अमोनियम आयन एक धनात्मक आवेश वाले polyatomic कटियन जिसका रासायनिक सूत्र है राष्ट्रीय राजमार्ग है 4 + । अणु समतल नहीं है, लेकिन टेट्राहेड्रॉन के आकार का है। चार हाइड्रोजन परमाणु चार कोनों को बनाते हैं।
अमोनिया नाइट्रोजन में एक बिना प्रोटॉन (लेविस बेस) को स्वीकार करने में सक्षम अनियोजित इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी है, इसलिए अमोनियम आयन प्रतिक्रिया के अनुसार अमोनिया के प्रोटॉन द्वारा बनता है: एनएच 3 + एच + → एनएच 4 +
चित्र 1: अमोनियम आयन की संरचना।
अमोनियम नाम को प्रतिस्थापित अमाइन या प्रतिस्थापित अमोनियम उद्धरणों के लिए भी दिया जाता है। उदाहरण के लिए, मिथाइलमोनियम क्लोराइड सूत्र सीएच 3 एनएच 4 सीएल का एक आयनिक नमक है जहां क्लोराइड आयन एक मिथाइलमाइन से जुड़ा होता है।
अमोनियम आयन में भारी क्षार धातुओं के समान गुण हैं और अक्सर इसे एक करीबी रिश्तेदार माना जाता है। अमोनियम से बहुत उच्च दबाव पर धातु की तरह व्यवहार करने की उम्मीद की जाती है, जैसे कि यूरेनस और नेपच्यून जैसे गैस विशाल ग्रहों के अंदर।
अमोनियम आयन मानव शरीर में प्रोटीन संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। संक्षेप में, सभी जीवित चीजों को प्रोटीन की आवश्यकता होती है, जो लगभग 20 विभिन्न अमीनो एसिड से बने होते हैं। जबकि पौधे और सूक्ष्मजीव वातावरण में नाइट्रोजन से अधिकांश अमीनो एसिड को संश्लेषित कर सकते हैं, जानवर नहीं कर सकते।
मनुष्यों के लिए, कुछ अमीनो एसिड को बिल्कुल भी संश्लेषित नहीं किया जा सकता है और उन्हें आवश्यक अमीनो एसिड के रूप में सेवन किया जाना चाहिए।
अन्य अमीनो एसिड, हालांकि, अमोनिया आयनों की मदद से जठरांत्र संबंधी मार्ग में सूक्ष्मजीवों द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। इस प्रकार, यह अणु नाइट्रोजन चक्र और प्रोटीन संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण व्यक्ति है।
गुण
घुलनशीलता और आणविक भार
अमोनियम आयन का आणविक भार 18.039 ग्राम / मोल और 10.2 मिलीग्राम / मिली पानी की घुलनशीलता है (नेशनल सेंटर फॉर बायोटेक्नोलॉजी इन्फॉर्मेशन, 2017)। पानी में अमोनिया घोलने से प्रतिक्रिया के अनुसार अमोनियम आयन बनता है:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
यह समाधान के पीएच (रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री, 2015) को बढ़ाकर मध्यम में हाइड्रॉक्सिल एकाग्रता को बढ़ाता है।
एसिड बेस गुण
अमोनियम आयन में 9.25 का pKb होता है। इसका मतलब यह है कि इस मान से अधिक पीएच में यह एक एसिड व्यवहार होगा और कम पीएच में इसका मूल व्यवहार होगा।
उदाहरण के लिए, जब एसिटिक एसिड (pKa = 4.76) में अमोनिया को भंग करते हुए, नाइट्रोजन की मुक्त इलेक्ट्रॉन जोड़ी माध्यम से एक प्रोटॉन लेती है, जिससे समीकरण के अनुसार हाइड्रोक्साइड आयनों की एकाग्रता बढ़ जाती है:
एनएच 3 + सीएच 3 COOH ⇌ एनएच 4 + + सीएच 3 सीओओ -
हालांकि, सोडियम हाइड्रॉक्साइड (pKa = 14.93) जैसे मजबूत आधार की उपस्थिति में, अमोनियम आयन प्रतिक्रिया के अनुसार एक प्रोटॉन को माध्यम तक पहुंचाता है:
NH 4 + + NaOH 3 NH 3 + Na + + H 2 O
निष्कर्ष में, 9.25 से कम पीएच में, नाइट्रोजन को प्रोटॉन किया जाएगा, जबकि पीएच मान से अधिक होने पर इसे हटा दिया जाएगा। अनुमापन घटता को समझने और अमीनो एसिड जैसे पदार्थों के व्यवहार को समझने में इसका अत्यधिक महत्व है।
अमोनियम लवण
अमोनिया के सबसे विशिष्ट गुणों में से एक इसकी प्रतिक्रिया के आधार पर लवण बनाने के लिए एसिड के साथ सीधे संयोजन करने की शक्ति है:
एनएच 3 + एचएक्स → एनएच 4 एक्स
