Ammonium - Ammonium
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| Noms | |||
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Nom IUPAC
Ions d'ammonium
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Nom IUPAC systématique
Azanium |
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| Identifiants | |||
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Modèle 3D ( JSmol )
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| ChEBI | |||
| ChemSpider | |||
| Engrener | D000644 | ||
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CID PubChem
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| UNII | |||
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Tableau de bord CompTox ( EPA )
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| Propriétés | |||
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NH+ 4 |
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| Masse molaire | 18,039 g·mol -1 | ||
| Acidité (p K a ) | 9.25 | ||
| Base conjuguée | Ammoniac | ||
| Structure | |||
| tétraédrique | |||
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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| Références de l'infobox | |||
L' ammonium cation est positivement chargé ion polyatomique avec la formule chimique NH+
4. Il est formé par la protonation de l' ammoniac ( NH
3). L'ammonium est également un nom général pour les amines substituées chargées positivement ou protonées et les cations d'ammonium quaternaire ( NR+
4), où un ou plusieurs atomes d' hydrogène sont remplacés par des groupes organiques (indiqués par R).
Propriétés acido-basiques
L'ion ammonium est généré lorsque l'ammoniac, une base faible, réagit avec les acides de Brønsted (donneurs de protons) :
-
H+
+ NH
3→ NH+
4
L'ion ammonium est légèrement acide, réagissant avec les bases de Brønsted pour revenir à la molécule d'ammoniac non chargée :
-
NH+
4+ B−
→ HB + NH
3
Ainsi, le traitement de solutions concentrées de sels d'ammonium avec une base forte donne de l'ammoniac. Lorsque l'ammoniac est dissous dans l'eau, une infime quantité se transforme en ions ammonium :
-
H
2O + NH
3⇌ OH−
+ NH+
4
Le degré auquel l'ammoniac forme l'ion ammonium dépend du pH de la solution. Si le pH est bas, l'équilibre se déplace vers la droite : davantage de molécules d'ammoniac sont converties en ions ammonium. Si le pH est élevé (la concentration en ions hydrogène est faible), l'équilibre se déplace vers la gauche : l' ion hydroxyde soustrait un proton à l'ion ammonium, générant de l'ammoniac.
La formation de composés d'ammonium peut également se produire en phase vapeur ; par exemple, lorsque la vapeur d'ammoniac entre en contact avec la vapeur de chlorure d'hydrogène, un nuage blanc de chlorure d'ammonium se forme, qui finit par se déposer sous forme de solide en une fine couche blanche sur les surfaces.
Sels
Le cation ammonium se trouve dans une variété de sels tels que le carbonate d' ammonium , le chlorure d'ammonium et le nitrate d'ammonium . La plupart des sels d'ammonium simples sont très solubles dans l'eau. Une exception est l'hexachloroplatinate d'ammonium , dont la formation était autrefois utilisée comme test pour l'ammonium. Les sels d'ammonium de nitrate et surtout de perchlorate sont très explosifs, dans ces cas l'ammonium est l'agent réducteur.
Dans un processus inhabituel, les ions ammonium forment un amalgame . De telles espèces sont préparées par addition d'amalgame de sodium à une solution de chlorure d'ammonium. Cet amalgame finit par se décomposer pour libérer de l'ammoniac et de l'hydrogène.
Pour savoir si l'ion ammonium est présent dans le sel, le sel est d'abord chauffé en présence d' hydroxyde alcalin libérant un gaz à l'odeur caractéristique qui est bien sûr de l' ammoniac .
Pour confirmer davantage l' ammoniac , il a traversé une tige de verre trempée dans une solution de HCl ( acide chlorhydrique ) créant des fumées denses blanches de chlorure d' ammonium .
L'ammoniac, lorsqu'il est passé à travers une solution de CuSO 4 ( sulfate de cuivre ), passe du bleu au bleu foncé pour former le réactif de Schweizer .
