خلات الأمونيوممادة كيميائية مُجَمَّع مع كاس رقم 631-61-8، بمثابة حجر الزاوية في مختلف التطبيقات الصناعية والمختبرية. من دورها الحاسم ك المخزن المؤقت في HPLC إلى وظيفتها باعتبارها منظم الحموضة في الطعام هذا ملح الأمونيوم متعدد الاستخدامات بشكل لا يصدق. وفي هذا المقال سنستكشف أعماق ذلك الصلبة استرطابي، فحصها توليف, الخصائص الكيميائية، ومجموعة واسعة من الاستخدامات التي تجعلها لا غنى عنها. سواء كنت كيميائيًا، أو مسؤول مشتريات، أو مجرد فضول بشأن الكيمياء غير العضوية، فإنك تفهم استخدام خلات الأمونيوم يستحق وقتك. سوف نتعمق في كيفية ذلك كاشف يسهل قياس الطيف الكتلي، يساعد في استخراج الحمض النووي، ويعمل كعنصر حيوي في التوليف العضوي.
ما هو بالضبط خلات الأمونيوم (CAS 631-61-8)؟
خلات الأمونيوم هو مركب كيميائي مع الصيغة NH₄CH₃CO₂. ومن الناحية المثالية، فإنه يمثل ملح حمض ضعيف (حمض الخليك) و أ قاعدة ضعيفة (الأمونيا). يمنحه هذا المزيج الفريد خصائص مميزة ذات قيمة عالية في الكيمياء. على عكس الأملاح القوية مثل كبريتات أو المركبات القائمة على الكلوريد، خلات الأمونيوم تحتل أرضًا محايدة، وغالبًا ما تستخدم عند الحاجة إلى بيئة أيونية لطيفة وغير مزعجة. ال كاس 631-61-8 يشير المعرف على وجه التحديد إلى هذا ملح خلات في شكله النقي.
جسديا، خلات الأمونيوم بيضاء، مادة صلبة بلورية. ومن المعروف أن أ الصلبة استرطابيمما يعني أنه يمتص الرطوبة من الهواء بسهولة. إذا تركت جرة من خلات الأمونيوم مفتوحة، فقد تجدها تتكتل معًا أو تتحول إلى فوضى بطيئة بمرور الوقت. ولهذا السبب، يعد التخزين المناسب في بيئة جافة أمرًا ضروريًا. إنه عالي قابل للذوبان في الماء، مما يخلق محلول خلات الأمونيوم وهذا أمر أساسي للعديد من العمليات القائمة على السوائل في المختبر.
في عالم التجارة والصناعة، خلات الأمونيوم يتم تداوله بشكل متكرر واستخدامه كمادة عالية النقاء كاشف. لأنه مكون من خلات والأمونيوم الأيونات، فهو يتحلل بسهولة نسبيًا عند التسخين، وهي خاصية تميزه عن الأملاح المستقرة مثل خلات الصوديوم. يعتبر عدم الاستقرار الحراري هذا في الواقع فائدة في تقنيات تحليلية محددة، حيث يمنع تراكم المخلفات في المعدات الحساسة.
كيف يتم تحقيق تخليق خلات الأمونيوم؟
ال توليف ل خلات الأمونيوم هو تفاعل حمض قاعدة كلاسيكي. هو في المقام الأول الناتجة عن تحييد ل حمض الخليك مع الأمونيا. يمكن إجراء هذه العملية باستخدام تركيزات مختلفة، ولكن الطريقة الصناعية الأكثر شيوعًا تتضمن التشبع حمض الخليك الجليدي مع الأمونيا. حمض الخليك الجليدي هو الشكل الخالي من الماء والمركّز حمض الخليك. متى الأمونيا يتم ضخ الغاز من خلاله، و رد فعل الأمونيا و حمض الخليك ينتج الصلبة خلات الأمونيوم.
