AMMONIUMHYDROXID: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Das Ammoniumhydroxid ist eine Verbindung der Summenformel NH ₄ OH oder H ₅ NO, die durch Auflösen von Gasammoniak (NH ₃ ) in Wasser hergestellt wird. Aus diesem Grund wird es Ammoniakwasser oder flüssiges Ammoniak genannt.

Es ist eine farblose Flüssigkeit mit einem sehr intensiven und scharfen Geruch, die nicht isolierbar ist. Diese Eigenschaften stehen in direktem Zusammenhang mit der Konzentration von im Wasser gelöstem NH ₃ ; Konzentration, die als Gas tatsächlich große Mengen davon umfassen kann, gelöst in einem kleinen Wasservolumen.

Quelle: Gabriel Bolívar

Ein beträchtlich kleiner Teil dieser wässrigen Lösungen besteht aus den NH ₄ ⁺ -Kationen und den OH ^- Anionen . Andererseits kann in sehr verdünnten Lösungen oder in gefrorenen Feststoffen bei sehr niedrigen Temperaturen Ammoniak in Form von Hydraten gefunden werden, wie: NH ₃ · H ₂ O, 2NH ₃ · H ₂ O und NH ₃ · 2H ₂ O.

Als merkwürdige Tatsache bestehen Jupiters Wolken aus verdünnten Lösungen von Ammoniumhydroxid. Die Galileo-Raumsonde konnte jedoch kein Wasser in den Wolken des Planeten finden, was aufgrund des Wissens über die Bildung von Ammoniumhydroxid zu erwarten wäre. das heißt, sie sind völlig wasserfreie NH ₄ OH- Kristalle .

Das Ammoniumion (NH ₄ ⁺ ) wird im Nierenröhrenlumen durch die Vereinigung von Ammoniak und Wasserstoff erzeugt, die von den Nierenröhrenzellen sekretiert werden. Ammonium wird auch in Nierentubuluszellen bei der Umwandlung von Glutamin in Glutamat und damit bei der Umwandlung von Glutamat in α-Ketoglutarat produziert.

Ammoniak wird industriell nach der Haber-Bosch-Methode hergestellt, bei der Stickstoff- und Wasserstoffgase umgesetzt werden. unter Verwendung von Eisenionen, Aluminiumoxid und Kaliumoxid als Katalysatoren. Die Reaktion wird bei hohen Drücken (150 - 300 Atmosphären) und hohen Temperaturen (400 - 500 ºC) mit einer Ausbeute von 10 - 20% durchgeführt.

Bei der Reaktion entsteht Ammoniak, das bei Oxidation Nitrite und Nitrate erzeugt. Diese sind für die Gewinnung von Salpetersäure und Düngemitteln wie Ammoniumnitrat unerlässlich.

Chemische Struktur

Wie aus der Definition hervorgeht, besteht Ammoniumhydroxid aus einer wässrigen Lösung von Ammoniakgas. Daher gibt es in der Flüssigkeit keine andere definierte Struktur als die einer zufälligen Anordnung von NH ₄ ^{+ -} und OH ^- -Ionen, die durch Wassermoleküle solvatisiert werden.

Ammonium- und Hydroxylionen sind Produkte eines Hydrolysegleichgewichts in Ammoniak, daher ist es üblich, dass diese Lösungen einen stechenden Geruch haben:

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

Nach der chemischen Gleichung würde eine starke Abnahme der Wasserkonzentration das Gleichgewicht zur Bildung von mehr Ammoniak verschieben; Das heißt, wenn das Ammoniumhydroxid erhitzt wird, werden Ammoniakdämpfe freigesetzt.

Aus diesem Grund bilden NH ₄ ^{+ -} und OH ^- -Ionen unter terrestrischen Bedingungen keinen Kristall, was bedeutet, dass die feste Base NH ₄ OH nicht existiert.

Der Feststoff sollte nur aus elektrostatisch wechselwirkenden Ionen bestehen (siehe Abbildung).

Ammoniak-Eis

Bei Temperaturen weit unter 0 ° C und umgeben von enormen Drücken, wie sie in den Kernen gefrorener Monde herrschen, gefrieren Ammoniak und Wasser. Dabei kristallisieren sie zu einem festen Gemisch mit verschiedenen stöchiometrischen Verhältnissen, wobei das einfachste NH ₃ ∙ H ₂ O: Ammoniakmonohydrat ist.

NH ₃ ∙ H ₂ O und NH ₃ ∙ 2H ₂ O sind Ammoniak-Eis, da der Feststoff aus einer kristallinen Anordnung von Wasser- und Ammoniakmolekülen besteht, die durch Wasserstoffbrücken verbunden sind.

Bei einer Änderung von T und P erfolgt nach Berechnungsstudien, die alle physikalischen Variablen und ihre Auswirkungen auf diese Eisarten simulieren, ein Übergang von einer NH ₃ ∙ nH ₂ O-Phase zu einer NH ₄ OH- Phase .

