هيدروكسيد الأمونيوم: التركيب والخصائص والاستخدامات - كيمياء - 2026

و هيدروكسيد الأمونيوم هو مركب من الصيغة الجزيئية NH ₄ OH أو H ₅ أنتجت NO قبل حل الأمونيا غاز (NH ₃) في الماء. لهذا السبب يطلق عليه ماء الأمونيا أو الأمونيا السائلة.

وهو سائل عديم اللون ذو رائحة شديدة وحادة لا يمكن عزلها. هذه الخصائص ترتبط مباشرة إلى تركيز NH ₃ الذائبة في الماء. تركيز يمكن أن يشمل في الواقع ، كونه غازًا ، كميات هائلة منه مذابة في حجم صغير من الماء.

المصدر: غابرييل بوليفار

يتكون جزء صغير جدًا من هذه المحاليل المائية من NH ₄ ⁺ كاتيونات و OH ^- الأنيونات. من ناحية أخرى ، في المحاليل المخففة جدًا أو في المواد الصلبة المجمدة عند درجات حرارة منخفضة جدًا ، يمكن العثور على الأمونيا في شكل هيدرات ، مثل: NH ₃ ∙ H ₂ O ، 2NH ₃ ∙ H ₂ O و NH ₃ 2H ₂ O.

كحقيقة غريبة ، تتكون سحب المشتري من محاليل مخففة من هيدروكسيد الأمونيوم. ومع ذلك ، فشل مسبار الفضاء جاليليو في العثور على الماء في غيوم الكوكب ، وهو أمر متوقع بسبب المعرفة التي لدينا بتكوين هيدروكسيد الأمونيوم. وهذا يعني أنها بلورات NH ₄ OH اللامائية تمامًا.

يتم إنتاج أيون الأمونيوم (NH ₄ ⁺) في التجويف الأنبوبي الكلوي عن طريق اتحاد الأمونيا والهيدروجين ، الذي تفرزه الخلايا الأنبوبية الكلوية. أيضا ، يتم إنتاج الأمونيوم في الخلايا الأنبوبية الكلوية في عملية تحول الجلوتامين إلى الجلوتامات ، وبالتالي ، في تحويل الجلوتامات إلى كيتوجلوتارات ألفا.

يتم إنتاج الأمونيا صناعياً بطريقة هابر بوش ، حيث تتفاعل غازات النيتروجين والهيدروجين ؛ باستخدام أيون الحديديك وأكسيد الألومنيوم وأكسيد البوتاسيوم كمحفزات. يتم إجراء التفاعل عند ضغوط عالية (150 - 300 ضغط جوي) ودرجات حرارة عالية (400-500 درجة مئوية) ، مع ناتج من 10 إلى 20٪.

يتم إنتاج الأمونيا في التفاعل ، والتي عندما تتأكسد تنتج النتريت والنترات. هذه ضرورية للحصول على حمض النيتريك والأسمدة مثل نترات الأمونيوم.

التركيب الكيميائي

كما يشير تعريفه ، يتكون هيدروكسيد الأمونيوم من محلول مائي من غاز الأمونيا. لذلك، في السائل، وليس هناك تعريف بنية أخرى من ذلك من ترتيب عشوائي من NH ₄ ⁺ وOH ^- أيونات الإذابة بالإكترونات من جزيئات الماء.

أيونات الأمونيوم والهيدروكسيل هي نتاج لتوازن التحلل المائي في الأمونيا ، لذلك من الشائع أن يكون لهذه المحاليل رائحة نفاذة:

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

وفقًا للمعادلة الكيميائية ، سيؤدي الانخفاض الكبير في تركيز الماء إلى تحويل التوازن إلى تكوين المزيد من الأمونيا ؛ أي ، عند تسخين هيدروكسيد الأمونيوم ، سيتم إطلاق أبخرة الأمونيا.

لهذا السبب، فإن NH ₄ ⁺ وOH ^- أيونات تفشل في تشكيل الكريستال في ظل ظروف الأرضية، وهو ما يعني أن قاعدة صلبة NH ₄ OH غير موجود.

يجب أن تتكون المادة الصلبة المذكورة فقط من أيونات متفاعلة كهربائيا (كما هو موضح في الصورة).

