Ammonio

Il catione ammonio è uno ione poliatomico caricato positivamente, di formula chimica NH₄⁺ dispari, risultato di una protonazione dell'ammoniaca.

Ione ammonio
Struttura Lewis dello ione ammonio
Struttura 3D a sfere dello ione ammonio Struttura 3D Van der Waals dello ione ammonio
Nome IUPAC
Ione ammonio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	H4N⁺
Massa molecolare (u)	18,04 g/mol
Numero CAS	6684-80-6
PubChem	223 e 16741146
SMILES	[NH4+]
Indicazioni di sicurezza

Struttura generale di un ammonio organico

${\ce {NH3 + H+ -> NH4+}}$

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.

Ricerca dello ione ammonio

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:

NH₄⁺ + OH⁻ —^Δ→ NH₃↑ + H₂O

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

Cationi organici dell'ammonio

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.

Ammonio primario

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

${\ce {RNH2 + H2O <-> RNH3+ + OH-}}$

Ammonio secondario

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

${\ce {R2NH + H2O <=> R2NH2+ + OH-}}$

Ammonio terziario

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

${\ce {R3N + H2O <=> R3NH+ + OH-}}$

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).

Ammonio quaternario

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.

Sali di ammonio

• bicarbonato d'ammonio NH₄ HCO₃
• bicromato d'ammonio (NH₄)₂Cr₂O₇
• bromuro d'ammonio NH₄Br
• carbammato d'ammonio NH₄ H₂NCO₂
• carbonato d'ammonio (NH₄)₂CO₃
• citrato di bismuto e ammonio (NH₄)(BiOH) C₆H₅O₇
• citrato di diammonio (NH₄)₂ C₆H₆O₇
• cloruro d'ammonio (comunemente noto come sale d'ammonio) NH₄Cl
• cromato d'ammonio (NH₄)₂CrO₄
• fluoruro d'ammonio NH₄F
• fosfato di ammonio (NH₄)₃PO₄
• idrogenofosfato di ammonio e sodio NaNH₄HPO₄ · 4H₂O
• diidrogenofosfato di ammonio NH₄ H₂PO₄
• ioduro d'ammonio NH₄I
• nitrato d'ammonio NH₄ NO₃
• ossalato di diammonio (NH₄)₂C₂O₄
• perclorato d'ammonio NH₄ ClO₄
• perossidisolfato d'ammonio (NH₄)₂S₂O₈
• solfato d'ammonio (NH₄)₂SO₄
• solfito di ammonio (NH₄)₂SO₃
• solfuro d'ammonio (NH₄)₂S
• tiocianato d'ammonio NH₄ SCN
• tiosolfato d'ammonio (NH₄)₂S₂O₃

Voci correlate

• Protonazione
• Ammine

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• (EN) ammonium ion, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.