Ion Ammonium (NH4 +): Formula, Properti dan Penggunaan
Ion amonium adalah kation poliatomik bermuatan positif yang rumus kimianya NH4 +. Molekulnya tidak rata, tetapi memiliki bentuk tetrahedron. Keempat atom hidrogen membentuk empat sudut.
Nitrogen amonia memiliki sepasang elektron yang tidak terbagi yang mampu menerima proton (basa Lewis), maka ion amonium dibentuk oleh protonasi amonia sesuai dengan reaksi: NH 3 + H + → NH 4 +
Amonium juga merupakan amina tersubstitusi atau kation amonium tersubstitusi. Misalnya, metilammonium klorida adalah garam ionik dari rumus CH 3 NH4 Cl di mana ion klorida melekat pada metilamin.
Ion amonium memiliki sifat yang sangat mirip dengan logam alkali yang lebih berat dan sering dianggap sebagai kerabat dekat. Amonium diharapkan berperilaku seperti logam pada tekanan yang sangat tinggi, seperti di dalam planet gas raksasa seperti Uranus dan Neptunus.
Ion amonium berperan penting dalam sintesis protein dalam tubuh manusia. Singkatnya, semua makhluk hidup membutuhkan protein, yang dibentuk oleh sekitar 20 asam amino yang berbeda. Sementara tanaman dan mikroorganisme dapat mensintesis sebagian besar asam amino dari nitrogen di atmosfer, hewan tidak bisa.
Bagi manusia, beberapa asam amino tidak dapat disintesis sama sekali dan harus dikonsumsi sebagai asam amino esensial.
Namun, asam amino lain dapat disintesis oleh mikroorganisme di saluran pencernaan dengan bantuan ion amonia. Dengan demikian, molekul ini adalah tokoh kunci dalam siklus nitrogen dan dalam sintesis protein.
Properti
Kelarutan dan berat molekul
Ion amonium memiliki berat molekul 18.039 g / mol dan kelarutan 10, 2 mg / ml air (National Center for Biotechnology Information, 2017). Ketika melarutkan amonia dalam air, ion amonium terbentuk sesuai dengan reaksi:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH-
Ini meningkatkan konsentrasi hidroksil dalam medium meningkatkan pH larutan (Royal Society of Chemistry, 2015).
Sifat basa asam
Ion amonium memiliki pKb 9, 25. Ini berarti bahwa pada pH di atas nilai ini akan memiliki perilaku asam dan pada pH rendah akan memiliki perilaku dasar.
Misalnya, ketika melarutkan amonia dalam asam asetat (pKa = 4, 76), pasangan elektron bebas dari nitrogen mengambil proton dari medium yang meningkatkan konsentrasi ion hidroksida sesuai dengan persamaan:
NH 3 + CH 3 COOH ⇌ NH 4 + + CH 3 COO-
Namun, dengan adanya basa kuat, seperti natrium hidroksida (pKa = 14, 93), ion amonium menghasilkan proton ke medium sesuai dengan reaksi:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Kesimpulannya, pada pH lebih rendah dari 9, 25, nitrogen akan terprotonasi, sedangkan pada pH lebih tinggi dari nilai itu akan terdeprotonasi. Ini sangat penting dalam memahami kurva titrasi dan memahami perilaku zat seperti asam amino.
Garam amonium
Salah satu sifat amonia yang paling khas adalah kekuatannya untuk bergabung langsung dengan asam untuk membentuk garam sesuai dengan reaksi:
NH 3 + HX → NH 4 X
Jadi, dengan asam hidroklorat, ia membentuk amonium klorida (NH4 Cl); Dengan asam nitrat, amonium nitrat (NH 4 NO 3 ), dengan asam karbonat akan membentuk amonium karbonat ((NH 4 ) 2 CO 3 ) dll.
Telah ditunjukkan bahwa amonia kering sempurna tidak akan digabungkan dengan asam klorida kering sempurna, kelembaban yang diperlukan untuk menyebabkan reaksi (VIAS Encyclopedia, 2004).
Garam amonium yang paling sederhana sangat larut dalam air. Pengecualiannya adalah ammonium hexachloroplatinate, yang pembentukannya digunakan sebagai tes untuk amonium. Garam amonium nitrat dan khususnya perklorat sangat mudah meledak, dalam hal ini amonium adalah zat pereduksi.
Dalam proses yang tidak biasa, ion amonium membentuk amalgam. Spesies tersebut dibuat dengan elektrolisis larutan amonium menggunakan katoda merkuri. Amalgam ini akhirnya terurai untuk melepaskan amonia dan hidrogen (Johnston, 2014).
Salah satu garam amonium yang paling umum adalah amonium hidroksida, yang hanya amonia yang dilarutkan dalam air. Senyawa ini sangat umum dan terjadi secara alami di lingkungan (di udara, air dan tanah) dan di semua tanaman dan hewan, termasuk manusia.
Penggunaan
Amonium merupakan sumber nitrogen yang penting bagi banyak spesies tanaman, terutama yang tumbuh di tanah hipoksia. Namun, itu juga beracun bagi sebagian besar spesies tanaman dan jarang diterapkan sebagai satu-satunya sumber nitrogen (Database, Human Metabolome, 2017).
