แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์: โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2025

ไฮดรอกไซแอมโมเนียเป็นสารประกอบของสูตรโมเลกุล NH ₄ OH หรือ H ₅ NO ผลิตโดยการสลายตัวของก๊าซแอมโมเนีย (NH ₃ ) ในน้ำ ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าน้ำแอมโมเนียหรือแอมโมเนียเหลว

เป็นของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นรุนแรงและแหลมคมซึ่งไม่สามารถแยกได้ ลักษณะเหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับความเข้มข้นของ NH _{3 ที่}ละลายในน้ำ ความเข้มข้นซึ่งในความเป็นจริงแล้วการเป็นก๊าซสามารถครอบคลุมจำนวนมหาศาลที่ละลายในน้ำปริมาณเล็กน้อย

ที่มา: Gabriel Bolívar

เป็นเพียงส่วนเล็กมากของการแก้ปัญหาน้ำเหล่านี้จะประกอบด้วย NH ₄ ⁺ไพเพอร์และ OH ^-แอนไอออน ในทางกลับกันในสารละลายเจือจางมากหรือในของแข็งแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำมากแอมโมเนียสามารถพบได้ในรูปของไฮเดรตเช่น: NH ₃ ∙ H ₂ O, 2NH ₃ ∙ H ₂ O และ NH ₃ ∙ 2H ₂ O

ตามความเป็นจริงเมฆของดาวพฤหัสบดีประกอบด้วยสารละลายแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์เจือจาง อย่างไรก็ตามยานสำรวจอวกาศกาลิเลโอล้มเหลวในการค้นหาน้ำในเมฆของดาวเคราะห์ซึ่งคาดว่าจะเกิดจากความรู้ที่เรามีเกี่ยวกับการก่อตัวของแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ กล่าวคือพวกมันเป็นผลึก NH ₄ OH ที่ปราศจากน้ำโดยสิ้นเชิง

แอมโมเนียมไอออน (NH ₄ ⁺ ) ถูกสร้างขึ้นในลูเมนท่อไตโดยการรวมตัวของแอมโมเนียและไฮโดรเจนซึ่งหลั่งออกมาจากเซลล์ท่อไต ในทำนองเดียวกันแอมโมเนียมผลิตในเซลล์ท่อไตในกระบวนการเปลี่ยนกลูตามีนเป็นกลูตาเมตและในทางกลับกันในการเปลี่ยนกลูตาเมตเป็นα-ketoglutarate

แอมโมเนียผลิตในอุตสาหกรรมโดยวิธี Haber-Bosch ซึ่งทำปฏิกิริยาไนโตรเจนและก๊าซไฮโดรเจน โดยใช้เฟอร์ริกไอออนอลูมิเนียมออกไซด์และโพแทสเซียมออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาจะดำเนินการที่ความกดดันสูง (150 - 300 บรรยากาศ) และอุณหภูมิสูง (400 -500 ºC) โดยให้ผลผลิต 10-20%

แอมโมเนียเกิดขึ้นในปฏิกิริยาซึ่งเมื่อออกซิไดซ์จะทำให้เกิดไนไตรต์และไนเตรต สิ่งเหล่านี้จำเป็นอย่างยิ่งในการได้รับกรดไนตริกและปุ๋ยเช่นแอมโมเนียมไนเตรต

โครงสร้างทางเคมี

ตามคำจำกัดความระบุว่าแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ประกอบด้วยสารละลายของก๊าซแอมโมเนียในน้ำ ดังนั้นภายในของเหลวจึงไม่มีโครงสร้างที่กำหนดไว้นอกเหนือจากการจัดเรียงแบบสุ่มของ NH ₄ ⁺และ OH ^-ไอออนที่ละลายโดยโมเลกุลของน้ำ

แอมโมเนียมและไฮดรอกซิลไอออนเป็นผลิตภัณฑ์ของสมดุลไฮโดรไลซิสในแอมโมเนียดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่สารละลายเหล่านี้จะมีกลิ่นฉุน:

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

ตามสมการทางเคมีความเข้มข้นของน้ำที่ลดลงสูงจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่การสร้างแอมโมเนียมากขึ้น นั่นคือเมื่อแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ถูกทำให้ร้อนไอระเหยของแอมโมเนียจะถูกปล่อยออกมา

ด้วยเหตุนี้ไอออนของ NH ₄ ⁺และ OH ^{- จึง}ไม่สามารถสร้างผลึกภายใต้สภาวะบนบกซึ่งหมายความว่าไม่มีฐานที่เป็นของแข็ง NH ₄ OH

กล่าวว่าของแข็งควรประกอบด้วยไอออนที่มีปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตเท่านั้น (ดังที่เห็นในภาพ)