جليد الأمونيا

ومع ذلك ، تحت درجات حرارة أقل بكثير من 0 درجة مئوية ، ومحاطة بضغوط هائلة ، مثل تلك السائدة في قلب الأقمار المتجمدة والأمونيا والمياه المتجمدة. عند القيام بذلك ، فإنها تتبلور في خليط صلب بنسب متكافئة مختلفة ، أبسطها NH ₃ ∙ H ₂ O: أمونيا مونوهيدرات.

NH _{3 -} H ₂ O و NH _{3 -} 2H ₂ O عبارة عن جليد أمونيا ، حيث أن المادة الصلبة تتكون من ترتيب بلوري من الماء وجزيئات الأمونيا مرتبطة بروابط هيدروجينية.

بالنظر إلى التغيير في T و P ، وفقًا للدراسات الحسابية التي تحاكي جميع المتغيرات الفيزيائية وتأثيراتها على هذه الجليد ، يحدث الانتقال من مرحلة NH ₃ ∙ nH ₂ O إلى مرحلة NH ₄ OH.

لذلك ، فقط في ظل هذه الظروف القاسية ، يمكن أن يوجد NH ₄ OH كمنتج للبروتون داخل الجليد بين NH ₃ و H ₂ O:

NH ₃ (s) + H ₂ O (s) <=> NH ₄ OH (s)

لاحظ أنه هذه المرة ، على عكس التحلل المائي بالأمونيا ، فإن الأنواع المعنية في مرحلة صلبة. جليد أمونيا يتحول إلى مالح دون إطلاق الأمونيا.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الصيغة الجزيئية

NH ₄ OH أو H ₅ NO

الوزن الجزيئي الغرامي

35.046 جم / مول

مظهر خارجي

إنه سائل عديم اللون.

تركيز

تصل إلى حوالي 30٪ (لNH ₄ ⁺ وOH ^- أيونات).

رائحة

قوي جدا وحاد.

المذاق

فدان.

قيمة العتبة

34 جزء في المليون لاكتشاف غير محدد.

نقطة الغليان

38 درجة مئوية (25٪).

الذوبان

يوجد فقط في محلول مائي.

الذوبان في الماء

قابل للاختلاط بنسب غير محدودة.

كثافة

0.90 جم / سم ³ عند 25 درجة مئوية.

كثافة بخار

بالنسبة للهواء كوحدة: 0.6. أي أنها أقل كثافة من الهواء. ومع ذلك ، فمن المنطقي أن تشير القيمة المبلغ عنها إلى الأمونيا كغاز ، وليس إلى محاليلها المائية أو NH ₄ OH.

ضغط البخار

2160 مم زئبق عند 25 درجة مئوية.

عمل تآكل

إنه قادر على إذابة الزنك والنحاس.

الرقم الهيدروجيني

11.6 (محلول 1N) ؛ 11.1 (محلول 0.1 نيوتن) و 10.6 (محلول 0.01 نيوتن).

التفكك ثابت

pKb = 4.767 ؛ Kb = 1.71 × 10 ^-5 عند 20 درجة مئوية

pKb = 4.751 ؛ Kb = 1،774 × 10 ^-5 عند 25 درجة مئوية.

تؤدي زيادة درجة الحرارة بشكل غير محسوس تقريبًا إلى زيادة قاعدة هيدروكسيد الأمونيوم.

التسمية

ما هي جميع الأسماء الشائعة والرسمية لـ NH ₄ OH؟ وفقًا لما أقرته IUPAC ، فإن اسمه هو هيدروكسيد الأمونيوم لأنه يحتوي على أنيون الهيدروكسيل.

الأمونيوم ، بسبب شحنته +1 ، أحادي التكافؤ ، لذلك باستخدام تسمية المخزون ، يطلق عليه: هيدروكسيد الأمونيوم (I).

على الرغم من أن استخدام مصطلح هيدروكسيد الأمونيوم غير صحيح من الناحية الفنية ، لأن المركب غير قابل للعزل (على الأقل ليس على الأرض ، كما هو موضح بالتفصيل في القسم الأول).

أيضا ، هيدروكسيد الأمونيوم يسمى ماء الأمونيا والأمونيا السائلة.

الذوبان

لا يوجد NH ₄ OH كملح في الظروف الأرضية ، ولا يمكن تقدير مدى قابليته للذوبان في المذيبات المختلفة.

