HYDROXYDE D'AMMONIUM: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS ET UTILISATIONS - CHIMIE - 2025

L' hydroxyde d'ammonium est un composé de formule moléculaire NH ₄ OH ou H ₅ NO produit par dissolution d'ammoniac gazeux (NH ₃) dans l'eau. Pour cette raison, on l'appelle eau ammoniacale ou ammoniaque liquide.

C'est un liquide incolore avec une odeur très intense et forte, qui n'est pas isolable. Ces caractéristiques sont directement liées à la concentration de NH ₃ dissous dans l'eau; concentration qui en fait, étant un gaz, peut en englober d'énormes quantités dissoutes dans un petit volume d'eau.

Source: Gabriel Bolívar

Une très petite partie de ces solutions aqueuses est composée des cations NH ₄ ⁺ et des anions OH ^-. En revanche, dans des solutions très diluées ou dans des solides congelés à très basse température, l'ammoniac peut se trouver sous forme d'hydrates, tels que: NH ₃ ∙ H ₂ O, 2NH ₃ ∙ H ₂ O et NH ₃ ∙ 2H ₂ O.

Curieusement, les nuages ​​de Jupiter sont constitués de solutions diluées d'hydroxyde d'ammonium. Cependant, la sonde spatiale Galileo n'a pas réussi à trouver de l'eau dans les nuages ​​de la planète, ce qui serait attendu en raison de la connaissance que nous avons de la formation d'hydroxyde d'ammonium; c'est-à-dire qu'il s'agit de cristaux NH ₄ OH totalement anhydres.

L'ion ammonium (NH ₄ ⁺) est produit dans la lumière tubulaire rénale par l'union de l'ammoniac et de l'hydrogène, sécrété par les cellules tubulaires rénales. De plus, l'ammonium est produit dans les cellules tubulaires rénales lors du processus de transformation de la glutamine en glutamate et, à son tour, lors de la conversion du glutamate en α-cétoglutarate.

L'ammoniac est produit industriellement par la méthode Haber-Bosch, dans laquelle l'azote et l'hydrogène gazeux réagissent; utilisant l'ion ferrique, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de potassium comme catalyseurs. La réaction est effectuée à des pressions élevées (150 à 300 atmosphères) et à des températures élevées (400 à 500 ° C), avec un rendement de 10 à 20%.

L'ammoniac est produit dans la réaction, qui, lorsqu'il s'oxyde, produit des nitrites et des nitrates. Ceux-ci sont essentiels pour obtenir de l'acide nitrique et des engrais comme le nitrate d'ammonium.

Structure chimique

Comme sa définition l'indique, l'hydroxyde d'ammonium consiste en une solution aqueuse d'ammoniac gazeux. Par conséquent, au sein du liquide, il n'y a pas de structure définie autre que celle d'un arrangement aléatoire d' ions NH ₄ ⁺ et OH ^- solvatés par des molécules d'eau.

Les ions ammonium et hydroxyle sont les produits d'un équilibre d'hydrolyse dans l'ammoniac, il est donc courant que ces solutions aient une odeur piquante:

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

Selon l'équation chimique, une forte diminution de la concentration en eau déplacerait l'équilibre vers la formation de plus d'ammoniac; c'est-à-dire que lorsque l'hydroxyde d'ammonium est chauffé, des vapeurs d'ammoniac seront libérées.

Pour cette raison, les ions NH ₄ ⁺ et OH ^- ne parviennent pas à former un cristal dans des conditions terrestres, ce qui signifie que la base solide NH ₄ OH n'existe pas.

Ce solide doit être composé uniquement d'ions en interaction électrostatique (comme on le voit sur l'image).

Glace ammoniacale

Cependant, sous des températures bien inférieures à 0 ° C, et entouré d'énormes pressions, comme celles qui règnent dans les noyaux des lunes gelées, l'ammoniac et le gel de l'eau. Ce faisant, ils cristallisent en un mélange solide avec des rapports stoechiométriques variés, le plus simple étant NH ₃ ∙ H ₂ O: monohydrate d'ammoniaque.

NH ₃ ∙ H ₂ O et NH ₃ ∙ 2H ₂ O sont de la glace ammoniacale, car le solide est constitué d'un arrangement cristallin de molécules d'eau et d'ammoniac liées par des liaisons hydrogène.

Compte tenu d'un changement de T et P, selon des études informatiques qui simulent toutes les variables physiques et leurs effets sur ces glaces, une transition se produit d'une phase NH ₃ ∙ nH ₂ O à une phase NH ₄ OH.

Par conséquent, seulement dans ces conditions extrêmes, NH ₄ OH peut exister en tant que produit de la protonation dans la glace entre NH ₃ et H ₂ O:

NH ₃ (s) + H ₂ O (s) <=> NH ₄ OH (s)

A noter que cette fois, contrairement à l'hydrolyse de l'ammoniac, les espèces impliquées sont en phase solide. Une glace à l'ammoniaque qui devient salée sans dégagement d'ammoniac.

Proprietes physiques et chimiques

Formule moléculaire

NH ₄ OH ou H ₅ NON

Poids moléculaire

35,046 g / mol

Apparence

C'est un liquide incolore.

Concentration

Jusqu'à environ 30% (pour les ions NH ₄ ⁺ et OH ^-).

Odeur

Très fort et tranchant.

Goût

Acre.

Valeur de seuil

34 ppm pour une détection non spécifique.

Point d'ébullition

38 ° C (25%).

Solubilité

Il n'existe qu'en solution aqueuse.

Solubilité dans l'eau

Miscible dans des proportions illimitées.

Densité

0,90 g / cm ³ à 25 ° C

Densité de vapeur

Par rapport à l'air pris comme unité: 0,6. Autrement dit, il est moins dense que l'air. Cependant, logiquement, la valeur rapportée se réfère à l'ammoniac en tant que gaz, non à ses solutions aqueuses ou à NH ₄ OH.

La pression de vapeur

2.160 mmHg à 25 ° C

Action corrosive

Il est capable de dissoudre le zinc et le cuivre.

pH

11,6 (solution 1N); 11,1 (solution 0,1 N) et 10,6 (solution 0,01 N).

Constante de dissociation

pKb = 4,767; Kb = 1,71 x 10 ^-5 à 20 ºC

pKb = 4,751; Kb = 1,774 x 10 ^-5 à 25 º C.

L'augmentation de la température augmente presque imperceptiblement la basicité de l'hydroxyde d'ammonium.

Nomenclature

Quels sont tous les noms courants et officiels du NH ₄ OH? Selon ce qui est établi par l'IUPAC, son nom est hydroxyde d'ammonium car il contient l'anion hydroxyle.

L'ammonium, en raison de sa charge +1, est monovalent, donc en utilisant la nomenclature Stock, il est nommé comme: hydroxyde d'ammonium (I).

Bien que l'utilisation du terme hydroxyde d'ammonium soit techniquement incorrecte, puisque le composé n'est pas isolable (du moins pas sur Terre, comme expliqué en détail dans la première section).

En outre, l'hydroxyde d'ammonium est appelé eau ammoniacale et ammoniaque liquide.

Solubilité

NH ₄ OH n'existe pas sous forme de sel dans les conditions terrestres, on ne peut pas estimer sa solubilité dans différents solvants.

Cependant, il devrait être extrêmement soluble dans l'eau, car sa dissolution libérerait d'énormes quantités de NH ₃. Théoriquement, ce serait une façon incroyable de stocker et de transporter l'ammoniac.

Dans d'autres solvants capables d'accepter des liaisons hydrogène, tels que les alcools et les amines, on pourrait s'attendre à ce qu'il y soit également très soluble. Ici, le cation NH ₄ ⁺ est un donneur de liaison hydrogène, et le OH ^- sert les deux.

Des exemples de ces interactions avec le méthanol seraient: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ et HO ^- - HOCH ₃ (OHCH ₃ indique que l'oxygène reçoit la liaison hydrogène, non que le groupe méthyle est lié au H).

Des risques

-Le contact avec les yeux provoque une irritation pouvant entraîner des lésions oculaires.

-Il est corrosif. Par conséquent, au contact de la peau, il peut provoquer une irritation et à des concentrations élevées de réactif, il provoque des brûlures cutanées. Le contact répété de l'hydroxyde d'ammonium avec la peau peut provoquer une sécheresse, des démangeaisons et une rougeur (dermatite).

-L'inhalation d'hydroxyde d'ammonium en spray peut provoquer une irritation aiguë des voies respiratoires, caractérisée par une suffocation, une toux ou un essoufflement. Une exposition prolongée ou répétée à la substance peut entraîner des infections récurrentes des bronches. De plus, l'inhalation d'hydroxyde d'ammonium peut provoquer une irritation des poumons.

-L'exposition à des concentrations élevées d'hydroxyde d'ammonium peut constituer une urgence médicale, car une accumulation de liquide dans les poumons (œdème pulmonaire) peut survenir.

-La concentration de 25 ppm a été prise comme limite d'exposition, sur un quart de travail de 8 heures, dans un environnement où le travailleur est exposé à l'action nocive de l'hydroxyde d'ammonium.

Réactivité

-En plus des dommages potentiels pour la santé dus à une exposition à l'hydroxyde d'ammonium, il existe d'autres précautions à prendre en compte lors de l'utilisation de la substance.

-L'hydroxyde d'ammonium peut réagir avec de nombreux métaux, tels que: l'argent, le cuivre, le plomb et le zinc. Il réagit également avec les sels de ces métaux pour former des composés explosifs et libérer de l'hydrogène gazeux; qui à son tour, est inflammable et explosif.

-Il peut réagir violemment avec des acides forts, par exemple: l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide nitrique. Il réagit également de la même manière avec le sulfate de diméthyle et les halogènes.

-Réagit avec les bases fortes, telles que l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium, produisant de l'ammoniac gazeux. Ceci peut être vérifié en observant l'équilibre en solution, dans lequel l'ajout d'ions OH ^- déplace l'équilibre vers la formation de NH ₃.

-Le cuivre et les métaux d'aluminium, ainsi que d'autres métaux galvanisés, ne doivent pas être utilisés lors de la manipulation d'hydroxyde d'ammonium, en raison de son action corrosive sur eux.

Applications

Dans la nourriture

-Il est utilisé comme additif dans de nombreux aliments dans lesquels il agit comme levant, contrôle du pH et agent de finition pour la surface des aliments.

-La liste des aliments dans lesquels l'hydroxyde d'ammonium est utilisé est longue et comprend des produits de boulangerie, des fromages, des chocolats, des bonbons et des puddings.

-L'hydroxyde d'ammonium est classé comme substance inoffensive par la FDA pour la transformation des aliments, à condition que les normes établies soient respectées.

-Dans les produits carnés, il est utilisé comme agent antimicrobien, étant capable d'éliminer les bactéries telles que E. coli, en le réduisant à des niveaux indétectables. Les bactéries se trouvent dans les intestins des bovins, s'adaptant à l'environnement acide. En régulant le pH, l'hydroxyde d'ammonium empêche la croissance bactérienne.

Thérapeutique

-L'hydroxyde d'ammonium a plusieurs utilisations thérapeutiques, notamment:

-La solution à 10% est utilisée comme stimulant du réflexe respiratoire

-En externe, il est utilisé sur la peau pour le traitement des piqûres d'insectes -Il agit dans le système digestif comme antiacide et carminatif, c'est-à-dire qu'il aide à éliminer les gaz.

De plus, il est utilisé comme rubéfiant topique pour les douleurs musculo-squelettiques aiguës et chroniques. En raison de l'action rubéfiante de l'hydroxyde d'ammonium, il y a une augmentation locale du flux sanguin, des rougeurs et des irritations.

Industriel et divers

-Il agit dans la réduction des NOx (gaz hautement réactifs comme l'oxyde nitrique (NO) et le dioxyde d'azote (NO ₂)) pour les émissions des batteries et la réduction des NOx dans les émissions des cheminées.

-Il est utilisé comme plastifiant; additif pour peintures et pour le traitement des surfaces.

-Augmente la porosité des cheveux permettant aux pigments de teinture d'avoir une plus grande pénétration, ce qui permet une meilleure finition.

-L'hydroxyde d'ammonium est utilisé comme agent antimicrobien dans le traitement des eaux usées. De plus, il est impliqué dans la synthèse de la chloramine. Cette substance remplit une fonction similaire au chlore dans la purification de l'eau de piscine, ayant l'avantage d'être moins toxique.

-Il est utilisé comme inhibiteur de corrosion dans le processus de raffinage du pétrole.

-Il est utilisé comme agent de nettoyage dans divers produits industriels et commerciaux, étant utilisé sur diverses surfaces, notamment: l'acier inoxydable, la porcelaine, le verre et le four.

-En outre, il est utilisé dans la production de détergents, savons, produits pharmaceutiques et encres.

Dans l'agriculture

Bien qu'il ne soit pas administré directement comme engrais, l'hydroxyde d'ammonium le fait. L'ammoniac est produit à partir de l'azote atmosphérique par la méthode Haber-Bosch et est transporté réfrigéré en dessous de son point d'ébullition (-33 ºC) jusqu'aux lieux d'utilisation.

L'ammoniac sous pression est injecté, sous forme de vapeur, dans le sol où il réagit immédiatement avec l'eau édaphique et passe sous forme d'ammoniac (NH ₄ ⁺), qui est retenu dans les sites d'échange cationique du sol. De plus, de l'hydroxyde d'ammonium est produit. Ces composés sont une source d'azote.

Avec le phosphore et le potassium, l'azote constitue la triade des principaux nutriments végétaux essentiels à leur croissance.

Références

1. Ganong, WF (2002), Physiologie médicale. 19e édition. Manuel éditorial Moderno.
2. AD Fortes, JP Brodholt, IG Wood et L. Vocadlo. (2001). Simulation ab initio du monohydrate d'ammoniaque (NH ₃ ∙ H ₂ O) et de l'hydroxyde d'ammonium (NH ₄ OH). Institut américain de physique. J. Chem. Phys., Volume 115, n ° 15, 15.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 février 2017). Faits sur l'hydroxyde d'ammonium. Récupéré de: thinkco.com
4. Groupe Pochteca. (2015). L'hydroxyde d'ammonium. pochteca.com.mx
5. NJ Health. (sf). Fiche d'information sur les substances dangereuses: Hydroxyde d'ammonium.. Récupéré de: nj.gov
6. Apprenant en chimie. (2018). L'hydroxyde d'ammonium. Récupéré de: chemistrylearner.com
7. PubChem. (2018). L'hydroxyde d'ammonium. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov