Structuur, eigenschappen en toepassingen van ammoniumhydroxide

3376
Egbert Haynes

De ammoniumhydroxide is een verbinding met de molecuulformule NH4Oh Oh5NO geproduceerd door het oplossen van ammoniakgas (NH3) 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 kenmerken hebben een directe relatie met de concentratie NH3 opgelost in 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 NH-kationen.4+ en de OH-anionen-. Aan de andere kant kan ammoniak in zeer verdunde oplossingen of in bevroren vaste stoffen bij zeer lage temperaturen worden aangetroffen in de vorm van hydraten, zoals: NH3∙ HtweeOf, 2NH3∙ HtweeO en NH3∙ 2HtweeOF.

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 te verwachten was vanwege de kennis die we hebben over de vorming van ammoniumhydroxide; dat wil zeggen, het zijn NH-kristallen4OH totaal watervrij.

Het ammoniumion (NH4+) wordt geproduceerd in het tubulaire lumen van de nier door de vereniging van ammoniak en waterstof, uitgescheiden door de tubulaire niercellen. Evenzo wordt ammoniak 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%.

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

Artikel index

  • 1 Chemische structuur
    • 1.1 Ammoniakijs
  • 2 Fysische en chemische eigenschappen
    • 2.1 Moleculaire formule
    • 2.2 Molecuulgewicht
    • 2.3 Uiterlijk
    • 2.4 Concentratie
    • 2.5 Geur
    • 2.6 Smaak
    • 2.7 Drempelwaarde
    • 2.8 Kookpunt
    • 2.9 Oplosbaarheid
    • 2.10 Oplosbaarheid in water
    • 2.11 Dichtheid
    • 2.12 Dampdichtheid
    • 2.13 Dampspanning
    • 2.14 Bijtende werking
    • 2,15 pH
    • 2.16 Dissociatieconstante
  • 3 Nomenclatuur
  • 4 Oplosbaarheid
  • 5 Risico's
    • 5.1 Reactiviteit
  • 6 toepassingen
    • 6.1 In voedsel
    • 6.2 Therapeutica
    • 6.3 Industrieel en diversen
    • 6.4 In de landbouw
  • 7 referenties

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-ionen.4+ en OH- gesolvateerd door watermoleculen.

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

NH3(g) + HtweeO (l) <=> NH4+(ac) + OH-(ac)

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

Om deze reden NH-ionen4+ en OH- geen kristal vormen onder aardse omstandigheden, wat resulteert in de solide basis NH4Oh, bestaat niet.

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

Ammoniak-ijs

Echter, onder temperaturen ver onder 0 ° C, en omgeven door enorme drukken, zoals die heerst in de kernen van ijzige manen, bevriezen ammoniak en water. Daarbij kristalliseren ze tot een vast mengsel met verschillende stoichiometrische verhoudingen, de eenvoudigste is NH3∙ HtweeO: ammoniak-monohydraat.

NH3∙ HtweeO en NH3∙ 2HtweeOf ze zijn ammoniakijs, omdat 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 simuleren en hun effecten op dit ijs, treedt een overgang van een NH-fase op.3∙ nHtweeOf naar een NH-fase4Oh.

Daarom geldt NH alleen onder deze extreme omstandigheden4OH kan bestaan ​​als een product van een protonering in ijs tussen NH3 en de HtweeOF:

NH3(s) + HtweeU) <=> NH4Oh 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

NH4Oh Oh5NIET

Molecuulgewicht

35,046 g / mol

Uiterlijk

Het is een kleurloze vloeistof.

Concentratie

Tot ongeveer 30% (voor NH-ionen4+ en OH-​.

Geur

Zeer sterk en scherp.

Smaak

Acre.

Drempelwaarde

34 ppm voor niet-specifieke detectie.

Kookpunt

38 ºC (25%).

Oplosbaarheid

Bestaat alleen in waterige oplossing.

Oplosbaarheid in water

Mengbaar in onbeperkte verhoudingen.

Dichtheid

0,90 g / cm3 bij 25 ºC.

Dampdichtheid

Ten opzichte van lucht genomen als eenheid: 0,6. Dat wil zeggen, het is minder dicht dan lucht. Logischerwijs verwijst de gerapporteerde waarde echter naar ammoniak als een gas, niet naar de waterige oplossingen of NH4Oh.

Dampdruk

2160 mmHg bij 25 ºC.

Bijtende werking

Het is in staat zink en koper op te lossen.

pH

11,6 (1N oplossing); 11.1 (oplossing 0.1 N) 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 25ºC.

Het verhogen van de temperatuur verhoogt bijna onmerkbaar de basiciteit van ammoniumhydroxide.

Nomenclatuur

Wat zijn alle gebruikelijke en officiële namen die NH ontvangt?4OH? 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, aangezien 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

NH4OH bestaat niet als zout in terrestrische omstandigheden, er kan niet worden geschat hoe oplosbaar het is in verschillende oplosmiddelen.

Men zou echter verwachten dat het buitengewoon oplosbaar is in water, aangezien het oplossen ervan enorme hoeveelheden NH zou vrijgeven3. 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 het NH-kation4+ is een donor van waterstofbruggen, en OH- fungeert als beide.

Voorbeelden van deze interacties met methanol zijn: H.3N+-H - OHCH3 en HO- - HOCH3 (OHCH3 geeft aan dat zuurstof de waterstofbinding ontvangt, niet dat de methylgroep is gekoppeld aan de H).

Risico's

-Bij contact met de ogen veroorzaakt het 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 ammoniumhydroxidemist kan acute irritatie van de luchtwegen veroorzaken, gekenmerkt door verstikking, hoesten of kortademigheid. Langdurige of herhaalde blootstelling aan de stof kan leiden tot terugkerende bronchiale infecties. Ook kan inademing van ammoniumhydroxide irritatie van de longen veroorzaken..

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

-De concentratie van 25 ppm is als blootstellingslimiet 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 rekening moet worden gehouden bij het werken met de stof..

-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 ammoniakgas wordt gevormd. Dit kan worden geverifieerd door het evenwicht in oplossing te observeren, waarin de toevoeging van OH-ionen- verschuift evenwicht naar NH-vorming3.

-Koper- en aluminiummetalen, 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 oppervlak van voedingsmiddelen..

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

-Ammoniumhydroxide wordt door de FDA vermeld als een veilige 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. Ammoniumhydroxide, door de pH te reguleren, belemmert de groei van bacteriën.

Therapeutica

-Ammoniumhydroxide heeft verschillende therapeutische toepassingen, waaronder:

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

-Uitwendig wordt het op de huid gebruikt om insectenbeten en -beten te behandelen -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 rubefaciënte werking van ammoniumhydroxide is er een lokale toename van de doorbloeding, roodheid en irritatie..

Industrieel en divers

-Het werkt om NOx (zeer reactieve gassen zoals stikstofmonoxide (NO) en stikstofdioxide (NOtwee)) voor batterijemissies en NOx-reductie in schoorsteenemissies.

-Het wordt gebruikt als weekmaker; verfadditief en voor oppervlaktebehandeling.

-Verhoogt de poreusheid van het haar waardoor de pigmenten van de kleurstof beter doordringen, 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 bij de zuivering van zwembadwater een functie die vergelijkbaar is met chloor en heeft als voordeel dat hij minder giftig is.

-Het wordt gebruikt als corrosieremmer in het aardolieraffinageproces.

-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, vervult ammoniumhydroxide deze functie. Ammoniak wordt geproduceerd uit atmosferische stikstof volgens de Haber-Bosch-methode en wordt gekoeld getransporteerd onder het kookpunt (-33 ºC) naar de plaatsen waar het wordt gebruikt.

De onder druk staande ammoniak wordt als damp in de grond geïnjecteerd, waar het onmiddellijk reageert met het edafische water en overgaat in de vorm van ammonium (NH4+), die 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, W. F. (2002) Medische fysiologie. 19e editie. Modern Manual Redactioneel.
  2. A. D. Fortes, J. P. Brodholt, I. G. Wood en L. Vocadlo. (2001). Ab initio simulatie van ammoniak monohydraat (NH3∙ HtweeO) en ammoniumhydroxide (NH4OH). American Institute of Physics. J. Chem. Phys., Deel 115, nr. 15, 15.
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 februari 2017). Feiten over ammoniumhydroxide. Hersteld van: thoughtco.com
  4. Pochteca Group. (2015). Ammoniumhydroxide. pochteca.com.mx
  5. NJ Health. (s.f.). Informatieblad gevaarlijke stoffen: ammoniumhydroxide. [Pdf]. Hersteld van: nj.gov
  6. Scheikunde leerling. (2018). Ammoniumhydroxide. Hersteld van: chemistrylearner.com
  7. PubChem. (2018). Ammoniumhydroxide. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.