ومع ذلك ، فمن المتوقع أن تكون شديدة الذوبان في الماء ، حيث أن انحلالها سيطلق كميات هائلة من NH ₃. من الناحية النظرية ، ستكون طريقة رائعة لتخزين ونقل الأمونيا.

في المذيبات الأخرى القادرة على قبول الروابط الهيدروجينية ، مثل الكحولات والأمينات ، من المتوقع أن تكون قابلة للذوبان فيها أيضًا. هنا NH ₄ ⁺ كاتيون هو مانح رابطة الهيدروجين ، و OH ^- يعمل كلاهما.

من أمثلة هذه التفاعلات مع الميثانول: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ and HO ^- - HOCH ₃ (يشير OHCH ₃ إلى أن الأكسجين يستقبل رابطة الهيدروجين ، وليس أن مجموعة الميثيل مرتبطة بـ H).

المخاطر

- ملامسة العين تسبب تهيجا قد يؤدي إلى تلفها.

- مادة أكالة. لذلك ، يمكن أن يسبب التلامس مع الجلد تهيجًا وتركيزات عالية من الكاشف ، مما يسبب حروقًا في الجلد يمكن أن يتسبب التلامس المتكرر لهيدروكسيد الأمونيوم مع الجلد في جفافه وحكة واحمرار (التهاب الجلد).

- استنشاق بخاخ هيدروكسيد الأمونيوم يمكن أن يسبب تهيجاً حاداً في الجهاز التنفسي يتميز بالاختناق أو السعال أو ضيق التنفس. يمكن أن يؤدي التعرض المطول أو المتكرر للمادة إلى التهابات متكررة في الشعب الهوائية. كما أن استنشاق هيدروكسيد الأمونيوم يمكن أن يسبب تهيجًا في الرئتين.

- يمكن أن يشكل التعرض لتركيزات عالية من هيدروكسيد الأمونيوم حالة طبية طارئة ، حيث يمكن أن يحدث تراكم السوائل في الرئتين (الوذمة الرئوية).

- تم أخذ تركيز 25 جزء في المليون كحد أقصى للتعرض في وردية عمل مدتها 8 ساعات ، في بيئة يتعرض فيها العامل للتأثير الضار لهيدروكسيد الأمونيوم.

التفاعلية

- بالإضافة إلى الأضرار الصحية المحتملة من التعرض لهيدروكسيد الأمونيوم ، هناك احتياطات أخرى يجب مراعاتها عند التعامل مع المادة.

- يمكن أن يتفاعل هيدروكسيد الأمونيوم مع العديد من المعادن مثل: الفضة والنحاس والرصاص والزنك. كما أنه يتفاعل مع أملاح هذه المعادن لتكوين مركبات قابلة للانفجار وإطلاق غاز الهيدروجين ؛ والتي بدورها قابلة للاشتعال والانفجار.

- يمكن أن يتفاعل بعنف مع الأحماض القوية ، على سبيل المثال: حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك وحمض النيتريك. كما أنه يتفاعل بنفس الطريقة مع ثنائي ميثيل الكبريتات والهالوجينات.

- يتفاعل مع قواعد قوية ، مثل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم ، وينتج غاز الأمونيا. يمكن التحقق من ذلك من خلال مراقبة التوازن في الحل، الذي إضافة OH ^- أيونات التحولات التوازن في تشكيل NH ₃.

- يجب عدم استخدام معادن النحاس والألمنيوم وغيرها من المعادن المجلفنة عند التعامل مع هيدروكسيد الأمونيوم ، لما له من تأثير أكال عليها.

التطبيقات

في الغذاء

- يستخدم كمادة مضافة في العديد من الأطعمة حيث يعمل كعامل تخمير والتحكم في درجة الحموضة وعامل تشطيب لسطح الطعام.

- قائمة الأطعمة التي يستخدم فيها هيدروكسيد الأمونيوم واسعة النطاق وتشمل المخبوزات والجبن والشوكولاتة والحلويات والحلويات.

-يُصنف هيدروكسيد الأمونيوم على أنه مادة غير ضارة من قبل إدارة الغذاء والدواء (FDA) لمعالجة الأغذية ، طالما تم اتباع المعايير المعمول بها.

