The amonium ion adalah kation poliatomik bermuatan positif yang rumus kimia adalah NH 4 + . Molekulnya tidak datar, tetapi berbentuk seperti tetrahedron. Empat atom hidrogen membentuk empat sudut.
Nitrogen amonia memiliki sepasang elektron tidak bersama yang mampu menerima proton (basa Lewis), oleh karena itu ion amonium dibentuk oleh protonasi amonia sesuai dengan reaksi: NH 3 + H + → NH 4 +
Gambar 1: Struktur ion amonium.
Nama amonium juga diberikan untuk amina tersubstitusi atau kation amonium tersubstitusi. Misalnya, metilamonium klorida adalah garam ionik dengan rumus CH 3 NH 4 Cl di mana ion klorida terikat pada metilamina.
Ion amonium memiliki sifat yang sangat mirip dengan logam alkali yang lebih berat dan sering dianggap sebagai kerabat dekat. Amonium diperkirakan berperilaku seperti logam pada tekanan yang sangat tinggi, seperti di dalam planet gas raksasa seperti Uranus dan Neptunus.
Ion amonium memainkan peran penting dalam sintesis protein dalam tubuh manusia. Singkatnya, semua makhluk hidup membutuhkan protein, yang terdiri dari sekitar 20 asam amino yang berbeda. Meskipun tumbuhan dan mikroorganisme dapat mensintesis sebagian besar asam amino dari nitrogen di atmosfer, hewan tidak.
Bagi manusia, beberapa asam amino tidak dapat disintesis sama sekali dan harus dikonsumsi sebagai asam amino esensial.
Asam amino lain, bagaimanapun, dapat disintesis oleh mikroorganisme di saluran pencernaan dengan bantuan ion amonia. Jadi, molekul ini adalah tokoh kunci dalam siklus nitrogen dan 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). Melarutkan amonia dalam air membentuk ion amonium menurut reaksi:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OH -
Hal ini meningkatkan konsentrasi hidroksil dalam medium dengan meningkatkan pH larutan (Royal Society of Chemistry, 2015).
Sifat asam basa
Ion amonium memiliki pKb 9.25. Artinya pada pH yang lebih tinggi dari nilai ini akan memiliki perilaku asam dan pada pH yang lebih rendah akan memiliki perilaku basa.
Misalnya, ketika melarutkan amonia dalam asam asetat (pKa = 4,76), pasangan elektron bebas nitrogen mengambil proton dari medium, 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 media sesuai dengan reaksi:
NH 4 + + NaOH ⇌ NH 3 + Na + + H 2 O
Kesimpulannya, pada pH kurang dari 9,25, nitrogen akan terprotonasi, sedangkan pada pH lebih besar dari nilai tersebut 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 kemampuannya untuk bergabung secara langsung dengan asam untuk membentuk garam tergantung pada reaksinya:
NH 3 + HX → NH 4 X
Jadi, dengan asam klorida ia membentuk amonium klorida (NH 4 Cl); Dengan asam nitrat, amonium nitrat (NH 4 NO 3 ), dengan asam karbonat akan membentuk amonium karbonat ((NH 4 ) 2 CO 3 ) dll.
Telah dibuktikan bahwa amonia yang kering sempurna tidak akan bergabung dengan asam klorida kering sempurna, kelembaban diperlukan untuk menyebabkan reaksi (VIAS Encyclopedia, 2004).
Sebagian besar garam amonium sederhana sangat larut dalam air. Pengecualiannya adalah amonium heksakloroplatinat, yang pembentukannya digunakan sebagai uji amonium. Garam amonium nitrat dan khususnya perklorat sangat mudah meledak, dalam kasus ini amonium adalah zat pereduksi.
Dalam proses yang tidak biasa, ion amonium membentuk amalgam. Spesies semacam itu dibuat dengan elektrolisis larutan amonium menggunakan katoda merkuri. Amalgam ini akhirnya rusak untuk melepaskan amonia dan hidrogen (Johnston, 2014).
Salah satu garam amonium yang paling umum adalah amonium hidroksida, yang merupakan amonia yang dilarutkan dalam air. Senyawa ini sangat umum dan ditemukan secara alami di lingkungan (di udara, air, dan tanah) dan di semua tumbuhan dan hewan, termasuk manusia.
Aplikasi
Amonium merupakan sumber nitrogen penting bagi banyak spesies tumbuhan, terutama yang tumbuh di tanah hipoksia. Namun, ini juga beracun bagi sebagian besar spesies tanaman dan jarang digunakan 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 diserap langsung oleh akar tanaman (misalnya padi).
Ion amonium biasanya diubah 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 melibatkan beberapa langkah dan dimediasi oleh bakteri aerob obligat autotrofik.