Nitrogen (N), terikat pada protein dalam biomassa mati, dikonsumsi oleh mikroorganisme dan diubah menjadi ion amonium (NH4 +) yang dapat langsung diserap oleh akar tanaman (misalnya, beras).
Ion amonium biasanya dikonversi menjadi ion nitrit (NO2-) oleh bakteri nitrosomonas, diikuti oleh konversi kedua menjadi nitrat (NO3-) oleh bakteri Nitrobacter.
Tiga sumber utama nitrogen yang digunakan dalam pertanian adalah urea, amonium, dan nitrat. Oksidasi biologis amonium menjadi nitrat dikenal sebagai nitrifikasi. Proses ini mempertimbangkan beberapa langkah dan dimediasi oleh bakteri aerob obligat autotrofik.
Pada tanah yang terendam, oksidasi NH4 + dibatasi. Urea diuraikan oleh enzim urease atau dihidrolisis secara kimia menjadi amonia dan CO2.
Pada langkah amonifikasi, amoniak dikonversi dengan cara amoniasi bakteri menjadi ion amonium (NH4 +). Pada langkah selanjutnya amonium dikonversi oleh bakteri nitrifikasi menjadi nitrat (nitrifikasi).
Bentuk ini, nitrogen yang sangat mobile, paling sering diserap oleh akar tanaman, serta oleh mikroorganisme di dalam tanah.
Untuk menutup siklus nitrogen, gas nitrogen di atmosfer diubah menjadi nitrogen biomassa oleh bakteri Rhizobium yang hidup di jaringan akar kacang-kacangan (misalnya, alfalfa, kacang polong dan kacang-kacangan) dan kacang-kacangan (seperti alder) dan oleh cyanobacteria dan Azotobacter (Sposito, 2011).
Melalui ammonium (NH4 +) tanaman air dapat menyerap dan memasukkan nitrogen ke dalam protein, asam amino dan molekul lainnya. Amonium dengan konsentrasi tinggi dapat meningkatkan pertumbuhan alga dan tanaman air.
Amonium hidroksida dan garam amonium lainnya banyak digunakan dalam pengolahan makanan. Peraturan Food and Drug Administration (FDA) menyatakan bahwa amonium hidroksida aman ("umumnya diakui sebagai aman" atau GRAS) sebagai agen ragi, agen kontrol pH, dan agen finishing. dangkal dalam makanan.
Daftar makanan yang menggunakan amonium hidroksida sebagai aditif makanan langsung sangat banyak dan mencakup makanan yang dipanggang, keju, cokelat, produk gula-gula lainnya (misalnya permen) dan puding. Amonium hidroksida juga digunakan sebagai agen antimikroba dalam produk daging.
Amonia dalam bentuk lain (misalnya, amonium sulfat, amonium alginat) digunakan dalam bumbu, isolat protein kedelai, camilan, selai dan jeli, dan minuman non-alkohol (PNA kalium nitrat, 2016).
Pengukuran amonium digunakan dalam uji RAMBO, khususnya berguna dalam mendiagnosis penyebab asidosis (ID Uji: RAMBO Ammonium, Random, Urine, SF). Ginjal mengatur ekskresi asam dan keseimbangan asam basa sistemik.
Mengubah jumlah amonium dalam urin adalah cara penting bagi ginjal untuk melakukan tugas ini. Mengukur tingkat amonium dalam urin dapat memberikan pemahaman tentang penyebab perubahan keseimbangan asam basa pada pasien.
Tingkat amonium dalam urin juga dapat memberikan banyak informasi tentang produksi asam harian pada pasien tertentu. Karena sebagian besar muatan asam individu berasal dari protein yang dicerna, jumlah amonium dalam urin adalah indikator asupan protein yang baik dalam makanan.
Pengukuran amonium dalam urin dapat sangat berguna untuk diagnosis dan perawatan pasien dengan batu ginjal:
- Tingginya kadar amonium dalam urin dan pH urin yang rendah menunjukkan hilangnya gastrointestinal yang berkelanjutan. Pasien-pasien ini berisiko mengalami asam urat dan batu kalsium oksalat.
- Sedikit amonium dalam urin dan pH urin yang tinggi menunjukkan asidosis tubulus ginjal. Pasien-pasien ini berisiko mengalami batu kalsium fosfat.
- Pasien dengan batu kalsium oksalat dan kalsium fosfat sering dirawat dengan sitrat untuk meningkatkan urat sitrat (penghambat alami kalsium oksalat dan pertumbuhan kristal kalsium fosfat).
Namun, karena sitrat dimetabolisme menjadi bikarbonat (basa), obat ini juga dapat meningkatkan pH urin. Jika pH urin terlalu tinggi dengan pengobatan sitrat, risiko batu kalsium fosfat dapat meningkat secara tidak sengaja.
Pemantauan urin ammonium adalah cara untuk menditrasi dosis sitrat dan menghindari masalah ini. Dosis awal sitrat yang baik kira-kira setengah dari ekskresi amonium dalam urin (masing-masing dalam mEq).
Anda dapat memantau efek dosis ini pada nilai-nilai amonium, sitrat dan pH urin, dan menyesuaikan dosis sitrat berdasarkan responsnya. Penurunan amonia urin harus menunjukkan apakah sitrat saat ini cukup untuk sebagian (tetapi tidak sepenuhnya) menetralkan muatan asam harian pasien yang diberikan.
