Ammonium

Ammoniumion
Illustrasjonsbilde av artikkelen Ammonium
Representasjon av ammoniumionen
Identifikasjon
N o CAS 14798-03-9
PubChem 223
SMIL N (H) (H) (H) H
PubChem , 3D-visning
InChI InChI: 3D-visning
InChI = 1S / H3N / h1H3 / p + 1
InChIKey:
QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O
Kjemiske egenskaper
Brute formel H 4 NNH 4+
Molarmasse 18,0385 ± 0,0005  g / mol
H 22,35%, N 77,65%,
pKa 9,25 ved 25  ° C
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt.

Den ammonium ion av det urene formel N H- 4 + er et polyatomiske ion med en positiv elektrisk ladning. Denne polyatomiske kationen har en tetraederstruktur, hvor nitrogenatomet N okkuperer sentrum og de fire hydrogenatomene okkuperer ekvivalente hjørner av tetraederet . Den oppnås ved protonering av ammoniakk (NH 3 ); det presenteres noen ganger som et ionisert ammoniakkmolekyl .

Ammoniumion er til stede i mange rengjørings- og desinfiserende produkter, og begynner med ammoniakk . Før oppdagelsen av den virkelige strukturen av kjemikere, var den analog av et alkalimetall eller et alkali . Derav for eksempel betegnelsen av flyktig alkali av ammoniakk. Bruken er eldgammel, den er til stede i sal ammoniakk NH 4 Cl, Er at den naturlige minerallegemet salmiac . Det er også til stede i ammoniumsulfid (NH 4 ) 2 S, et gammelt reagens verdsatt av kjemisk analyse .

Tilfelle av vandige løsninger

Å oppløse NH 4 + i vann tilsvarer følgende ligning:

.

Mens fremstillingen av en vandig løsning av ammonium- hydroksid ( ammoniakk ) er:

.

Disse er reaksjoner syre-base , hvorfra syre / base-paret følgende: .

Dette paret har en surhetskonstant Ka = 5,62 × 10 -10  ; vi sier derfor at syredissosiasjonskonstanten til NH 4 +er p K a = 9,25. I vann dissosierer ammoniakk seg og danner en ionisk løsning som leder elektrisitet .

Generell sak

Generelt sett har vi:

Dette er en reversibel reaksjon, som danner den meget svake Brönsted ammoniumsyren. Nivået av dannet ammonium avhenger av pH hvis man jobber i oppløsning. Hvis man arbeider med ammoniakkdamp, kan den reagere med HCl for å danne komplekset .

Ammonium danner ofte et salt med et anion . De fleste ammoniumsalter er oppløselige i vann.

Koblinger med aminer

Hvert atom av hydrogen, ammonium-ion kan være substituert "  substituert  " med en gruppe alkyl- eller annen organisk gruppe som består av karbonkjeder eller andre substituenter for å danne en ionet substituert ammonium , "  ammonium-ion  " eller ioner ammonium "  Primær  ", "  sekundær  ", "  tertiær  " eller "  kvaternær  " (avhengig av antall substituerte hydrogenatomer).
Disse ionene er konjugatsyrene av aminer , bortsett fra kvaternære ammonium som ikke kan gi opp proton . Bortsett fra kvaternært ammonium, eksisterer de i likevekt med sine erstattede aminer, avhengig av pH.

Formelen er av typen N + R 4, hvor ett eller flere hydrogenatomer er erstattet av en organisk radikal (gruppe representert med symbolet R).

Et eksempel på en reaksjon for dannelse av et ammoniumion er det mellom dimetylamin , (CH 3 ) 2- NH, Og en syre, under dannelse av dimetylammonium- kation , (CH 3 ) 2 NH 2 + :

Dimetylammonium-dannelse-2D.png

Den kvartære ammonium-kationet har fire organiske grupper bundet til nitrogenatom (N).
De har ikke lenger et hydrogenatom bundet til nitrogenatomet som kan spille rollen som base, og er derfor permanent ladet.
Disse kationene, som tetra-n-butylammonium- kationen , brukes noen ganger for å erstatte natrium- eller kaliumioner for å øke løseligheten av en forbindelse i alle organiske løsningsmidler, i henhold til HSAB-prinsippet , noe som gir dem en viktig toksikologisk og økotoksikologisk . Av samme grunn brukes de også som faseoverføringskatalysatorer .

