Propriedades físicas e importância na medicina
A amônia ocupa uma posição absolutamente única na química, sendo o principal elo que conecta o nitrogênio atmosférico a uma infinidade de compostos industriais. É um gás incolor com um odor extremamente pungente e facilmente reconhecível. Ela é capaz de se liquefazer já a uma pressão de cerca de 7 atmosferas. Uma das características físicas mais importantes é a sua solubilidade surpreendentemente alta em água.
Na prática médica, um lugar especial é ocupado pela solução aquosa a 10% (em massa), amplamente conhecida como amônia diluída / espírito de amônia / solução de amônia. Sua ação farmacológica baseia-se na capacidade dos vapores de excitar o sistema nervoso: a inalação de ar com uma pequena mistura do gás causa a estimulação reflexa do centro respiratório. Esse efeito é amplamente utilizado por médicos para recuperar pacientes de estados de desmaio (síncope).
Estrutura espacial da molécula
A estrutura espacial da molécula tem uma forma piramidal pronunciada. O nitrogênio encontra-se no estado de hibridização sp³. Dos quatro orbitais híbridos disponíveis, três são gastos na formação de ligações covalentes fortes com os átomos de hidrogênio. O quarto orbital permanece ocupado por um par de elétrons não ligante (isolado).
É justamente esse par de elétrons isolado que determina a atividade química e as propriedades básicas da substância em soluções aquosas. O átomo de nitrogênio atua como um doador, unindo um próton da água. Como resultado, formam-se íons amônio e íons hidróxido, embora apenas cerca de 1% de toda a substância dissolvida passe para a forma ionizada.
Reações químicas e obtenção
Em condições laboratoriais, o gás é sintetizado seja pelo aquecimento de sua solução aquosa concentrada, seja pela ação de bases fortes sobre sais de amônio. A amônia livre é capaz de participar de diversos tipos de interações químicas:
- Processos redox (oxirredução): A substância é capaz de queimar em oxigênio com liberação de nitrogênio livre. Ao passar o gás sobre óxido de cobre(II) preto aquecido, ocorre a redução: forma-se cobre metálico vermelho.
- Oxidação catalítica: Um processo industrial importantíssimo no qual, com a participação de uma liga de platina e ródio, forma-se óxido de nitrogênio(II).
- Reações de substituição: Os átomos de hidrogênio podem ser substituídos. A reação com sódio fundido produz amida de sódio, e a interação com haloalcanos permite obter aminas orgânicas cruciais (por exemplo, etilamina).
- Formação de complexos: As moléculas formam facilmente compostos complexos complexos com cátions de metais de transição, por exemplo, com íons de zinco.
Propriedades e decomposição dos sais de amônio
A interação da amônia com ácidos leva à formação de sais. Um exemplo clássico é o surgimento de uma espessa «fumaça branca» ao misturar com cloreto de hidrogênio gasoso, quando cristais de cloreto de amônio (sal amoníaco) surgem no ar.
O raio do íon amônio é próximo ao raio do íon potássio, portanto os sais (como sulfato e nitrato, aplicados como fertilizantes) são altamente solúveis em água. As soluções sofrem hidrólise e possuem meio levemente ácido (pH em torno de 5). Ao adicionar bases, os sais são decompostos com a liberação de amônia livre.
O aquecimento de sais cristalinos leva à sua decomposição térmica:
- Sais de ácidos não oxidantes (cloretos) decompõem-se reversivelmente.
- Carbonato de amônio decompõe-se lentamente mesmo à temperatura ambiente, liberando dióxido de carbono, o que é ativamente utilizado na panificação.
- Sais com um ânion oxidante (dicromatos) sofrem oxirredução intramolecular irreversível com a liberação de nitrogênio molecular.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Por que as soluções aquosas de sais de amônio têm um meio levemente ácido?
As soluções aquosas de sais de amônio têm um meio levemente ácido porque esses sais sofrem hidrólise. Ao contrário dos sais de metais alcalinos, o cátion amônio atua como um ácido e interage com a água. Por exemplo, durante a hidrólise, o cátion doa um próton para a água, formando amônia e íons hidrônio. Como resultado desse processo, um meio ácido com um valor de pH em torno de 5 é estabelecido na solução.
Quais compostos complexos (amoniacatos) são formados na interação da amônia com sais de prata e cobre?
As fontes listam os seguintes compostos complexos amoniacais de prata e cobre:
- nitrato de di-aminasrever(I) / nitrato de di-amminprata(I) — $[Ag(NH_3)_2]NO_3$;
- hidróxido de di-amminprata(I) — $[Ag(NH_3)_2]OH$;
- cloreto de di-ammincobre(I) — $[Cu(NH_3)_2]Cl$.
Soluções amoniacais de compostos de prata e cobre são utilizadas em reações qualitativas para alcinos com uma ligação tripla terminal, nas quais se formam precipitados de acetiletos.
Em qual ciclo bioquímico ocorre a desintoxicação da amônia tóxica no organismo humano?
A desintoxicação da amônia tóxica no corpo humano ocorre no ciclo da ornitina. Este processo bioquímico ocorre exclusivamente no fígado. Durante as reações do ciclo da ornitina, a amônia tóxica é convertida em ureia de baixa toxicidade, que é então excretada do organismo. Em distúrbios desse ciclo, por exemplo, devido a doenças hepáticas ou defeitos enzimáticos hereditários, a amônia não é convertida em ureia. Isso leva a um aumento de sua concentração no sangue e a um efeito tóxico no sistema nervoso central.
Quais classes de aminas são formadas na alquilação sequencial da amônia por haloalcanos?
Na alquilação sequencial da amônia por haloalcanos, forma-se uma mistura de aminas de diferentes graus de substituição, bem como sais quaternários.
Durante as reações de substituição nucleofílica (polialquilação), formam-se sequencialmente:
- Aminas primárias — 1 átomo de hidrogênio substituído.
- Aminas secundárias — 2 átomos de hidrogênio substituídos.
- Aminas terciárias — 3 átomos de hidrogênio substituídos.
A interação subsequente das aminas terciárias formadas com derivados halogenados de hidrocarbonetos leva a reações de adição, resultando na formação de sais de amônio tetrassubstituídos (quaternários).
Para memorizar facilmente a hidrólise, lembre-se de que a amônia é uma base fraca. O sal de uma base fraca e um ácido forte (por exemplo, cloreto de amônio) sempre confere um meio ácido à solução.
Questões de aulas e exames
Por que a solução de amônia tem propriedades básicas?
Na molécula de amônia, há um par de elétrons não compartilhado no átomo de nitrogênio, capaz de atuar como doador para o próton da água, liberando íons hidróxido.
Como diferenciar sais de amônio de outros sais solúveis?
Ao aquecer qualquer sal de amônio com uma base forte, a amônia gasosa é abundantemente liberada, sendo facilmente identificada por seu odor pungente.
Para que a amônia diluída / espírito de amônia é utilizada na medicina?
A solução a dez por cento é utilizada para recuperar pacientes de estados de desmaio devido à estimulação reflexa do sistema nervoso e do centro respiratório.
O que mais estudar sobre o tema
- Mecanismo de oxidação catalítica sobre o catalisador de platina-ródio
- Síntese de aminas orgânicas utilizando haloalcanos
- Particularidades da formação de complexos com íons de metais de transição
- Aplicação industrial de nitrato e sulfato de amônio
- Reações de substituição com a formação de amidas de metais alcalinos
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