น้ำแข็งแอมโมเนีย

อย่างไรก็ตามภายใต้อุณหภูมิต่ำกว่า0ºCและแวดล้อมไปด้วยแรงกดดันมหาศาลเช่นสิ่งที่เกิดขึ้นในแกนของดวงจันทร์น้ำแข็งแอมโมเนียและการแข็งตัวของน้ำ ในการทำเช่นนี้พวกมันตกผลึกเป็นส่วนผสมที่เป็นของแข็งโดยมีอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกที่แตกต่างกันซึ่งง่ายที่สุดคือ NH ₃ ∙ H ₂ O: แอมโมเนียโมโนไฮเดรต

NH ₃ ∙ H ₂ O และ NH ₃ ∙ 2H ₂ O เป็นน้ำแข็งแอมโมเนียเนื่องจากของแข็งประกอบด้วยการจัดเรียงผลึกของน้ำและโมเลกุลของแอมโมเนียที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจน

จากการเปลี่ยนแปลงของ T และ P ตามการศึกษาเชิงคำนวณที่จำลองตัวแปรทางกายภาพทั้งหมดและผลกระทบที่มีต่อไอออนเหล่านี้การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากเฟสNH ₃ ∙ nH ₂ O ไปเป็นเฟส NH ₄ OH

ดังนั้นภายใต้สภาวะที่รุนแรงเหล่านี้เท่านั้น NH ₄ OH สามารถดำรงอยู่ในรูปของโปรตอนในน้ำแข็งระหว่าง NH ₃และ H ₂ O:

NH ₃ (s) + H ₂ O (s) <=> NH ₄ OH (s)

โปรดทราบว่าเวลานี้แตกต่างจากการไฮโดรไลซิสแอมโมเนียสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอยู่ในช่วงของแข็ง น้ำแข็งแอมโมเนียที่เปลี่ยนเป็นเค็มโดยไม่ปล่อยแอมโมเนีย

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

สูตรโมเลกุล

NH ₄ OH หรือ H ₅ NO

น้ำหนักโมเลกุล

35.046 ก. / โมล

การปรากฏ

เป็นของเหลวไม่มีสี

สมาธิ

สูงถึงประมาณ 30% (สำหรับ NH ₄ ⁺และ OH ^-ไอออน)

กลิ่น

แข็งแรงและคมมาก

ลิ้มรส

เอเคอร์

ค่าเกณฑ์

34 ppm สำหรับการตรวจจับแบบไม่เฉพาะเจาะจง

จุดเดือด

38 ° C (25%)

การละลาย

มีอยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำเท่านั้น

ความสามารถในการละลายน้ำ

ผสมกันได้ในสัดส่วนที่ไม่ จำกัด

ความหนาแน่น

0.90 g / cm ³ที่ 25 ° C

ความหนาแน่นของไอ

เทียบกับอากาศที่ถ่ายเป็นเอกภาพ: 0.6 นั่นคือมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ อย่างไรก็ตามตามเหตุผลแล้วค่าที่รายงานหมายถึงแอมโมเนียเป็นก๊าซไม่ใช่สำหรับสารละลายในน้ำหรือ NH ₄ OH

ความดันไอ

2,160 mmHg ที่ 25 ° C

การกัดกร่อน

สามารถละลายสังกะสีและทองแดงได้

พีเอช

11.6 (โซลูชัน 1N); 11.1 (สารละลาย 0.1 N ) และ 10.6 (สารละลาย 0.01 N)

ค่าคงที่การแยกตัว

pKb = 4.767; Kb = 1.71 x 10 ^-5ที่ 20 ºC

pKb = 4.751; Kb = 1,774 x 10 ^-5ที่ 25 º C

การเพิ่มอุณหภูมิแทบจะไม่สามารถเพิ่มความเป็นพื้นฐานของแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ได้

ศัพท์เฉพาะ

ชื่อสามัญและชื่อทางการของ NH ₄ OH คืออะไร? ตามที่กำหนดโดย IUPAC ชื่อของมันคือแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์เนื่องจากมีไฮดรอกซิลแอนไอออน

แอมโมเนียมเนื่องจากประจุ +1 เป็นโมโนวาเลนต์ดังนั้นการใช้ระบบการตั้งชื่อหุ้นจึงมีชื่อเป็น: แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (I)

แม้ว่าการใช้คำว่าแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์จะไม่ถูกต้องในทางเทคนิคเนื่องจากสารประกอบไม่สามารถแยกได้ (อย่างน้อยก็ไม่ใช่บนโลกตามที่อธิบายไว้ในรายละเอียดในหัวข้อแรก)

นอกจากนี้แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ยังเรียกว่าน้ำแอมโมเนียและแอมโมเนียเหลว

การละลาย

NH ₄ OH ไม่มีอยู่เป็นเกลือในสภาพบกไม่สามารถประมาณได้ว่าละลายได้อย่างไรในตัวทำละลายที่แตกต่างกัน