2(aq) + H2SO4(aq)}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a3c265d2824540c0b74a76f5b5a8977f15ebb759)
L'ammoniac ou l'ion ammonium lorsqu'il est ajouté au réactif de Nessler donne un précipité de couleur brune connu sous le nom d'iodure de base de Million en milieu basique.
L'ion ammonium lorsqu'il est ajouté à l' acide chloroplatinique donne un précipité jaune.
 + NH4+(aq) -> (NH4)2[PtCl6](s) + 2H+}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a69d6ef31e3c9bcf45ee5c44678d905e8b2da4b7)
L'ion ammonium lorsqu'il est ajouté au cobaltinitrite de sodium donne un précipité jaune.
 + 3NH4(aq) -> (NH4)3[Co(NO2)6](s) + 3Na+(aq)}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ca9e44f38ac92628b9a0c11a84b0f472df75b722)
L'ion ammonium lorsqu'il est ajouté au bitartrate de potassium donne un précipité blanc.
Structure et collage
La paire d'électrons isolée sur l' atome d' azote (N) dans l'ammoniac, représentée par une ligne au-dessus du N, forme la liaison avec un proton (H + ). Par la suite, les quatre liaisons N-H sont équivalentes, étant des liaisons covalentes polaires . L'ion a une structure tétraédrique et est isoélectronique avec le méthane et le borohydrure . En termes de taille, le cation ammonium ( r ionique = 175 pm) ressemble au cation césium ( r ionique = 183 pm).
Ions organiques
Les atomes d'hydrogène dans l'ion ammonium peuvent être substitués par un groupe alkyle ou un autre groupe organique pour former un ion ammonium substitué ( nomenclature IUPAC : ion aminium ). Selon le nombre de groupes organiques, le cation ammonium est appelé primaire , secondaire , tertiaire ou quaternaire . A l'exception des cations ammonium quaternaire, les cations ammonium organiques sont des acides faibles.
Un exemple d'une réaction formant un ion ammonium est celle entre la diméthylamine , (CH 3 ) 2 NH, et un acide pour donner le cation diméthylammonium , (CH 3 ) 2 NH+
2:
Les cations ammonium quaternaire ont quatre groupes organiques attachés à l'atome d'azote, il leur manque un atome d'hydrogène lié à l'atome d'azote. Ces cations, tels que le cation tétra- n- butylammonium , sont parfois utilisés pour remplacer les ions sodium ou potassium pour augmenter la solubilité de l'anion associé dans les solvants organiques. Les sels d'ammonium primaire, secondaire et tertiaire remplissent la même fonction, mais sont moins lipophiles. Ils sont également utilisés comme catalyseurs de transfert de phase et tensioactifs .
Une classe inhabituelle de sels d'ammonium organiques sont les dérivés de cations radicaux amine , R 3 N +• tels que l'hexachloroantimonate de tris(4-bromophényl)ammoniumyl .
La biologie
Les ions ammonium sont un déchet du métabolisme des animaux . Chez les poissons et les invertébrés aquatiques, il est excrété directement dans l'eau. Chez les mammifères , les requins et les amphibiens , elle est convertie dans le cycle de l' urée en urée , car l'urée est moins toxique et peut être stockée plus efficacement. Chez les oiseaux , les reptiles et les escargots terrestres, l'ammonium métabolique est converti en acide urique , qui est solide et peut donc être excrété avec une perte d'eau minimale.
L'ammonium est une source importante d'azote pour de nombreuses espèces végétales, en particulier celles qui poussent sur des sols hypoxiques. Cependant, il est également toxique pour la plupart des espèces cultivées et est rarement appliqué comme seule source d'azote.
Métal
L'ion ammonium a des propriétés très similaires aux cations de métaux alcalins plus lourds et est souvent considéré comme un équivalent proche. L'ammonium devrait se comporter comme un métal (NH+
4ions dans une mer d'électrons) à des pressions très élevées, comme à l'intérieur de planètes géantes gazeuses comme Uranus et Neptune .
Dans des conditions normales, l'ammonium n'existe pas sous forme de métal pur, mais sous forme d' amalgame (alliage avec le mercure ).