طريقة أخرى ل تحضير خلات الأمونيوم ينطوي على رد فعل حمض الخليك مع كربونات الأمونيوم. في هذا السيناريو، حمض الخليك يتفاعل مع الكربونات، ويطلق ثاني أكسيد الكربون والماء أثناء تكوينه خلات. غالبًا ما تستخدم هذه الطريقة عند التعامل مع الغازات الأمونيا ليس من الممكن أو عندما تكون صلبة الأمونيوم يفضل المصدر. تبدو المعادلة الكيميائية بشكل عام كما يلي: $2 CH_3COOH + (NH_4)_2CO_3 \rightarrow 2 NH_4CH_3COO + H_2O + CO_2$.
ومن الممكن أيضًا تصنيعه عن طريق الخلط حمض الخليك الجليدي مع الأمونيا في محلول مائي، على الرغم من أن إخراج البلورة الصلبة يتطلب تبخر الماء، الأمر الذي قد يكون أمرًا صعبًا بسبب ميل المركب إلى فقدان الأمونيا عند التسخين. ولذلك، مطلوب مراقبة دقيقة لدرجة الحرارة ودرجة الحموضة أثناء توليف للتأكد من أن المنتج النهائي نقي خلات الأمونيوم. هذا تفاعل الأمونيا والخليك المكونات الأساسية لإنتاج خلات اللازمة للأسواق العالمية.
ما هي الخصائص الكيميائية الرئيسية لهذا المركب؟
فهم الخصائص الكيميائية ل خلات الأمونيوم أمر بالغ الأهمية لتطبيقه الفعال. كما ذكرنا فهو مستمد من أ حمض ضعيف وضعيف قاعدة. وهذا يجعله مرشحًا ممتازًا لإنشاء ملف الحل العازلة. ان خلات العازلة صنع مع خلات الأمونيوم يعمل بفعالية في النطاق الحمضي، مما يساعد على استقرار الرقم الهيدروجيني لخليط التفاعل. لأن كلا من الكاتيون (الأمونيوم) والأنيون (خلات) يمكن أن يتحلل، ودرجة الحموضة نقية محلول خلات الأمونيوم وهو محايد تقريبًا، عادةً ما يكون حوالي 7.0 درجة حموضة، على الرغم من أن هذا يمكن أن يتغير اعتمادًا على التركيز.
واحدة من أكثر تحديدا الخصائص الكيميائية هو أنه كذلك متقلبة عند الضغوط المنخفضة. وهذا يختلف عن خلات الصوديوم أو أسيتات البوتاسيوموالتي تترك بقايا صلبة عندما تتبخر المذيبات. متى خلات الأمونيوم يتم تسخينه أو وضعه تحت فراغ، فإنه ينفصل مرة أخرى إلى الأمونيا وحمض الخليك (أو حمض الخليك مع الأمونيا بخار)، دون ترك أي أثر تقريبًا. هذه الخاصية هي "الخدعة السحرية" التي تجعلها شائعة جدًا في الكيمياء التحليلية.
بخصوص القابلية للذوبان, خلات الأمونيوم متعدد الاستخدامات بشكل لا يصدق. سوف حل بسهولة في الماء والميثانول والإيثانول. هذا عالية القابلية للذوبان يسمح باستخدامه في مختلف مراحل المحمول للكروماتوغرافيا. ومع ذلك، فهو أقل استقرارا من كبريتات الأمونيوم; إذا تعرض للحرارة لفترة طويلة جدا، فإنه يفقد الأمونيا ويصبح حمضيا.
ما سبب أهمية خلات الأمونيوم في HPLC وقياس الطيف الكتلي؟
في مجال الكيمياء التحليلية وخاصة العاليةالأداء اللوني السائل (HPLC) و HPLC إلى جانب قياس الطيف الكتلي (LC-MS)، خلات الأمونيوم هو نجم. إنه على نطاق واسع تستخدم لإنشاء المخزن المؤقت ل مراحل المحمول. أ المخزن المؤقت للمراحل المتنقلة يساعد في الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للمذيب أثناء تحركه عبر العمود، مما يضمن بقاء المركبات التي يتم تحليلها (التحليلات) في حالة تأين ثابتة. وهذا يؤدي إلى قمم أكثر وضوحا وبيانات أكثر دقة.
السبب الحقيقي خلات الأمونيوم يضيء في LC-MS هو تقلبه. متى تحضير العينات لقياس الطيف الكتليويجب على العلماء تجنبها الأملاح غير المتطايرة في تحضير العينات. إن حواجز الفوسفات التقليدية، رغم فعاليتها، عبارة عن أملاح صلبة من شأنها أن تسد مصدر السحب الدقيق لمطياف الكتلة. خلات الأمونيوميجري متقلبة عند الضغوط المنخفضة، يتسامى ويختفي. فهو يوفر القوة الأيونية اللازمة وقدرة التخزين المؤقت في الطور السائل ولكنه يختفي في الطور الغازي للكاشف.
الأملاح التي تم استخدامها في الماضي، مثل الفوسفات أو الكبريتات، تم استبدالها الآن إلى حد كبير خلات الأمونيوم أو Formate Ammonium في هذه التطبيقات. كما أنه متوافق مع مراحل HPLC مع ELSD (كاشف تشتت الضوء التبخيري)، وهي تقنية أخرى تتطلب مخازن مؤقتة متطايرة. ال خلات يسهل الأيون تأين الجزيئات المختلفة، مما يجعله المعيار كاشف ل تحليل المركبات المختلفة تتراوح من الأدوية إلى البروتينات.
كيف يمكنك إجراء تحضير خلات الأمونيوم في المختبر؟
في حين أن الكثيرين يشترونه مخلوطًا مسبقًا، وهم يعرفون كيفية القيام بذلك إنشاء حل عازلة هي مهارة معملية قياسية. تحضير خلات الأمونيوم في المختبر عادة ما ينطوي على إذابة المادة الصلبة البلورية في الماء عالي النقاء. على سبيل المثال، إذا كنت بحاجة لجعل 10M الأمونيوم محلول مخزون الخلات (الذي يكون شديد التركيز)، سوف تزن كمية كبيرة من الصلبة استرطابي و حل ذلك بعناية.
ومع ذلك، نظرًا لأنه استرطابي، فقد يكون وزنه غير دقيق إذا امتص الماء. في بعض الأحيان، يفضل الكيميائيون صنع المخزن المؤقت في الموقع عن طريق الخلط حمض الخليك و الأمونيا (أو هيدروكسيد الأمونيوم) الحلول حتى يتم الوصول إلى الرقم الهيدروجيني المطلوب. إذا كنت حسبت المبلغ المطلوب للحصول على مولارية محددة، ضع في الاعتبار دائمًا وزن الماء إذا كانت المادة الصلبة متجمعة.
لنفترض أنك بحاجة إلى حجم معين. يمكنك حساب الكمية المطلوبة ل 70 مل أو المبلغ مطلوب لمحلول 70 مل من مولية محددة. سوف تقوم بحل خلات الأمونيوم في ماء أقل قليلاً، اضبط درجة الحموضة باستخدام حمض الخليك أو الأمونيا، ثم قم بالتعبئة حتى المجلد النهائي. وهذا يضمن الخاص بك خلات العازلة دقيق. غالبًا ما يتم ترشيح هذا المحلول لإزالة أي جسيمات قبل استخدامه كمحلول كاشف في الأدوات الحساسة.
هل تستخدم خلات الأمونيوم كمضافات غذائية؟
نعم مفاجأة للبعض خلات الأمونيوم يكون تستخدم كمضافة طعام. في صناعة المواد الغذائية، فإنه يخدم في المقام الأول بمثابة منظم الحموضة. وهو مدرج تحت الرقم E E264 في أوروبا (على الرغم من أن حالة الموافقة تختلف حسب المنطقة، لذا تحقق دائمًا من اللوائح المحلية). دورها باعتبارها مادة مضافة كمنظم للحموضة يساعد على التحكم في درجة الحموضة في الأطعمة المصنعة، ويمنعها من أن تصبح حمضية جدًا أو قلوية جدًا، مما قد يؤثر على النكهة والحفظ.
في حين أنها ليست في كل مكان مثل حامض الستريك أو خلات الصوديوم, يتم استخدام خلات الأمونيوم في محددة طعام التطبيقات التي تتطلب عامل تخزين مؤقت لا يضيف طعمًا مالحًا (مثل كلوريد الصوديوم). ويعتبر بشكل عام آمناً بكمياته يستخدم كغذاء المكون. ال خلات يتم استقلاب المكون بشكل طبيعي في الجسم، و الأمونيوم تتم معالجتها عن طريق الكبد.
ال استخدام خلات الأمونيوم في الغذاء يوضح ملف تعريف سلامة المركب عند التعامل معه بشكل صحيح. إنه يتصرف بشكل مشابه لكيفية ذلك خل (حمض الخليك) يعمل، ولكن مع درجة حموضة أكثر حيادية بسبب الأمونيوم أيون مضاد. سواء تستخدم كمضافة طعام أو في التركيب الصناعي، الكيمياء الأساسية لل خلات تظل المجموعة هي العامل النشط الثابت.
ما هو الدور الذي تلعبه في تفاعلات التخليق العضوي؟
خلات الأمونيوم هو المفضل كاشف للكيميائيين العضويين. يستخدم على نطاق واسع باعتباره مصدر الأمونيا في التفاعلات لأنه أسهل في التعامل معه من الأمونيا الغازية. ومن أشهر تطبيقاته هو محفز في تكثيف Knoevenagel. في كنوفيناجيل رد فعل, خلات الأمونيوم يساعد على تسهيل ارتباط الألدهيد أو الكيتون بمركب الهيدروجين النشط. ال خلات يعمل بمثابة قاعدة خفيفة لإزالة البروتونات من الهيدروجين النشط، في حين أن الأمونيوم يمكن تنشيط مجموعة الكربونيل.
تطبيق رئيسي آخر موجود في بورش رد فعل. ال رد فعل بورش هي عملية أمينة اختزالية. هنا، خلات الأمونيوم بمثابة مصدر الأمونيا لتحويل الكيتون أو الألدهيد إلى أمين. ال الأمونيا في تفاعل بورش يتفاعل مع الكربونيل ليشكل إيمين، والذي يتم بعد ذلك اختزاله إلى أمين. هذه هي الطريقة القياسية لتجميع المواد الوسيطة الصيدلانية.
بالإضافة إلى، خلات الأمونيوم يستخدم في تخليق الإيميدازولات والأوكسازولات والمركبات الحلقية غير المتجانسة الأخرى. يوفر كلاً من النيتروجين (من الأمونيوم) وقدرة التخزين المؤقت (من خلات) اللازمة لهذه التفاعلات المعقدة المكونة للحلقة. في كثير من الحالات، خلات الأمونيوم النقية يفضل النموذج على كلوريد الأمونيوم أو كبريتات لأن خلات المنتج الثانوي أقل تداخلاً أو أسهل في الإزالة.
كيف يتم استخدامه في تحليل التربة والزراعة؟
وفي القطاع الزراعي، خلات الأمونيوم يلعب دورا حيويا في تحليل خصوبة التربة. على وجه التحديد، يتم استخدامه ل تحديد البوتاسيوم المتاح (ك) في التربة. تتضمن الطريقة استخدام محايد محلول خلات الأمونيوم استخلاص أيونات البوتاسيوم من عينات التربة. ال الأمونيوم يعمل الأيون بمثابة استبدال الكاتيون للبوتاسيوم على جزيئات التربة الطينية.
لأن الأمونيوم أيون (NH₄⁺) وأيون البوتاسيوم (K⁺) لهما أحجام وشحنات مماثلة، الأمونيوم يمكن أن تحل جسديا محل البوتاسيوم المرتبط بالتربة. وبمجرد إطلاق البوتاسيوم في المحلول، يمكن للعلماء قياسه لتحديد كمية الأسمدة التي يحتاجها المزارع. وتعتمد هذه العملية على التربة حيث الأمونيوم يعمل الأيون كبديل عامل.
تعتبر طريقة الاستخراج هذه معيارًا في علوم التربة. فهو يساعد في تحديد "قدرة التبادل الكاتيوني" (CEC) للتربة. في حين توجد مستخلصات أخرى، خلات الأمونيوم يُفضل ذلك لأنه يحاكي الإطلاق الطبيعي للعناصر الغذائية بشكل جيد إلى حد ما ويخزن مستخلص التربة إلى درجة حموضة محايدة (عادةً درجة حموضة 7.0). وهذا يمنع الذوبان الحمضي للمعادن التي لن تكون متاحة بشكل طبيعي للنباتات.
ماذا عن البيولوجيا الجزيئية واستخراج الحمض النووي؟
في عالم البيولوجيا الجزيئية, خلات الأمونيوم هي أداة موثوقة ل تنقية الحمض النووي والحمض النووي الريبي. بعد أن يقوم العلماء بكسر الخلايا المفتوحة للوصول إلى المواد الجينية، غالبًا ما يستخدمونها خلات الأمونيوم لترسيب البروتينات وإزالة الملوثات. إنه مفيد بشكل خاص لأنه يمنع التساقط المشترك لـ dNTPs (اللبنات الأساسية للحمض النووي) وبعض السكريات قليلة التعدد.
عندما تستخدم ل استخراج الحمض النووي، تركيز عالي خلات الأمونيوم يضاف إلى العينة. وهذا يساعد على "تملح" البروتينات، مما يجعلها غير قابلة للذوبان بحيث يمكن غزلها في جهاز طرد مركزي. يبقى الحمض النووي في السائل. وفي وقت لاحق، يضاف الإيثانول إلى السائل لترسيب الحمض النووي. خلات الأمونيوم غالبا ما يفضل على خلات الصوديوم في هذه الخطوة عندما سيتم استخدام الحمض النووي في التفاعلات الأنزيمية (مثل الهضم عن طريق إنزيمات التقييد) لأن الأمونيوم يكون احتمال تثبيط هذه الإنزيمات أقل من أيونات الصوديوم أو البوتاسيوم.
إنه كذلك تستخدم لتحل محل مخازن الخلايا في بروتوكولات معينة. الطبيعة المعتدلة لل خلات و الأمونيوم الأيونات تجعلها لطيفة على الخيوط الدقيقة للحمض النووي والحمض النووي الريبي. هذا التطبيق يؤكد على تنوع خلات الأمونيوم: من طن الصناعية كاشف للميكرولتر في أنبوب البحث الجيني، فإن فائدته هائلة.
كيف يمكن مقارنتها بالأملاح الأخرى مثل فورمات الأمونيوم؟
عند اختيار أ المخزن المؤقت أو كاشفغالبًا ما يختار الكيميائيون بين خلات الأمونيوم و Formate Ammonium. كلاهما أملاح متطايرة تستخدم في LC-MS، لكن هناك اختلافات بينهما. فورمات الأمونيوم هو الملح حمض الفورميكوهو حمض أقوى من حمض الخليك. وبالتالي، فورمات الأمونيوم تعتبر المخازن المؤقتة أفضل بالنسبة لنطاق الأس الهيدروجيني المنخفض (حوالي 3-4)، بينما خلات الأمونيوم أفضل لمجموعة أعلى قليلاً (الرقم الهيدروجيني 4-6).
إذا كنت بحاجة إلى الحل العازلة هذا أكثر حمضية قليلاً، وقد تميل إليه حمض الفورميك وملحها. ومع ذلك، حمض الخليك و خلات الأمونيوم غالبًا ما تكون أقل تكلفة وفعالة بدرجة كافية للتحليلات العامة واسعة النطاق.
مقارنة ب خلات الصوديوم, خلات الأمونيوم لديه ميزة التقلب. إذا كنت تقوم بعملية تحتاج فيها إلى التخلص من الملح بعد ذلك، خلات الأمونيوم هو الفائز. إذا كنت بحاجة إلى ملح ثابت يبقى في مكانه، خلات الصوديوم هو أفضل. من حيث القابلية للذوبانكلاهما قابل للذوبان بدرجة عالية، ولكن الأمونيوم الملح بشكل عام أكثر استرطابيًا.
مقارنة أخرى مع كبريتات الأمونيوم. كبريتات وهو ملح قوي وغير متطاير. إنه أمر رائع بالنسبة لترسيب البروتين (التمليح) ولكنه فظيع بالنسبة لقياس الطيف الكتلي لأنه يسد الجهاز. ولذلك، الأملاح التي تم استخدامها تاريخيا مثل كبريتات يتم استبدالها ب خلات في مختبرات التحليل الحديثة .
وقت النشر: 20 نوفمبر 2025