อย่างไรก็ตามคาดว่าจะสามารถละลายได้ในน้ำอย่างมากเนื่องจากการละลายจะปล่อย NH ₃จำนวนมหาศาลออกมา ในทางทฤษฎีแล้วมันจะเป็นวิธีที่น่าอัศจรรย์ในการจัดเก็บและขนส่งแอมโมเนีย

ในตัวทำละลายอื่น ๆ ที่สามารถรับพันธะไฮโดรเจนได้เช่นแอลกอฮอล์และเอมีนคาดว่าจะละลายได้มากเช่นกัน ที่นี่ NH ₄ ⁺ไอออนบวกเป็นผู้บริจาคพันธะไฮโดรเจนและ OH ^-ทำหน้าที่เป็นทั้งสองอย่าง

ตัวอย่างของปฏิกิริยาเหล่านี้กับเมทานอลจะเป็น: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃และ HO ^- - HOCH ₃ (OHCH ₃บ่งชี้ว่าออกซิเจนได้รับพันธะไฮโดรเจนไม่ใช่ว่าหมู่เมธิลเชื่อมโยงกับ H)

ความเสี่ยง

- การสัมผัสกับดวงตาทำให้เกิดการระคายเคืองซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายต่อดวงตา

- มีฤทธิ์กัดกร่อน ดังนั้นเมื่อสัมผัสกับผิวหนังอาจทำให้เกิดการระคายเคืองและที่ความเข้มข้นสูงของรีเอเจนต์จะทำให้ผิวหนังไหม้ได้ การสัมผัสแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ซ้ำ ๆ กับผิวหนังอาจทำให้แห้งคันและแดง (ผิวหนังอักเสบ)

- การสูดดมสเปรย์แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์อาจทำให้เกิดการระคายเคืองอย่างเฉียบพลันของทางเดินหายใจโดยมีลักษณะหายใจไม่ออกไอหรือหายใจถี่ การได้รับสารเป็นเวลานานหรือซ้ำ ๆ อาจส่งผลให้หลอดลมติดเชื้อซ้ำได้ นอกจากนี้การสูดดมแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์อาจทำให้ปอดระคายเคืองได้

- การได้รับแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้นสูงอาจเป็นเหตุฉุกเฉินทางการแพทย์เนื่องจากอาจเกิดการสะสมของของเหลวในปอด (อาการบวมน้ำที่ปอด)

- ความเข้มข้น 25 ppm ถูกใช้เป็นขีด จำกัด การสัมผัสในกะทำงาน 8 ชั่วโมงในสภาพแวดล้อมที่คนงานต้องเผชิญกับการกระทำที่เป็นอันตรายของแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์

การเกิดปฏิกิริยา

- นอกเหนือจากความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นต่อสุขภาพจากการสัมผัสกับแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์แล้วยังมีข้อควรระวังอื่น ๆ ที่ต้องคำนึงถึงเมื่อทำงานกับสาร

- แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์สามารถทำปฏิกิริยากับโลหะหลายชนิดเช่นเงินทองแดงตะกั่วและสังกะสี นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยากับเกลือของโลหะเหล่านี้เพื่อสร้างสารประกอบระเบิดและปล่อยก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งเป็นวัตถุไวไฟและระเบิดได้

- สามารถทำปฏิกิริยารุนแรงกับกรดแก่เช่นกรดไฮโดรคลอริกกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยาในลักษณะเดียวกันกับไดเมทิลซัลเฟตและฮาโลเจน

- ทำปฏิกิริยากับเบสที่แข็งแรงเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ทำให้เกิดก๊าซแอมโมเนีย นี้สามารถตรวจสอบได้โดยการสังเกตความสมดุลในการแก้ปัญหาซึ่งในการเพิ่มของโอ้^-ไอออนกะสมดุลการก่อตัวของ NH 3

- ไม่ควรใช้โลหะทองแดงและอลูมิเนียมรวมทั้งโลหะสังกะสีอื่น ๆ เมื่อจัดการกับแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์เนื่องจากมีฤทธิ์กัดกร่อน

การประยุกต์ใช้งาน

ในอาหาร

- ใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหารหลายชนิดซึ่งทำหน้าที่เป็นหัวเชื้อควบคุม pH และสารตกแต่งผิวอาหาร

- รายการอาหารที่ใช้แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์มีมากมายและรวมถึงขนมอบชีสช็อคโกแลตขนมและพุดดิ้ง

- แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์จัดเป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายโดย FDA สำหรับการแปรรูปอาหารตราบใดที่ปฏิบัติตามมาตรฐานที่กำหนดไว้

- ในผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์จะใช้เป็นสารต้านจุลชีพซึ่งสามารถกำจัดแบคทีเรียเช่นอีโคไลซึ่งจะลดระดับที่ตรวจไม่พบ แบคทีเรียพบได้ในลำไส้ของวัวปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์จะขัดขวางการเติบโตของแบคทีเรียโดยการควบคุมค่า pH

การบำบัดโรค

- แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์มีประโยชน์ในการรักษาหลายประการ ได้แก่ :

- ใช้สารละลาย 10% เป็นสารกระตุ้นการสะท้อนระบบทางเดินหายใจ

- ใช้ภายนอกเพื่อรักษาแมลงสัตว์กัดต่อยและแมลงสัตว์กัดต่อย - ทำหน้าที่ในระบบย่อยอาหารเป็นยาลดกรดและยาขับลมกล่าวคือช่วยกำจัดก๊าซ

นอกจากนี้ยังใช้เป็น rubefacient เฉพาะที่สำหรับอาการปวดกล้ามเนื้อและกระดูกเฉียบพลัน อันเป็นผลมาจากการกระทำของแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์อย่าง rubefacient ทำให้มีการไหลเวียนของเลือดเพิ่มขึ้นรอยแดงและการระคายเคือง

อุตสาหกรรมและเบ็ดเตล็ด

- ทำหน้าที่ในการลด NOx (ก๊าซที่มีปฏิกิริยาสูงเช่นไนตริกออกไซด์ (NO) และไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO ₂ )) สำหรับการปล่อยแบตเตอรี่และการลด NOx ในการปล่อยปล่องไฟ

- ใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ สารเติมแต่งสำหรับสีและสำหรับการรักษาพื้นผิว

- เพิ่มความพรุนของเส้นผมช่วยให้สีย้อมมีการซึมผ่านมากขึ้นซึ่งจะได้สีที่ดีขึ้น

- แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ใช้เป็นสารต้านจุลชีพในการบำบัดน้ำเสีย นอกจากนี้ยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์คลอรามีน สารนี้ทำหน้าที่คล้ายกับคลอรีนในการทำให้น้ำในสระว่ายน้ำบริสุทธิ์โดยมีข้อดีคือมีพิษน้อยกว่า

- ใช้เป็นสารยับยั้งการกัดกร่อนในกระบวนการกลั่นน้ำมัน

- ใช้เป็นสารทำความสะอาดในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ต่างๆโดยใช้กับพื้นผิวต่างๆ ได้แก่ สแตนเลสพอร์ซเลนแก้วและเตาอบ

- นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตผงซักฟอกสบู่ยาและหมึกพิมพ์

ในด้านการเกษตร

แม้ว่าจะไม่ได้ใช้เป็นปุ๋ยโดยตรง แต่แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ก็ทำเช่นนี้ แอมโมเนียผลิตจากไนโตรเจนในบรรยากาศโดยวิธี Haber-Bosch และถูกขนส่งในตู้เย็นที่ต่ำกว่าจุดเดือด (-33 ºC) ไปยังสถานที่ใช้งาน

แอมโมเนียที่มีความดันจะถูกฉีดเข้าไปในรูปของไอลงในดินซึ่งจะทำปฏิกิริยากับน้ำที่มีสารอาหารทันทีและผ่านเข้าสู่รูปแบบของแอมโมเนีย (NH ₄ ⁺ ) ซึ่งจะถูกเก็บไว้ในบริเวณแลกเปลี่ยนไอออนบวกของดิน นอกจากนี้ยังผลิตแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ สารประกอบเหล่านี้เป็นแหล่งไนโตรเจน

ร่วมกับฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมไนโตรเจนถือเป็นธาตุอาหารหลักทั้งสามชนิดที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช

อ้างอิง

1. Ganong, WF (2002). สรีรวิทยาการแพทย์. ฉบับที่ 19 คู่มือบรรณาธิการ Moderno.
2. AD Fortes, JP Brodholt, IG Wood และ L. Vocadlo (2001) การจำลองการเริ่มต้นของแอมโมเนียโมโนไฮเดรต (NH ₃ ∙ H ₂ O) และแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (NH ₄ OH) สถาบันฟิสิกส์อเมริกัน J. Chem. Phys., Vol. 115, No. 15, 15.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 กุมภาพันธ์ 2560). แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ข้อเท็จจริง ดึงมาจาก: thoughtco.com
4. กลุ่ม Pochteca (2015) แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์. pochteca.com.mx
5. NJ สุขภาพ (เอสเอฟ) เอกสารข้อเท็จจริงเกี่ยวกับวัตถุอันตราย: แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ . กู้คืนจาก: nj.gov
6. ผู้เรียนเคมี (2018) แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์. ดึงมาจาก: chemistrylearner.com
7. PubChem (2018) แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์. สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov