アンモニウムイオンは、その化学式NHであり、正に帯電した多原子カチオンである4 +。分子は平らではなく、四面体のような形をしています。4つの水素原子が四隅を構成しています。
アンモニア性窒素には、プロトン（ルイス塩基）を受け入れることができる非共有電子のペアがあるため、アンモニウムイオンは、NH 3 + H + →NH 4 +という反応に従って、アンモニアのプロトン化によって形成されます。
図1：アンモニウムイオンの構造。
アンモニウムという名前は、置換アミンまたは置換アンモニウムカチオンにも使用されます。例えば、塩化メチルアンモニウムは、塩化物イオンがメチルアミンに結合している式CH 3 NH 4 Clのイオン塩です。
アンモニウムイオンは、より重いアルカリ金属と非常によく似た特性を持ち、しばしば近縁物質と見なされます。アンモニウムは、天王星や海王星などのガス巨大惑星の内部など、非常に高圧で金属のように振る舞うことが期待されています。
アンモニウムイオンは人体のタンパク質合成に重要な役割を果たしています。つまり、すべての生物には、約20種類のアミノ酸からなるタンパク質が必要です。植物や微生物は大気中の窒素からほとんどのアミノ酸を合成できますが、動物は合成できません。
人間にとって、いくつかのアミノ酸は全く合成できず、必須アミノ酸として消費されなければなりません。
しかし、他のアミノ酸は、アンモニアイオンの助けを借りて、胃腸管内の微生物によって合成することができます。したがって、この分子は、窒素循環およびタンパク質合成における重要な数字です。
プロパティ
溶解度と分子量
アンモニウムイオンの分子量は18.039 g / mol、溶解度は10.2 mg / mlです（National Center for Biotechnology Information、2017年）。アンモニアを水に溶解すると、反応に従ってアンモニウムイオンが形成されます。
NH 3 + H 2 O→NH 4 + + OH -
これにより、溶液のpHが上昇し、培地のヒドロキシル濃度が上昇します（Royal Society of Chemistry、2015）。
酸塩基特性
アンモニウムイオンのpKbは9.25です。これは、この値よりも高いpHでは酸性の振る舞いをし、低いpHでは基本的な振る舞いをすることを意味します。
たとえば、アンモニアを酢酸に溶解すると（pKa = 4.76）、窒素の自由電子対が媒体からプロトンを取り、次の式に従って水酸化物イオンの濃度が増加します。
NH 3 + CH 3 COOH⇌NH 4 + + CH 3 COO -
ただし、水酸化ナトリウム（pKa = 14.93）などの強塩基の存在下では、アンモニウムイオンは反応に従って媒体にプロトンを生成します。
NH 4 + + NaOH⇌NH 3 + Na + + H 2 O
結論として、pHが9.25未満の場合、窒素はプロトン化されますが、その値を超えるpHの場合、窒素は脱プロトン化されます。これは、滴定曲線を理解し、アミノ酸などの物質の挙動を理解する上で最も重要です。
アンモニウム塩
アンモニアの最も特徴的な特性の1つは、反応に応じて直接酸と結合して塩を形成する力です。
NH 3 + HX→NH 4 X
したがって、塩酸を使用すると、塩化アンモニウム（NH 4 Cl）が形成されます。硝酸では、硝酸アンモニウム（NH 4 NO 3）、炭酸では炭酸アンモニウム（（NH 4）2 CO 3）などを形成します。
完全に乾燥したアンモニアは完全に乾燥した塩酸と結合しないことが示されており、水分は反応を引き起こすのに必要です（VIAS Encyclopedia、2004）。
単純なアンモニウム塩のほとんどは水に非常に溶けます。例外は、ヘキサクロロ白金酸アンモニウムで、その形成はアンモニウムのテストとして使用されます。硝酸アンモニウムの塩、特に過塩素酸塩は非常に爆発性が高く、これらの場合、アンモニウムが還元剤です。
異常なプロセスでは、アンモニウムイオンがアマルガムを形成します。そのような種は、水銀陰極を使用してアンモニウム溶液を電気分解することによって調製されます。このアマルガムは最終的に分解して、アンモニアと水素を放出します（Johnston、2014）。
最も一般的なアンモニウム塩の1つは水酸化アンモニウムで、これは単に水に溶けたアンモニアです。この化合物は非常に一般的であり、環境（空気、水、土壌）や人間を含むすべての植物や動物に自然に見られます。
用途
アンモニウムは多くの植物種、特に低酸素土壌で育つ種にとって重要な窒素源です。ただし、ほとんどの作物種にも毒性があり、唯一の窒素源として適用されることはめったにありません（データベース、Human Metabolome、2017年）。
死んだバイオマスのタンパク質に結合した窒素（N）は、微生物によって消費され、アンモニウムイオン（NH4 +）に変換され、植物（例：イネ）の根から直接吸収されます。
アンモニウムイオンは通常、ニトロソモナスバクテリアによって亜硝酸イオン（NO2-）に変換され、次にニトロバクターバクテリアによって2番目の硝酸イオン（NO3-）に変換されます。
農業で使用される3つの主要な窒素源は、尿素、アンモニウム、および硝酸塩です。アンモニウムの硝酸塩への生物学的酸化は硝化として知られています。このプロセスにはいくつかのステップが含まれ、偏性好気性独立栄養細菌によって媒介されます。
浸水土壌では、NH4 +の酸化が制限されます。尿素は、酵素ウレアーゼによって分解されるか、化学的に加水分解されてアンモニアとCO2になります。
アンモニフィケーションのステップでは、アンモニフィングバクテリアによってアンモニアがアンモニウムイオン（NH4 +）に変換されます。次のステップでは、硝化細菌によってアンモニウムが硝酸塩に変換されます（硝化）。
この移動性の高い窒素の形態は、植物の根や土壌中の微生物によって最も一般的に吸収されます。
窒素循環を閉じるために、大気中の窒素ガスは、マメ科植物（アルファルファ、エンドウ豆、豆など）およびマメ科植物（ハンノキなど）の根組織に生息するリゾビウム属細菌によってバイオマス窒素に変換されます。シアノバクテリアとアゾトバクター（Sposito、2011）。
アンモニウム（NH4 +）を通じて、水生植物は窒素を吸収し、タンパク質、アミノ酸、その他の分子に取り込むことができます。高濃度のアンモニアは、藻類や水生植物の成長を増加させる可能性があります。
水酸化アンモニウムおよび他のアンモニウム塩は食品加工で広く使用されています。食品医薬品局（FDA）の規制では、水酸化アンモニウムは酵母剤、pH調整剤、および仕上げ剤として安全（「安全であると一般に認識されている」またはGRAS）であると規定されています。食品の表面的な。
水酸化アンモニウムが直接食品添加物として使用されている食品のリストは広範囲にわたり、焼き菓子、チーズ、チョコレート、その他の菓子製品（キャンディなど）、およびプリンが含まれます。水酸化アンモニウムは、肉製品の抗菌剤としても使用されます。
他の形のアンモニア（例えば、硫酸アンモニウム、アルギン酸アンモニウム）は、調味料、大豆タンパク質分離物、スナック、ジャム、ゼリー、および非アルコール飲料で使用されます（PNA硝酸カリウム協会、2016年）。
アンモニア測定はRAMBOテストで使用され、特にアシドーシスの原因の診断に役立ちます（テストID：RAMBOアンモニウム、ランダム、尿、SF）。腎臓は、酸の排泄と全身の酸と塩基のバランスを調節します。
腎臓がこれを行うには、尿中のアンモニアの量を変えることが重要です。尿中のアンモニアのレベルを測定することで、患者の酸塩基平衡障害の原因を知ることができます。
尿中のアンモニアのレベルも、特定の患者の毎日の酸産生に関する多くの情報を提供します。個人の酸負荷の大部分は摂取されたタンパク質から来るため、尿中のアンモニアの量は、食事によるタンパク質摂取の良い指標です。
尿アンモニア測定は、腎結石患者の診断と治療に特に役立ちます。
- 尿中のアンモニア濃度が高く、尿のpHが低い場合は、消化管の喪失が続いていることを示しています。これらの患者は尿酸とシュウ酸カルシウム結石のリスクがあります。
- 尿中の少量のアンモニアと尿の高pHは、尿細管性アシドーシスを示唆しています。これらの患者はリン酸カルシウム結石のリスクがあります。
- シュウ酸カルシウムとリン酸カルシウム結石の患者は、クエン酸塩で治療され、尿クエン酸塩（シュウ酸カルシウムとリン酸カルシウムの結晶成長の天然の阻害剤）を高めることがよくあります。
しかし、クエン酸塩は重炭酸塩（塩基）に代謝されるため、この薬剤は尿のpHを上げることもできます。クエン酸塩処理で尿のpHが高すぎると、リン酸カルシウム結石のリスクが不注意に高まる可能性があります。
尿のアンモニアを監視することは、クエン酸塩の用量を滴定し、この問題を回避する1つの方法です。クエン酸塩の適切な開始用量は、尿中のアンモニウム排泄の約半分です（それぞれのmEqで）。
この用量が尿のアンモニウム、クエン酸、およびpH値に及ぼす影響を監視し、反応に基づいてクエン酸の用量を調整できます。尿アンモニアの低下は、現在のクエン酸塩が、その特定の患者の毎日の酸負荷を部分的に（完全ではなく）相殺するのに十分であるかどうかを示す必要があります。
参考文献
- データベース、ヒトメタボローム。（2017年3月2日）。アンモニウムのメタボカードを表示しています。から回復：hmdb.ca。
- ジョンストン、FJ（2014）。アンモニウム塩。アクセスサイエンスから取得：accessscience.com。
- 国立バイオテクノロジー情報センター。（2017年2月25日）。PubChem複合データベース; CID = 16741146。PubChemから取得。
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