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composto chimico Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
Il catione ammonio è uno ione poliatomico caricato positivamente, di formula chimica NH4+ dispari, risultato di una protonazione dell'ammoniaca.
| Ione ammonio | |
|---|---|
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| Nome IUPAC | |
| Ione ammonio | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | H4N⁺ |
| Massa molecolare (u) | 18,04 g/mol |
| Numero CAS | [1] |
| PubChem | 223 e 16741146 |
| SMILES | [NH4+] |
| Indicazioni di sicurezza | |
L'atomo di azoto ha ibridazione sp3 e si trova al centro di un tetraedro regolare i cui vertici sono occupati dagli atomi di idrogeno. Esperimenti di tracciatura con il trizio hanno dimostrato che i quattro atomi di idrogeno sono equivalenti, ovvero che nella reazione inversa che ripristina l'ammoniaca uno qualsiasi dei quattro idrogeni può essere ceduto, non necessariamente quello proveniente dall'acido.
Ammonio e amminioni sono nomi comuni per ammine sostituite caricate positivamente (es. protonate) e per cationi ammonio quaternari N+R4, dove uno o più atomi di idrogeno sono rimpiazzati da radicali organici (simbolizzati dalla lettera R).
L'azoto caricato positivamente anziché formare tre legami covalenti, come nell'ammoniaca, ne forma quattro. Questa reazione chimica è reversibile. Lo ione ammonio funge da acido debole nel senso che può protonare una base più forte utilizzando uno dei quattro atomi di idrogeno e riconvertendosi in ammoniaca. Questo si traduce nel fatto che lo ione ammonio è l'acido coniugato della base ammoniaca. In una soluzione, il grado in cui dall'ammoniaca si formerà lo ione ammonio dipende dal pH della stessa.
Per il riconoscimento dello ione ammonio, in un dato miscuglio dalla composizione incognita, è necessario trattare la sostanza originale con una piccola quantità di NaOH o KOH in una provetta da laboratorio e riscaldarla a bagnomaria per ottenere la seguente reazione:
Lo ione ammonio presente in soluzione viene deprotonato dall'ambiente basico e si sviluppano vapori di ammoniaca rilevabili con cartina indicatrice universale del pH che assumerà una colorazione giallo-verde (la cartina dovrà essere precedentemente umidificata e posizionata all'imboccatura della provetta).
Altrimenti si può ricercare lo ione ammonio, in un dato miscuglio dalla composizione incognita, trattando la sostanza con 2-3 mL di NaOH in un vetrino ad orologio. In un secondo vetrino occorre posizionare la cartina indicatrice universale del pH, e successivamente usare quest'ultimo per coprire il primo (il quale ha all'interno la sostanza con NaOH). Nel giro di 30 secondi si avrà una colorazione blu della cartina indicatore, che confermerà la presenza dello ione ammonio.
NH4Cl + NaOH ⇄ NH4OH + NaCl
NH4OH —Δ→ NH3↑ + H2O
I cationi organici dell'ammonio sono specie ioniche di formula generale RR'R''R'''N+ (o più semplicemente R4N+) derivati dalla sostituzione di uno o più idrogeni dello ione ammonio NH4+ con dei radicali organici. A seconda del grado si sostituzione le forme ioniche si distinguono in primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, analogamente alle ammine.
Gli ammonii primari sono ioni monosostituiti di formula RNH3+. Rappresentano gli acidi forti coniugati delle ammine primarie con le quali si trovano in equilibrio in ambiente acquoso
Gli ammonii secondari sono ioni disostituiti di formula RR'NH2+ (oppure R2NH2+) in equilibrio in ambiente acquoso con le ammine secondarie di cui rappresentano gli acidi forti coniugati
Gli ammonii terziari sono ioni trisostituiti di formula RR'R''NH+ (oppure R3NH+) in equilibrio con le ammine terziarie di cui rappresentano gli acidi forti coniugati
I cationi di ammonio terziario in acqua hanno una maggiore stabilità degli ammonii primari e secondari, fattore questo che comporta anche un minor carattere acido rispetto ai cationi mono e disostituiti. Tali caratteristiche fanno sì che gli ammonii terziari possano essere facilmente salificati, in genere con degli acidi alogenidrici, e quindi stabilizzati in forma solida cristallina; un esempio degno di nota sono i cloridrati delle ammine terziarie di formula generale R3NH+Cl−, sali spesso utilizzati a scopo terapeutico (ad esempio molti anestetici locali vengono somministrati sotto forma di cloridrato).
Gli ammonii quaternari sono ioni tetrasostituiti di formula R4N+. In ambiente acquoso sono stabili e non danno reazioni di dissociazione, mantenendo quindi una carica positiva netta dislocata sull'atomo di azoto. Anche i sali degli ammonii quaternari, come i terziari, possono avere utilizzi terapeutici (principalmente come farmaci colinergici). I Sali di ammonio quaternario inoltre, se opportunamente sostituiti, si comportano da tensioattivi e hanno proprietà battericida.
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