इस प्रकार, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ यह अमोनियम क्लोराइड (NH 4 Cl) बनाता है; नाइट्रिक एसिड के साथ, अमोनियम नाइट्रेट (NH 4 NO 3), कार्बोनिक एसिड के साथ यह अमोनियम कार्बोनेट ((NH 4) 2 CO 3) आदि का निर्माण करेगा।
यह दिखाया गया है कि पूरी तरह से सूखा अमोनिया पूरी तरह से सूखे हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ गठबंधन नहीं करेगा, प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक नमी (VIAS विश्वकोश, 2004)।
अधिकांश साधारण अमोनियम लवण पानी में बहुत घुलनशील होते हैं। एक अपवाद अमोनियम हेक्साक्लोरोप्लेटिनेट है, जिसके गठन को अमोनियम के परीक्षण के रूप में उपयोग किया जाता है। अमोनियम नाइट्रेट और विशेष रूप से पर्क्लोरेट के लवण अत्यधिक विस्फोटक हैं, इन मामलों में अमोनियम कम करने वाला एजेंट है।
एक असामान्य प्रक्रिया में, अमोनियम आयन एक अमलगम बनाते हैं। ऐसी प्रजातियों को पारा कैथोड का उपयोग करके अमोनियम समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा तैयार किया जाता है। यह अमलगम अंततः अमोनिया और हाइड्रोजन (जॉनसन, 2014) को छोड़ने के लिए टूट जाता है।
सबसे आम अमोनियम लवणों में से एक अमोनियम हाइड्रॉक्साइड है, जो पानी में बस अमोनिया है। यह यौगिक बहुत आम है और पर्यावरण में (हवा, पानी और मिट्टी में) और मनुष्यों सहित सभी पौधों और जानवरों में पाया जाता है।
अनुप्रयोग
अमोनियम कई पौधों की प्रजातियों के लिए नाइट्रोजन का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, खासकर जो हाइपोक्सिक मिट्टी में उगते हैं। हालांकि, यह अधिकांश फसल प्रजातियों के लिए भी विषाक्त है और शायद ही कभी एकमात्र नाइट्रोजन स्रोत (डेटाबेस, मानव चयापचय, 2017) के रूप में लागू किया जाता है।
मृत बायोमास में प्रोटीन के लिए बाध्य नाइट्रोजन (एन), सूक्ष्मजीवों द्वारा सेवन किया जाता है और अमोनियम आयनों (एनएच 4 +) में परिवर्तित हो जाता है जिसे सीधे पौधों की जड़ों (जैसे चावल) द्वारा अवशोषित किया जा सकता है।
अमोनियम आयन आमतौर पर नाइट्रोसोमेनस बैक्टीरिया द्वारा नाइट्राइट आयनों (NO2-) में परिवर्तित होते हैं, इसके बाद नाइट्रोबैक्टर बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रेट (NO3-) में एक दूसरा रूपांतरण होता है।
कृषि में प्रयुक्त नाइट्रोजन के तीन प्रमुख स्रोत यूरिया, अमोनियम और नाइट्रेट हैं। नाइट्रेट के लिए अमोनियम के जैविक ऑक्सीकरण को नाइट्रिफिकेशन के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया में कई चरण शामिल हैं और एरोबिक, ऑटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया की निगरानी करके मध्यस्थता की जाती है।
बाढ़ वाली मिट्टी में, NH4 + का ऑक्सीकरण प्रतिबंधित है। यूरिया एंजाइम यूरिया या रासायनिक रूप से अमोनिया और CO2 से हाइड्रोलाइज्ड होकर टूट जाता है।
अमोनियम चरण में, अमोनिया को अमोनियम आयन (NH4 +) में बैक्टीरिया को परिवर्तित करके परिवर्तित किया जाता है। अगले चरण में अमोनियम को नाइट्रेटिंग बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रेट (नाइट्रिफिकेशन) में परिवर्तित किया जाता है।
नाइट्रोजन का यह अत्यधिक मोबाइल रूप सबसे अधिक पौधे की जड़ों, साथ ही साथ मिट्टी में सूक्ष्मजीवों द्वारा अवशोषित किया जाता है।
नाइट्रोजन चक्र को बंद करने के लिए, वायुमंडल में नाइट्रोजन गैस को Rhizobium बैक्टीरिया द्वारा बायोमास नाइट्रोजन में परिवर्तित किया जाता है जो कि फलियां (जैसे अल्फला, मटर और सेम) और फलियां (बिल्डर की तरह) के मूल ऊतकों में रहते हैं। और सायनोबैक्टीरिया और एज़ोटोबैक्टर (स्पोसिटो, 2011) द्वारा।
अमोनियम (NH4 +) के माध्यम से, जलीय पौधे नाइट्रोजन को प्रोटीन, अमीनो एसिड और अन्य अणुओं में अवशोषित और शामिल कर सकते हैं। अमोनिया की उच्च सांद्रता शैवाल और जलीय पौधों की वृद्धि को बढ़ा सकती है।