- يتم استخدامه في منتجات اللحوم كعامل مضاد للميكروبات ، حيث يكون قادرًا على القضاء على البكتيريا مثل الإشريكية القولونية ، وتقليلها إلى مستويات لا يمكن اكتشافها. تم العثور على البكتيريا في أمعاء الماشية ، والتكيف مع البيئة الحمضية. من خلال تنظيم الأس الهيدروجيني ، يعيق هيدروكسيد الأمونيوم نمو البكتيريا.

المداواة

- لهيدروكسيد الأمونيوم عدة استخدامات علاجية منها:

- يستخدم محلول 10٪ كمنشط للردود التنفسية

- خارجياً يستخدم على الجلد لعلاج لدغات الحشرات - يعمل في الجهاز الهضمي كمضاد للحموضة وطارد للريح أي يساعد على التخلص من الغازات.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه كمستحضر موضعي للألم العضلي الهيكلي الحاد والمزمن. نتيجة للتأثير المريح لهيدروكسيد الأمونيوم ، هناك زيادة موضعية في تدفق الدم والاحمرار والتهيج.

صناعية ومتنوعة

- يعمل على تقليل أكاسيد النيتروجين (غازات شديدة التفاعل مثل أكسيد النيتريك (NO) وثاني أكسيد النيتروجين (NO ₂)) لانبعاثات البطاريات وتقليل أكسيد النيتروجين في انبعاثات المداخن.

- يستخدم كملدنات. مضافات للدهانات ومعالجة الأسطح.

- يزيد من مسامية الشعر مما يسمح للأصباغ الصبغية بالتغلغل بشكل أكبر ، مما يحقق لمسة نهائية أفضل.

- يستخدم هيدروكسيد الأمونيوم كعامل مضاد للميكروبات في معالجة مياه الصرف الصحي. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يشارك في تخليق الكلورامين. تؤدي هذه المادة وظيفة مشابهة للكلور في تنقية مياه حمامات السباحة ، وتتميز بكونها أقل سمية.

- يستخدم كمثبط للتآكل في عملية تكرير الزيت.

- يستخدم كمنظف في العديد من المنتجات الصناعية والتجارية ، ويستخدم على مختلف الأسطح ، بما في ذلك: الفولاذ المقاوم للصدأ والبورسلين والزجاج والفرن.

- بالإضافة إلى استخدامه في إنتاج المنظفات والصابون والأدوية والأحبار.

في الزراعة

على الرغم من أنه لا يتم تناوله مباشرة كسماد ، إلا أن هيدروكسيد الأمونيوم يفعل ذلك. يتم إنتاج الأمونيا من النيتروجين الجوي بطريقة هابر بوش ويتم نقلها في الثلاجة تحت درجة غليانها (-33 درجة مئوية) إلى أماكن الاستخدام.

يتم حقن الأمونيا المضغوطة ، على شكل بخار ، في التربة حيث تتفاعل على الفور مع الماء المتراكم وتنتقل إلى شكل أمونيا (NH ₄ ⁺) ، والتي يتم الاحتفاظ بها في مواقع التبادل الكاتيوني للتربة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إنتاج هيدروكسيد الأمونيوم. هذه المركبات هي مصدر النيتروجين.

يشكل النيتروجين مع الفوسفور والبوتاسيوم ثالوثًا من العناصر الغذائية الأساسية للنباتات الضرورية لنموها.

المراجع

1. جانونج ، WF (2002) ، علم وظائف الأعضاء الطبية. الطبعة ال 19. دليل التحرير Moderno.
2. AD Fortes و JP Brodholt و IG Wood و L. Vocadlo. (2001). منذ البداية محاكاة الأمونيا مونوهيدرات (NH ₃ H ₂ O) وهيدروكسيد الأمونيوم (NH ₄ OH). المعهد الأمريكي للفيزياء. J. Chem. Phys.، Vol. 115، No. 15، 15.
3. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (6 فبراير 2017). حقائق هيدروكسيد الأمونيوم. تم الاسترجاع من: thinkco.com
4. مجموعة Pochteca. (2015). هيدروكسيد الأمونيوم. pochteca.com.mx
5. نيوجيرسي هيلث. (سادس). صحيفة وقائع عن المواد الخطرة: هيدروكسيد الأمونيوم.. تم الاسترجاع من: nj.gov
6. متعلم الكيمياء. (2018). هيدروكسيد الأمونيوم. تم الاسترجاع من: chemistrylearner.com
7. بوبكيم. (2018). هيدروكسيد الأمونيوم. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov