Ammonio
# Ammonio

Il catione ammonio è uno ione poliatomico caricato positivamente, di formula chimica $NH_4^+$ dispari, risultato di una protonazione dell'ammoniaca.

    ${\ce {NH3 + H+ -> NH4+}}$

L'atomo di azoto ha ibridazione $sp^3$ e si trova al centro di un tetraedro regolare i cui vertici sono occupati dagli atomi di idrogeno. Esperimenti di tracciatura con il trizio hanno dimostrato che i quattro atomi di idrogeno sono equivalenti, ovvero che nella reazione inversa che ripristina l'ammoniaca uno qualsiasi dei quattro idrogeni può essere ceduto, non necessariamente quello proveniente dall'acido.

Ammonio e amminioni sono nomi comuni per ammine sostituite caricate positivamente (es. protonate) e per cationi ammonio quaternari $N^+R_4,$ dove uno o più atomi di idrogeno sono rimpiazzati da radicali organici (simbolizzati dalla lettera R).

L'azoto caricato positivamente anziché formare tre legami covalenti, come nell'ammoniaca, ne forma quattro. Questa reazione chimica è reversibile. Lo ione ammonio funge da acido debole nel senso che può protonare una base più forte utilizzando uno dei quattro atomi di idrogeno e riconvertendosi in ammoniaca. Questo si traduce nel fatto che lo ione ammonio è l'acido coniugato della base ammoniaca. In una soluzione, il grado in cui dall'ammoniaca si formerà lo ione ammonio dipende dal pH della stessa.

## Ricerca dello ione ammonio

Per il riconoscimento dello ione ammonio, in un dato miscuglio dalla composizione incognita, è necessario trattare la sostanza originale con una piccola quantità di NaOH o KOH in una provetta da laboratorio e riscaldarla a bagnomaria per ottenere la seguente reazione:

    $NH_4^+$ + $OH^−$ $—^Δ→$ $NH_3↑$ + $H_2O$

Lo ione ammonio presente in soluzione viene deprotonato dall'ambiente basico e si sviluppano vapori di ammoniaca rilevabili con cartina indicatrice universale del pH che assumerà una colorazione giallo-verde (la cartina dovrà essere precedentemente umidificata e posizionata all'imboccatura della provetta).

Altrimenti si può ricercare lo ione ammonio, in un dato miscuglio dalla composizione incognita, trattando la sostanza con 2-3 mL di NaOH in un vetrino ad orologio. In un secondo vetrino occorre posizionare la cartina indicatrice universale del pH, e successivamente usare quest'ultimo per coprire il primo (il quale ha all'interno la sostanza con NaOH). Nel giro di 30 secondi si avrà una colorazione blu della cartina indicatore, che confermerà la presenza dello ione ammonio.

$NH_4Cl$ + NaOH ⇄ $NH_4OH$ + NaCl

$NH_4OH$ $—^Δ→$ $NH_3↑$ + $H_2O$

## Cationi organici dell'ammonio

I cationi organici dell'ammonio sono specie ioniche di formula generale $RR'R''R'''N^+$ (o più semplicemente $R_4N^+)$ derivati dalla sostituzione di uno o più idrogeni dello ione ammonio $NH_4^+$ con dei radicali organici. A seconda del grado si sostituzione le forme ioniche si distinguono in primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, analogamente alle ammine.

### Ammonio primario

Gli ammonii primari sono ioni monosostituiti di formula $RNH_3^+.$ Rappresentano gli acidi forti coniugati delle ammine primarie con le quali si trovano in equilibrio in ambiente acquoso

    ${\ce {RNH2 + H2O <-> RNH3+ + OH-}}$

### Ammonio secondario

Gli ammonii secondari sono ioni disostituiti di formula $RR'NH_2^+$ (oppure $R_2NH_2^+)$ in equilibrio in ambiente acquoso con le ammine secondarie di cui rappresentano gli acidi forti coniugati

    ${\ce {R2NH + H2O <=> R2NH2+ + OH-}}$

### Ammonio terziario

Gli ammonii terziari sono ioni trisostituiti di formula $RR'R''NH^+$ (oppure $R_3NH^+)$ in equilibrio con le ammine terziarie di cui rappresentano gli acidi forti coniugati

    ${\ce {R3N + H2O <=> R3NH+ + OH-}}$

I cationi di ammonio terziario in acqua hanno una maggiore stabilità degli ammonii primari e secondari, fattore questo che comporta anche un minor carattere acido rispetto ai cationi mono e disostituiti. Tali caratteristiche fanno sì che gli ammonii terziari possano essere facilmente salificati, in genere con degli acidi alogenidrici, e quindi stabilizzati in forma solida cristallina; un esempio degno di nota sono i cloridrati delle ammine terziarie di formula generale $R_3NH^+Cl^−,$ sali spesso utilizzati a scopo terapeutico (ad esempio molti anestetici locali vengono somministrati sotto forma di cloridrato).

### Ammonio quaternario

Gli ammonii quaternari sono ioni tetrasostituiti di formula $R_4N^+.$ In ambiente acquoso sono stabili e non danno reazioni di dissociazione, mantenendo quindi una carica positiva netta dislocata sull'atomo di azoto. Anche i sali degli ammonii quaternari, come i terziari, possono avere utilizzi terapeutici (principalmente come farmaci colinergici). I Sali di ammonio quaternario inoltre, se opportunamente sostituiti, si comportano da tensioattivi e hanno proprietà battericida.

## Sali di ammonio

* bicarbonato d'ammonio $NH_4$ $HCO_3$
* bicromato d'ammonio $(NH_4)_2Cr_2O_7$
* bromuro d'ammonio $NH_4Br$
* carbammato d'ammonio $NH_4$ $H_2NCO_2$
* carbonato d'ammonio $(NH_4)_2CO_3$
* citrato di bismuto e ammonio $(NH_4)(BiOH)$ $C_6H_5O_7$
* citrato di diammonio $(NH_4)_2$ $C_6H_6O_7$
* cloruro d'ammonio (comunemente noto come sale d'ammonio) $NH_4Cl$
* cromato d'ammonio $(NH_4)_2CrO_4$
* fluoruro d'ammonio $NH_4F$
* fosfato di ammonio $(NH_4)_3PO_4$
* idrogenofosfato di ammonio e sodio $NaNH_4HPO_4$ · $4H_2O$
* diidrogenofosfato di ammonio $NH_4$ $H_2PO_4$
* ioduro d'ammonio $NH_4I$
* nitrato d'ammonio $NH_4$ $NO_3$
* ossalato di diammonio $(NH_4)_2C_2O_4$
* perclorato d'ammonio $NH_4$ $ClO_4$
* perossidisolfato d'ammonio $(NH_4)_2S_2O_8$
* solfato d'ammonio $(NH_4)_2SO_4$
* solfito di ammonio $(NH_4)_2SO_3$
* solfuro d'ammonio $(NH_4)_2S$
* tiocianato d'ammonio $NH_4$ SCN
* tiosolfato d'ammonio $(NH_4)_2S_2O_3$