अमोनियम हाइड्रॉक्साइड और अन्य अमोनियम लवण खाद्य प्रसंस्करण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। खाद्य और औषधि प्रशासन (एफडीए) के नियमों में कहा गया है कि अमोनियम हाइड्रॉक्साइड एक खमीर एजेंट, पीएच नियंत्रण एजेंट और परिष्करण एजेंट के रूप में सुरक्षित ("आमतौर पर सुरक्षित रूप में मान्यता प्राप्त है" या जीआरएएस) है। भोजन में सतही।
खाद्य पदार्थों की सूची जिसमें अमोनियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग प्रत्यक्ष खाद्य योज्य के रूप में किया जाता है, व्यापक है और इसमें पके हुए सामान, चीज, चॉकलेट, अन्य कन्फेक्शनरी उत्पाद (जैसे कैंडी), और पुडिंग शामिल हैं। अमोनियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग मांस उत्पादों में रोगाणुरोधी एजेंट के रूप में भी किया जाता है।
अन्य रूपों (जैसे अमोनियम सल्फेट, अमोनियम एल्गिनेट) में अमोनिया का उपयोग मसालों, सोया प्रोटीन आइसोलेट्स, स्नैक्स, जैम और जेली, और गैर-मादक पेय (PNA पोटेशियम नाइट्रेट एसोसिएशन, 2016) में किया जाता है।
अमोनिया माप का उपयोग RAMBO परीक्षण में किया जाता है, विशेष रूप से एसिडोसिस के कारण का निदान करने में उपयोगी होता है (टेस्ट ID: RAMBO अमोनियम, रैंडम, मूत्र, एसएफ)। गुर्दे अम्ल उत्सर्जन और प्रणालीगत अम्ल-क्षार संतुलन को नियंत्रित करता है।
मूत्र में अमोनिया की मात्रा बदलना गुर्दे के लिए ऐसा करने का एक महत्वपूर्ण तरीका है। मूत्र में अमोनिया के स्तर को मापने से रोगियों में एसिड-बेस बैलेंस की गड़बड़ी के कारण के बारे में जानकारी मिल सकती है।
मूत्र में अमोनिया का स्तर किसी दिए गए रोगी में दैनिक एसिड उत्पादन के बारे में बहुत सारी जानकारी प्रदान कर सकता है। चूँकि किसी व्यक्ति के एसिड का अधिकांश भार अंतर्ग्रहण प्रोटीन से आता है, मूत्र में अमोनिया की मात्रा आहार प्रोटीन के सेवन का एक अच्छा संकेतक है।
गुर्दे की पथरी के रोगियों के निदान और उपचार के लिए मूत्र अमोनिया माप विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है:
- मूत्र में अमोनिया का उच्च स्तर और एक कम मूत्र पीएच, चल रहे गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल नुकसान का सुझाव देता है। इन रोगियों को यूरिक एसिड और कैल्शियम ऑक्सालेट पत्थरों के लिए खतरा है।
- मूत्र में थोड़ा अमोनिया और उच्च मूत्र पीएच गुर्दे ट्यूबलर एसिडोसिस का सुझाव देता है। इन रोगियों को कैल्शियम फॉस्फेट पत्थरों के लिए खतरा है।
- कैल्शियम ऑक्सालेट और कैल्शियम फॉस्फेट पत्थरों वाले मरीजों को अक्सर मूत्र साइट्रेट (कैल्शियम ऑक्सालेट और कैल्शियम फॉस्फेट क्रिस्टल की वृद्धि का एक प्राकृतिक अवरोधक) को बढ़ाने के लिए साइट्रेट के साथ इलाज किया जाता है।
हालांकि, चूंकि साइट्रेट को बाइकार्बोनेट (एक आधार) के लिए चयापचय किया जाता है, इसलिए यह दवा मूत्र के पीएच को भी बढ़ा सकती है। यदि साइट्रेट उपचार के साथ मूत्र पीएच बहुत अधिक है, तो अनजाने में कैल्शियम फॉस्फेट पत्थरों का खतरा बढ़ सकता है।
अमोनिया के लिए मूत्र की निगरानी करना साइट्रेट खुराक को टाइट करने और इस समस्या से बचने का एक तरीका है। साइट्रेट की एक अच्छी शुरुआती खुराक मूत्र में आधा अमोनियम उत्सर्जन है (प्रत्येक के mEq में)।
मूत्र अमोनियम, साइट्रेट और पीएच मान पर इस खुराक के प्रभाव की निगरानी की जा सकती है और प्रतिक्रिया के आधार पर साइट्रेट खुराक को समायोजित किया जा सकता है। मूत्र अमोनिया में गिरावट से संकेत मिलता है कि क्या वर्तमान साइट्रेट आंशिक रूप से (लेकिन पूरी तरह से नहीं) उस रोगी के दैनिक एसिड लोड को ऑफसेट करता है।
संदर्भ
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