Ammoniumsalter og ammoniakk bør ikke brukes i svømmebassenger, da de kan danne nitrogentriklorid (NCl 3) med klor . Hydrogenene fra ammoniumsalter og primære (eksempel: urea ) eller sekundære amider kan også erstattes med klor.

Syre-base par

Hoved syre-base par
Syre-base par Syre Basert
ammoniumion / ammoniakk NH 4 + NH 3
metylammonium / metylamin ione CH 3 NH 3 + CH 3 NH 2
dimetylammoniumacetat / dimetylamin ione (CH 3 ) 2 NH 2 + (CH 3 ) 2- NH
trimetylammonium / trimetylamin ione (CH 3 ) 3- NH + (CH 3 ) 3 N
substituert ammoniumion / substituert amin N + R 4 NR 3

Syre-base halvligning

Det aktuelle syre-baseparet er:

Syre-base halvligningen er derfor:

Solvation Acid / Base Equation

Syre-base halvligninger er:

Syre-base fortynningsligningen er derfor:

Mer enkelt:

Derav syre-base oppløsningsligningen:

Kjemi

Ammoniumionet genereres ved reaksjon av ammoniakk (en sterk base) med en Brønsted-syre ( protondonorer ):

H + +: NH 3→ NH 4+ .

Det frie elektronparet til nitrogenatomet i ammoniakk er vist som et par prikker. Dette elektronparet danner bindingen med et proton (H + ).

Ammoniumion er en relativt svak konjugert syre, som reagerer med Brønsted-baser for å gå tilbake til tilstanden til et uladet ammoniakkmolekyl:

NH 4+ +: B → HB + + NH 3.

Når ammoniakk er oppløst i vann, reagerer en betydelig mengde av det med vannets hydroniumion for å gi ammoniumioner  :

H 3 O+ + NH 3→ H 2 O+ NH 4+ .

Hastigheten av ammoniakk omgjort til ammoniumion avhenger av pH i løsningen. Hvis pH er lav (dvs. det er en høy konsentrasjon av hydroniumioner), vil endringene balansere og produsere en større omdannelse av ammoniakk (ved protonering) til ammoniumioner. Hvis tvert imot pH er høy (konsentrasjonen av hydro-ioner er lav), oppnås likevekt med innfanging av protoner fra ammoniumionen av hydroksidionene, og genererer ammoniakk.

Dannelse av ammoniumforbindelser kan også forekomme i dampfasen, for eksempel når ammoniakkdamp kommer i kontakt med hydrogenkloriddamp (HCl), en hvit sky i form av ammoniumklorid som til slutt vil legge seg i et tynt hvitt lag på overflatene .

Ammonium- kationer som ser ut som alkalimetall -ioner slik som de av natrium , Na + , eller kalium , K + , og kan finnes i salter som ammoniumbikarbonat, ammonium- klorid , eller ammonium- nitrat .

De fleste enkle ammoniumsalter er veldig oppløselige i vann.

Disse ammoniumionene er av stor betydning i kjemi fordi:

Tilkoblinger

I ammoniumion danner nitrogenatomet fire kovalente bindinger (inkludert en koordinerende kovalent binding), i stedet for tre som i ammoniakk , og danner en struktur som er isoelektronisk (elektronisk lik) til et metanmolekyl .

Merknader og referanser

  1. (in) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press ,2009, 90 th  ed. , 2804  s. , innbundet ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
  2. beregnede molekylmasse fra atomvekter av elementene 2007  "www.chem.qmul.ac.uk .
  3. (en) Pseudo-binære forbindelser
  4. (no) VIAS Encyclopedia: Ammonium Salts

Se også

Relaterte artikler

Bibliografi

Eksterne linker