Daher kann NH ₄ OH nur unter diesen extremen Bedingungen als Protonierungsprodukt innerhalb des Eises zwischen NH ₃ und H ₂ O existieren:

NH ₃ (s) + H ₂ O (s) NH ₄ OH (s)

Beachten Sie, dass sich die beteiligten Spezies diesmal im Gegensatz zur Ammoniakhydrolyse in einer festen Phase befinden. Ein Ammoniak-Eis, das ohne Freisetzung von Ammoniak salzig wird.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Molekularformel

NH ₄ OH oder H ₅ NO

Molekulargewicht

35,046 g / mol

Aussehen

Es ist eine farblose Flüssigkeit.

Konzentration

Bis zu ca. 30% (für NH ₄ ⁺ und OH ^- Ionen ).

Geruch

Sehr stark und scharf.

Geschmack

Acre.

Schwellwert

34 ppm für unspezifischen Nachweis.

Siedepunkt

38 ° C (25%).

Löslichkeit

Es liegt nur in wässriger Lösung vor.

Wasserlöslichkeit

In unbegrenzten Anteilen mischbar.

Dichte

0,90 g / cm ³ bei 25 ° C.

Wasserdampfdichte

Bezogen auf Luft als Einheit: 0,6. Das heißt, es ist weniger dicht als Luft. Logischerweise bezieht sich der angegebene Wert jedoch auf Ammoniak als Gas, nicht auf seine wässrigen Lösungen oder auf NH ₄ OH.

Dampfdruck

2.160 mmHg bei 25 ° C.

Ätzende Wirkung

Es ist in der Lage, Zink und Kupfer aufzulösen.

pH

11,6 (1 N Lösung); 11,1 (0,1 N Lösung ) und 10,6 (0,01 N Lösung).

Dissoziationskonstante

pKb = 4,767; Kb = 1,71 x 10 ^-5 bei 20 ºC

pKb = 4,751; Kb = 1.774 · 10 & supmin; & ^sup5; bei 25ºC

Eine fast unmerklich erhöhte Temperatur erhöht die Basizität von Ammoniumhydroxid.

Nomenklatur

Was sind alle gebräuchlichen und offiziellen Namen für NH ₄ OH? Nach Angaben der IUPAC heißt sie Ammoniumhydroxid, weil sie das Hydroxylanion enthält.

Ammonium ist aufgrund seiner Ladung von +1 einwertig, daher wird es unter Verwendung der Stock-Nomenklatur als Ammoniumhydroxid (I) bezeichnet.

Obwohl die Verwendung des Begriffs Ammoniumhydroxid technisch falsch ist, ist die Verbindung nicht isolierbar (zumindest nicht auf der Erde, wie im ersten Abschnitt ausführlich erläutert).

Ammoniumhydroxid wird auch als Ammoniakwasser und flüssiges Ammoniak bezeichnet.

Löslichkeit

NH ₄ OH existiert unter terrestrischen Bedingungen nicht als Salz, es kann nicht abgeschätzt werden, wie löslich es in verschiedenen Lösungsmitteln ist.

Es wäre jedoch zu erwarten, dass es in Wasser extrem löslich ist, da seine Auflösung enorme Mengen an NH ₃ freisetzen würde . Theoretisch wäre es eine erstaunliche Möglichkeit, Ammoniak zu speichern und zu transportieren.

In anderen Lösungsmitteln, die Wasserstoffbrückenbindungen aufnehmen können, wie Alkoholen und Aminen, ist zu erwarten, dass sie auch in ihnen sehr gut löslich sind. Hier ist das NH ₄ ⁺ -Kation ein Wasserstoffbrückendonor, und das OH ^- dient als beides.

Beispiele für diese Wechselwirkungen mit Methanol wären: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ und HO ^- HOCH ₃ (OHCH ₃ zeigt an, dass der Sauerstoff die Wasserstoffbindung erhält, nicht dass die Methylgruppe an das H gebunden ist).

Risiken

-Kontakt mit den Augen verursacht Reizungen, die zu Augenschäden führen können.

-Es ist ätzend. Daher kann es bei Hautkontakt zu Reizungen und bei hohen Konzentrationen des Reagenzes zu Hautverbrennungen kommen. Wiederholter Kontakt von Ammoniumhydroxid mit der Haut kann dazu führen, dass sie trocken, juckend und rot ist (Dermatitis).

- Das Einatmen von Ammoniumhydroxid-Spray kann zu akuten Reizungen der Atemwege führen, die durch Ersticken, Husten oder Atemnot gekennzeichnet sind. Eine längere oder wiederholte Exposition gegenüber der Substanz kann zu wiederkehrenden Infektionen der Bronchien führen. Auch das Einatmen von Ammoniumhydroxid kann zu Reizungen der Lunge führen.

- Die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Ammoniumhydroxid kann einen medizinischen Notfall darstellen, da sich in der Lunge Flüssigkeit ansammeln kann (Lungenödem).

-Die Konzentration von 25 ppm wurde als Expositionsgrenze in einer 8-stündigen Arbeitsschicht in einer Umgebung festgelegt, in der der Arbeiter der schädlichen Wirkung von Ammoniumhydroxid ausgesetzt ist.

Reaktivität

- Zusätzlich zu den möglichen Gesundheitsschäden durch Einwirkung von Ammoniumhydroxid gibt es weitere Vorsichtsmaßnahmen, die bei der Arbeit mit dem Stoff berücksichtigt werden müssen.

-Ammoniumhydroxid kann mit vielen Metallen wie Silber, Kupfer, Blei und Zink reagieren. Es reagiert auch mit den Salzen dieser Metalle unter Bildung explosiver Verbindungen und setzt Wasserstoffgas frei; was wiederum brennbar und explosiv ist.

-Es kann heftig mit starken Säuren reagieren, zum Beispiel: Salzsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. In gleicher Weise reagiert es auch mit Dimethylsulfat und Halogenen.

-Reaktiert mit starken Basen wie Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid und erzeugt gasförmiges Ammoniak. Dies kann durch Beobachtung des Gleichgewichts in Lösung überprüft werden, bei dem die Zugabe von OH ^- Ionen das Gleichgewicht zur Bildung von NH _{3 verschiebt} .

-Kupfer- und Aluminiummetalle sowie andere verzinkte Metalle sollten wegen ihrer korrosiven Wirkung auf Ammoniumhydroxid nicht verwendet werden.

Anwendungen

Im Essen

-Es wird als Zusatzstoff in vielen Lebensmitteln verwendet, in denen es als Treibmittel, pH-Kontrolle und Veredelungsmittel für die Lebensmitteloberfläche wirkt.

-Die Liste der Lebensmittel, in denen Ammoniumhydroxid verwendet wird, ist umfangreich und umfasst Backwaren, Käse, Pralinen, Süßigkeiten und Pudding.

-Ammoniumhydroxid wird von der FDA als harmloser Stoff für die Lebensmittelverarbeitung eingestuft, sofern die festgelegten Standards eingehalten werden.

-In Fleischprodukten wird es als antimikrobielles Mittel verwendet, um Bakterien wie E. coli zu eliminieren und auf nicht nachweisbare Werte zu reduzieren. Die Bakterien befinden sich im Darm von Rindern und passen sich der sauren Umgebung an. Durch die Regulierung des pH-Werts hemmt Ammoniumhydroxid das Bakterienwachstum.

Therapeutika

-Ammoniumhydroxid hat mehrere therapeutische Anwendungen, einschließlich:

-Die 10% ige Lösung wird als Stimulans für den Atemreflex verwendet

- Äußerlich wird es auf der Haut zur Behandlung von Insektenstichen und -stichen verwendet. - Es wirkt im Verdauungssystem als Antazida und Karminativum, dh es hilft, Gase zu eliminieren.

Darüber hinaus wird es als topisches Mittel gegen akute und chronische Schmerzen des Bewegungsapparates eingesetzt. Infolge der rubefacient Wirkung von Ammoniumhydroxid kommt es zu einer lokalen Zunahme der Durchblutung, Rötung und Reizung.

Industrie und Sonstiges

- Wirkt bei der Reduzierung von NOx (hochreaktive Gase wie Stickoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO ₂ )) für Batterieemissionen und NOx-Reduzierung bei Schornsteinemissionen.

-Es wird als Weichmacher verwendet; Zusatz für Farben und zur Behandlung von Oberflächen.

-Erhöht die Porosität des Haares, wodurch die Farbstoffpigmente eine größere Penetration haben, wodurch ein besseres Finish erzielt wird.

-Ammoniumhydroxid wird als antimikrobielles Mittel bei der Abwasserbehandlung verwendet. Darüber hinaus ist es an der Synthese von Chloramin beteiligt. Diese Substanz erfüllt eine ähnliche Funktion wie Chlor bei der Reinigung von Schwimmbadwasser und hat den Vorteil, dass sie weniger toxisch ist.

-Es wird als Korrosionsinhibitor beim Ölraffinierungsprozess verwendet.

-Es wird als Reinigungsmittel in verschiedenen Industrie- und Handelsprodukten verwendet und auf verschiedenen Oberflächen verwendet, darunter: Edelstahl, Porzellan, Glas und Ofen.

- Zusätzlich wird es zur Herstellung von Waschmitteln, Seifen, Pharmazeutika und Tinten verwendet.

In der Landwirtschaft

Obwohl es nicht direkt als Dünger verabreicht wird, tut Ammoniumhydroxid dies. Ammoniak wird nach der Haber-Bosch-Methode aus Luftstickstoff hergestellt und gekühlt unterhalb seines Siedepunktes (-33 ºC) zu den Einsatzorten transportiert.

Das unter Druck stehende Ammoniak wird in Form von Dampf in den Boden injiziert, wo es sofort mit dem edaphischen Wasser reagiert und in Form von Ammoniak (NH ₄ ⁺ ) übergeht , das an den Kationenaustauschstellen des Bodens zurückgehalten wird. Zusätzlich wird Ammoniumhydroxid erzeugt. Diese Verbindungen sind eine Stickstoffquelle.

Stickstoff bildet zusammen mit Phosphor und Kalium die Triade der wichtigsten Pflanzennährstoffe, die für ihr Wachstum wesentlich sind.

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