Di tanah yang tergenang, oksidasi NH4 + dibatasi. Urea dipecah oleh enzim urease atau dihidrolisis secara kimiawi menjadi amonia dan CO2.
Pada tahap amonifikasi, amonia diubah dengan cara amonifikasi bakteri menjadi ion amonium (NH4 +). Pada langkah selanjutnya amonium diubah oleh bakteri nitrifikasi menjadi nitrat (nitrifikasi).
Bentuk nitrogen yang sangat mudah bergerak ini paling sering diserap oleh akar tanaman, serta mikroorganisme di dalam tanah.
Untuk menutup siklus nitrogen, gas nitrogen di atmosfer diubah menjadi nitrogen biomassa oleh bakteri Rhizobium yang hidup di jaringan akar legum (misalnya alfalfa, kacang polong, dan buncis) dan polong-polongan (seperti alder). dan oleh cyanobacteria dan Azotobacter (Sposito, 2011).
Melalui amonium (NH4 +), tumbuhan air dapat menyerap dan memasukkan nitrogen ke dalam protein, asam amino, dan molekul lainnya. Konsentrasi amonia yang tinggi dapat meningkatkan pertumbuhan alga dan tumbuhan 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 aman" atau GRAS) sebagai zat ragi, zat pengatur pH, dan zat penghalus. dangkal dalam makanan.
Daftar makanan di mana amonium hidroksida digunakan sebagai aditif makanan langsung sangat banyak dan mencakup makanan yang dipanggang, keju, coklat, produk kembang 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, makanan ringan, selai dan jeli, dan minuman non-alkohol (asosiasi PNA kalium nitrat, 2016).
Pengukuran amonium digunakan dalam tes RAMBO, terutama berguna dalam mendiagnosis penyebab asidosis (ID Tes: RAMBO Ammonium, Random, Urine, SF). Ginjal mengatur ekskresi asam dan keseimbangan asam-basa sistemik.
Mengubah jumlah amonia dalam urin adalah cara yang penting bagi ginjal untuk melakukan ini. Mengukur kadar amonia dalam urin dapat memberikan wawasan tentang penyebab gangguan keseimbangan asam basa pada pasien.
Tingkat amonia dalam urin juga dapat memberikan banyak informasi tentang produksi asam harian pada pasien tertentu. Karena sebagian besar kandungan asam seseorang berasal dari protein yang dicerna, jumlah amonia dalam urin merupakan indikator yang baik untuk asupan protein makanan.
Pengukuran amonia urin dapat sangat berguna untuk diagnosis dan pengobatan pasien dengan batu ginjal:
- Kadar amonia yang tinggi dalam urin dan pH urin yang rendah menunjukkan hilangnya gastrointestinal yang sedang berlangsung. Pasien-pasien ini berisiko mengalami batu asam urat dan kalsium oksalat.
- Sedikit amonia 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 diobati dengan sitrat untuk meningkatkan sitrat urin (penghambat alami pertumbuhan kalsium oksalat dan 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 mungkin meningkat secara tidak sengaja.
Memantau urin untuk amonia adalah salah satu cara untuk mentitrasi dosis sitrat dan menghindari masalah ini. Dosis awal sitrat yang baik adalah sekitar setengah dari ekskresi amonium dalam urin (masing-masing dalam mEq).
Pengaruh dosis ini terhadap amonium urin, sitrat dan nilai pH dapat dimonitor dan dosis sitrat disesuaikan berdasarkan respon. Penurunan amonia urin harus menunjukkan apakah sitrat saat ini cukup untuk sebagian (tetapi tidak sepenuhnya) melawan beban asam harian pasien yang diberikan.
Referensi
- Database, Metabolom Manusia. (2017, 2 Maret). Menampilkan metabocard untuk Amonium. Diperoleh dari: hmdb.ca.
- Johnston, FJ (2014). Garam amonium. Diperoleh dari accessscience: accessscience.com.
- Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2017, 25 Februari). Basis Data Gabungan PubChem; CID = 16741146. Diperoleh dari PubChem.
- Asosiasi PNA kalium nitrat. (2016). Nitrat (NO3-) versus amonium (NH4 +). diambil dari kno3.org.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Ion amonium. Dipulihkan dari chemspider: chemspider.com.
- Sposito, G. (2011, 2 September). Tanah. Diperoleh dari ensiklopedia britannica: britannica.com.
- ID Tes: RAMBO Ammonium, Random, Urine. (SF). Dipulihkan dari encyclopediamayomedicallaboratorie.com.
- Ensiklopedia VIAS. (2004, 22 Desember). Garam Amonium. Dipulihkan dari encyclopedia vias.org.