Ammonium er et positivt ladet polyatomisk kation med den kjemiske formelen NH4 + . Den har en molekylvekt på 18,04 og dannes ved protonering av ammoniakk (NH 3 ).
Det resulterende ion har en pKa på 9,25. Navnene ammonium og aminium er også navn på positivt ladede eller protonerte substituerte aminer , og kvaternære ammoniumkationer N + R4 , hvor ett eller flere hydrogenatomer er erstattet med alkylgrupper ( som kan symboliseres som R ) .
Ammoniakk er en svak base: den reagerer med Brønsted-syrer (protondonorer) for å produsere ammoniumionet . Når ammoniakk er oppløst i vann, reagerer en liten mengde av det med hydroniumioner i vannet for å produsere ammoniumioner. Det resulterende ammoniumionet er en relativt sterk konjugert syre , og den reagerer med hvilken som helst base og regenererer det nøytrale ammoniakkmolekylet. I vandig løsning avhenger graden i hvilken ammoniakk danner ammoniumion av pH i løsningen og konsentrasjonen av ammoniakk.
Det ensomme elektronparet på nitrogen (N) i ammoniakk er representert som et par prikker. Dette elektronparet danner bindingen med hydrogenkationet H + .
I ammoniumionet danner nitrogenatomet fire kovalente bindinger , i stedet for tre som i ammoniakk , og danner en struktur som er isoelektronisk for metanmolekylet og derfor energimessig gunstig.
Dannelsen av ammoniumforbindelser kan også forekomme i dampfasen ; for eksempel når ammoniakkdamper kommer i kontakt med hydrogenkloriddamper, dannes det en hvit sky av ammoniumklorid, som til slutt avsettes som et tynt lag med fast stoff på overflater. Ammoniumkationer ligner alkalimetaller som Na + eller K + og kan finnes i salter som ammoniumbikarbonat , ammoniumklorid og ammoniumnitrat . De enkleste ammoniumsaltene er svært løselige i vann.
Reduksjon av ammoniumkation frigjør ammoniakk og hydrogengass:
Ammoniumradikaler kan oppløses i kvikksølv og danne et amalgam . Praktisk talt kan det utføres ved elektrolyse av en ammoniakkløsning med en kvikksølvelektrode. [ 1 ] Dette amalgamet spaltes spontant for å produsere ammoniakk og hydrogen. [ 2 ]
Avhengig av graden av substitusjon av hydrogen med alkylgrupper, kan gruppen kalles et primært , sekundært , tertiært eller kvaternært ammoniumkation . De eksisterer i likevekt med deres respektive substituerte amin, avhengig av pH .
Bare kvaternære ammoniumkationer er permanent ladet. Disse kationene, f.eks. Tetra - n - butylammoniumkationer brukes noen ganger for å erstatte natrium- eller kaliumioner og øke den totale løseligheten til forbindelser i organiske løsningsmidler, basert på HSAB - prinsipper . Kvaternære ammoniumsalter brukes ofte som faseoverføringskatalysatorer av samme grunn.
Et eksempel på en reaksjon som danner et ammoniumion er den mellom dimetylamin , (CH 3 ) 2 NH, med en syre for å produsere dimetylaminokationen, (CH 3 ) 2 NH 2 + :
Ammoniumioner er et giftig avfallsprodukt fra metabolisme hos dyr . Hos fisk og akvatiske virvelløse dyr skilles det ut direkte i vannet. Hos pattedyr, haier og amfibier omdannes det i ureasyklusen til urea , fordi det er mindre giftig og kan lagres mer effektivt. Hos fugler, krypdyr og landlevende slanger omdannes metabolsk ammoniakk til urinsyre , som er fast, og kan skilles ut med minimalt vanntap. [ 3 ]
Ammoniakk er giftig for mennesker i høye konsentrasjoner, og kan forårsake skade på slimhinnen i lungene, eller alkaliske brannskader. [ 4 ]