met dimethylsulfaat en halogenen.

-Reageert met sterke basen, zoals natriumhydroxide en kaliumhydroxide, waarbij gasvormige ammoniak wordt geproduceerd. Dit kan worden geverifieerd door het evenwicht in oplossing te observeren, waarbij de toevoeging van OH ^- ionen het evenwicht verschuift naar de vorming van NH ₃ .

-Koper en aluminium metalen, evenals andere gegalvaniseerde metalen, mogen niet worden gebruikt bij het hanteren van ammoniumhydroxide, vanwege de corrosieve werking ervan.

Toepassingen

In eten

-Het wordt gebruikt als additief in veel voedingsmiddelen waarin het werkt als rijsmiddel, pH-regeling en afwerkingsmiddel voor het voedseloppervlak.

-De lijst met voedingsmiddelen waarin ammoniumhydroxide wordt gebruikt, is uitgebreid en omvat gebak, kazen, chocolaatjes, snoep en pudding.

-Ammoniumhydroxide is door de FDA geclassificeerd als een onschadelijke stof voor voedselverwerking, zolang de vastgestelde normen worden gevolgd.

-In vleesproducten wordt het gebruikt als een antimicrobieel middel, waardoor het bacteriën zoals E. coli kan elimineren, waardoor het tot niet-detecteerbare niveaus wordt teruggebracht. De bacteriën worden aangetroffen in de darmen van runderen en passen zich aan de zure omgeving aan. Door de pH te reguleren, belemmert ammoniumhydroxide de groei van bacteriën.

Therapeutica

-Ammoniumhydroxide heeft verschillende therapeutische toepassingen, waaronder:

-De 10% -oplossing wordt gebruikt om de ademhalingsreflex te stimuleren

-Extern wordt het op de huid gebruikt voor de behandeling van insectenbeten en -beten -Het werkt in het spijsverteringsstelsel als een antacidum en windafdrijvend middel, dat wil zeggen, het helpt gassen te elimineren.

Bovendien wordt het gebruikt als een actuele rubefacient voor acute en chronische musculoskeletale pijn. Als gevolg van de rubefacient werking van ammoniumhydroxide is er een lokale toename van de doorbloeding, roodheid en irritatie.

Industrieel en divers

- Werkt bij de reductie van NOx (zeer reactieve gassen zoals stikstofoxide (NO) en stikstofdioxide (NO ₂ )) voor de uitstoot van accu's en reductie van NOx in de uitstoot van de schoorstenen.

-Het wordt gebruikt als weekmaker; additief voor verven en voor het behandelen van oppervlakken.

-Verhoogt de porositeit van het haar waardoor de kleurstofpigmenten een grotere penetratie hebben, wat een betere afwerking oplevert.

-Ammoniumhydroxide wordt gebruikt als antimicrobieel middel bij de behandeling van afvalwater. Bovendien is het betrokken bij de synthese van chlooramine. Deze stof vervult een vergelijkbare functie als chloor bij de zuivering van zwembadwater, met als voordeel dat het minder giftig is.

-Het wordt gebruikt als corrosieremmer in het olieraffinageproces.

-Het wordt gebruikt als reinigingsmiddel in verschillende industriële en commerciële producten en wordt gebruikt op verschillende oppervlakken, waaronder: roestvrij staal, porselein, glas en oven.

-Bovendien wordt het gebruikt bij de productie van wasmiddelen, zeep, farmaceutische producten en inkten.

In de landbouw

Hoewel het niet rechtstreeks als meststof wordt toegediend, doet ammoniumhydroxide dit wel. Ammoniak wordt geproduceerd uit atmosferische stikstof volgens de Haber-Bosch-methode en wordt gekoeld onder het kookpunt (-33 ºC) naar de gebruiksplaatsen getransporteerd.

De onder druk staande ammoniak wordt in de vorm van damp in de bodem geïnjecteerd, waar het onmiddellijk reageert met het edafische water en overgaat in de vorm van ammoniak (NH ₄ ⁺ ), dat wordt vastgehouden in de kationenuitwisselingsplaatsen van de bodem. Bovendien wordt ammoniumhydroxide geproduceerd. Deze verbindingen zijn een bron van stikstof.

Samen met fosfor en kalium vormt stikstof de triade van de belangrijkste voedingsstoffen voor planten die essentieel zijn voor hun groei.

Referenties

1. Ganong, WF (2002) Medische fysiologie. 19e editie. Redactionele handleiding Moderno.
2. AD Fortes, JP Brodholt, IG Wood en L. Vocadlo. (2001). Ab initio simulatie van ammoniak monohydraat (NH ₃ ∙ H ₂ O) en ammonium hydroxide (NH ₄ OH). American Institute of Physics. J. Chem. Phys., Deel 115, nr. 15, 15.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 februari 2017). Ammoniumhydroxide Feiten. Hersteld van: thoughtco.com
4. Pochteca Group. (2015). Ammoniumhydroxide. pochteca.com.mx
5. NJ Health. (sf). Informatieblad over gevaarlijke stoffen: ammoniumhydroxide. . Hersteld van: nj.gov
6. Scheikunde leerling. (2018). Ammoniumhydroxide. Hersteld van: chemistrylearner.com
7. PubChem. (2018). Ammoniumhydroxide. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov