英: ammonium ion

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2016/02/09 21:15:19」(JST)

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アンモニウム(Ammonium)は、化学式NH₄⁺の分子イオンである^[1]。アンモニア(NH₃)のプロトン化によって形成される。アンモニウムは、陽電荷を持った、またはプロトン化置換基を持つアミンや、1つ以上の水素原子が有機ラジカル基に置き換わった第四級アンモニウムカチオン(NR₄⁺)に対する一般名でもある。

酸塩基の性質

塩酸とアンモニアを接触させると、塩酸アンモニウムの白煙が形成される。

アンモニウムは、弱塩基であるアンモニアがブレンステッド酸（プロトンドナー）と反応して形成される。

H⁺ + NH₃ → NH₄⁺

₄⁺の酸解離定数(pk_a)は、9.25である。

アンモニウムイオンは弱酸性で、ブレンステッド塩基と反応して無電荷のアンモニア分子に戻る。

NH₄⁺ + B⁻ → HB + NH₃

従って、アンモニウム塩の濃溶液を強塩基で処理するとアンモニアを生じる。アンモニアが水に溶けると、そのうち少量がアンモニウムイオンに変わる。

H₃O⁺ + NH₃ H₂O + NH₄⁺

アンモニアがアンモニウムイオンを形成する割合は、溶液のpHに依存する。pHが低い時は平衡は右に動き、より多くのアンモニアがアンモニウムイオンに変わる。pHが高い、つまり水素イオン濃度が低ければ平衡は左に動き、水酸化物イオンがアンモニウムイオンからプロトンを引き抜き、アンモニアを形成する。

アンモニウム化合物の形成は、気相でも起きる。例えば、アンモニア蒸気が塩化水素蒸気と接すると、塩化アンモニウムの白雲が形成され、最終的には、固相の白く薄い層となる。

アンモニウムからアンモニアへの変換は、強塩基を加えることで簡単に起こすことができる。

アンモニウム塩

アンモニウムの形成

アンモニウムイオンは、炭酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の様々な塩の形で見られる。大部分の単純なアンモニウム塩は、非常に可溶性が高い。例外はヘキサクロリド白金(IV)酸アンモニウムで、この形成はかつてアンモニウムの試験に用いられた。硝酸塩や過塩素酸塩は爆発性が高く、この場合はアンモニウムは還元剤となる。

アンモニウムイオンがアマルガムを形成する場合もある。これは、アンモニウム溶液を水銀電極を用いて電気分解した場合に生じる^[2]。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する^[3]。

構造と結合

アンモニアの窒素原子の孤立電子対は、水素と結合を形成する。従って、4つ全てのN-H結合は等価であり、極性共有結合である。イオンは、メタン及びホウ化水素と等電子的である。大きさ(r_ionic = 175 pm)は、セシウム陽イオン(r_ionic = 183 pm)と近い。

有機アンモニウムイオン

「アミン」も参照

アンモニウムイオンの水素原子は、アルキル基または他の有機基で置換され、置換アンモニウムイオン（IUPAC名ではアミニウムイオン）を形成することができる。有機基の数に依って、アンモニウムイオンは、第一級から第四級と呼ばれる。第四級アンモニウムイオンを除き、有機アンモニウムイオンは弱酸性である。

アンモニウムイオンを形成する反応の例としては、ジメチルアミン((CH₃)₂NH)と酸の反応があり、ジメチルアミニウムイオン((CH₃)₂NH₂⁺)を生じる。

第四級アンモニウムイオンでは、窒素原子に4つの有機基が結合しており、窒素原子に直接結合する水素原子は欠いている。テトラ-n-ブチルアンモニウムブロミドのようなこれらのイオンは、陰イオンの有機溶媒への可溶性を向上させるために、ナトリウムイオンやカリウムイオンと置換されることがある。第一級から第三級アンモニウムイオンも同様の性質を持つが、親油性は弱い。相間移動触媒や界面活性剤としても用いられる。

生物学

「排泄」も参照

アンモニウムイオンは、動物の代謝における老廃物である。魚類や水棲無脊椎動物では、水中に直接排泄される。哺乳類、サメ、両生類では、毒性を低くし貯蔵を容易にするために、尿素回路で尿素に変換される。鳥類、爬虫類、陸棲カタツムリでは、固体であるため最小限の水で排泄できる尿酸に変換される^[4]。

アンモニウムは、多くの植物、特に低酸素土壌で生育するものにとっては、重要な窒素源である。しかし、穀物にとっては毒でもあり、単一の窒素源として用いられることは滅多に無い^[5]。

アンモニウム金属

アンモニウムイオンは、重アルカリ金属と非常に似た性質を持ち、しばしば近い関係にあると考えられる^[6]^[7]^[8]。アンモニウムは、天王星や海王星のような木星型惑星の内部等の超高圧の環境下では、金属として振る舞うと考えられる^[7]^[8]。

出典

^ In the substitutive nomenclature, NH₄⁺ is denoted by the name "azanium".
^ Pseudo-binary compounds
^ “Ammonium Salts”. VIAS Encyclopedia.
^ Campbell, Neil A.; Jane B. Reece (2002). “44”. Biology (6th ed.). San Francisco: Pearson Education, Inc. pp. 937–938. ISBN 0-8053-6624-5.
^ Britto, DT; Kronzucker, HJ (2002). “NH₄⁺ toxicity in higher plants: a critical review”. Journal of Plant Physiology 159 (6): 567–584. doi:10.1078/0176-1617-0774.
^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
^ ^a ^b Stevenson, D. J. (November 20, 1975). “Does metallic ammonium exist?”. Nature (Nature Publishing Group) 258: 222–223. Bibcode 1975Natur.258..222S. doi:10.1038/258222a0 2012年1月13日閲覧。.
^ ^a ^b Bernal, M. J. M.; Massey, H. S. W. (February 3, 1954). “Metallic Ammonium”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Wiley-Blackwell for the Royal Astronomical Society) 114: 172–179. Bibcode 1954MNRAS.114..172B 2012年1月13日閲覧。.

Japanese Journal

イオンクロマトグラフィーによる海水中の亜硝酸イオン, 硝酸イオン, アンモニウムイオンの選択的同時定量

大国英人,田中雅人,兼貞晃,藤本修平,廣川健,伊藤一明
分析化学 = Japan analyst 61(8), 685-690, 2012-08-05
… ン，アンモニウムイオン）の選択的同時定量を検討した．亜硝酸イオン，硝酸イオンは，分離カラムとしてジラウリルジメチルアンモニウムブロミド（DDAB）を平衡吸着させたシリカ一体モノリス型ODSカラム，溶離液として0.4 M塩化カリウム＋5 mMリン酸緩衝液（pH 5.0）を用いて分離された後，海水中に存在する共存イオンの妨害もなく測定波長225 nmで直接検出された．一方，アンモニウムイオンは， …
NAID 10030495263

検知管によるアンモニウムイオンの簡易測定法の開発

仁木圭三,櫛田陽明,国安克彦
浄化槽 (436), 1-7, 2012-08
NAID 40019410034

リン酸マグネシウムアンモニウム沈澱法による脱硫排水中のアンモニウムイオンの低減

平賀由起,横田晃,重本直也
四国電力株式会社研究期報 (98), 11-15, 2012-06
NAID 40019383190

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関連記事	「イオ」「イオン」

「アンモニウム」

アンモニウム
	系統名 Ammonium
識別情報
CAS登録番号	14798-03-9
PubChem	16741146
ChemSpider	218
MeSH	D000644
ChEBI	CHEBI:CHEBI:28938
	SMILES [NH4+];
	InChI InChI=1S/H3N/h1H3/p+1; Key: QGZKDVFQNNGYKY-UHFFAOYSA-O InChI=1/H3N/h1H3/p+1; Key: QGZKDVFQNNGYKY-IKLDFBCSAZ;
特性
化学式	NH+; 4
モル質量	18.03851 g mol−1
構造
分子の形	Tetrahedral
	特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

　　[★]

英: ammonium
関: アンモニウムイオン NH4+

NH3

「ammonium ion」

　　[★]

アンモニウムイオン

「テトラエチルアンモニウムイオン」

　　[★]

英: tetraethylammonium ion
関: テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム

「イオ」

　　[★]

英: Io
関: カリスト、ユーロパ、ガニメデ、木星

「イオン」

　　[★]

英: ion
関: イオン性

[1] In the substitutive nomenclature, NH₄⁺ is denoted by the name "azanium".

[2] Pseudo-binary compounds

[3] “Ammonium Salts”. VIAS Encyclopedia.

[4] Campbell, Neil A.; Jane B. Reece (2002). “44”. Biology (6th ed.). San Francisco: Pearson Education, Inc. pp. 937–938. ISBN 0-8053-6624-5.

[5] Britto, DT; Kronzucker, HJ (2002). “NH₄⁺ toxicity in higher plants: a critical review”. Journal of Plant Physiology 159 (6): 567–584. doi:10.1078/0176-1617-0774.

[Holleman.26Wiberg-6] Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5

[Stevenson-7] Stevenson, D. J. (November 20, 1975). “Does metallic ammonium exist?”. Nature (Nature Publishing Group) 258: 222–223. Bibcode 1975Natur.258..222S. doi:10.1038/258222a0 2012年1月13日閲覧。.

[Bernal.26Massey-8] Bernal, M. J. M.; Massey, H. S. W. (February 3, 1954). “Metallic Ammonium”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Wiley-Blackwell for the Royal Astronomical Society) 114: 172–179. Bibcode 1954MNRAS.114..172B 2012年1月13日閲覧。.

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