Sulfato de amonio

Sulfato de amonio (inglés americano y uso científico internacional; sulfato de amonio en inglés británico); (NH₄)₂SO₄, es una sal inorgánica con varios usos comerciales. El uso más común es como fertilizante del suelo. Contiene un 21% de nitrógeno y un 24% de azufre.

Usos

El uso principal del sulfato de amonio es como fertilizante para suelos alcalinos. En el suelo, el ion amonio se libera y forma una pequeña cantidad de ácido, lo que reduce el equilibrio del pH del suelo y, al mismo tiempo, aporta nitrógeno esencial para el crecimiento de las plantas. La principal desventaja del uso de sulfato de amonio es su bajo contenido de nitrógeno en relación con el nitrato de amonio, lo que eleva los costos de transporte.

También se utiliza como adyuvante de aerosol agrícola para insecticidas solubles en agua, herbicidas y fungicidas. Allí funciona para atar las caciones de hierro y calcio que están presentes tanto en las células de agua como en las plantas. Es particularmente eficaz como adyuvante para los herbicidas 2,4-D (amina), glifosato y glufosinato.

Uso en laboratorio

La precipitación con sulfato de amonio es un método común para la purificación de proteínas mediante precipitación. A medida que aumenta la fuerza iónica de una solución, disminuye la solubilidad de las proteínas en esa solución. El sulfato de amonio es extremadamente soluble en agua debido a su naturaleza iónica, por lo que puede "salar" el agua. proteínas por precipitación. Debido a la alta constante dieléctrica del agua, los iones de sal disociados (amonio catiónico y sulfato aniónico) se solvatan fácilmente dentro de las capas de hidratación de las moléculas de agua. La importancia de esta sustancia en la purificación de compuestos surge de su capacidad para hidratarse más en comparación con moléculas relativamente más apolares y, por lo tanto, las moléculas no polares deseables se fusionan y precipitan de la solución en forma concentrada. Este método se llama sal y requiere el uso de altas concentraciones de sal que puedan disolverse de manera confiable en la mezcla acuosa. El porcentaje de sal utilizado se compara con la concentración máxima de sal que la mezcla puede disolver. Como tal, aunque se necesitan altas concentraciones para que el método funcione, agregar una gran cantidad de sal, superior al 100%, también puede sobresaturar la solución y, por lo tanto, contaminar el precipitado no polar con precipitado de sal. Una alta concentración de sal, que se puede lograr agregando o aumentando la concentración de sulfato de amonio en una solución, permite la separación de proteínas basándose en una disminución de la solubilidad de las proteínas; esta separación se puede lograr mediante centrifugación. La precipitación con sulfato de amonio es el resultado de una reducción de la solubilidad en lugar de una desnaturalización de la proteína, por lo que la proteína precipitada se puede solubilizar mediante el uso de tampones estándar. La precipitación con sulfato de amonio proporciona un medio conveniente y sencillo para fraccionar mezclas complejas de proteínas.

En el análisis de redes de caucho, los ácidos grasos volátiles se analizan precipitando el caucho con una solución de sulfato de amonio al 35 %, lo que deja un líquido transparente a partir del cual los ácidos grasos volátiles se regeneran con ácido sulfúrico y luego se destilan con vapor. La precipitación selectiva con sulfato de amonio, a diferencia de la técnica de precipitación habitual que utiliza ácido acético, no interfiere con la determinación de ácidos grasos volátiles.

Aditivo alimentario

Como aditivo alimentario, el sulfato de amonio se considera generalmente reconocido como seguro (GRAS) por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU., y en la Unión Europea está designado con el número E E517. Se utiliza como regulador de acidez en harinas y panes.

Otros usos

En el tratamiento del agua potable, el sulfato de amonio se utiliza en combinación con cloro para generar monocloramina para la desinfección.

El sulfato de amonio se utiliza a pequeña escala en la preparación de otras sales de amonio, especialmente persulfato de amonio.

El sulfato de amonio figura como ingrediente en muchas vacunas de los Estados Unidos según los Centros para el Control de Enfermedades.

Una solución saturada de sulfato de amonio en agua pesada (D₂O) se utiliza como estándar externo en espectroscopía de RMN de azufre (³³S) con un valor de desplazamiento de δ = 0 ppm.

El sulfato de amonio también se ha utilizado en composiciones retardantes de llama que actúan de manera muy similar al fosfato diamónico. Como retardante de llama, aumenta la temperatura de combustión del material, disminuye las tasas máximas de pérdida de peso y provoca un aumento en la producción de residuos o carbón. Su eficacia retardante de llama se puede mejorar mezclándolo con sulfamato de amonio. Se ha utilizado en la extinción de incendios aéreos.

El sulfato de amonio se ha utilizado como conservante de madera, pero debido a su naturaleza higroscópica, este uso se ha interrumpido en gran medida debido a problemas asociados con la corrosión de acoplamiento metálico, la inestabilidad dimensional y las fallas de acabado.

Preparación

El sulfato de amonio se obtiene tratando el amoníaco con ácido sulfúrico:

2 NH₃ + H₂Así que...₄ → (NH₄)₂Así que...₄

Se introduce una mezcla de gas amoniaco y vapor de agua en un reactor que contiene una solución saturada de sulfato de amonio y aproximadamente entre un 2 % y un 4 % de ácido sulfúrico libre a 60 °C. Se agrega ácido sulfúrico concentrado para mantener la solución ácida y retener su nivel de ácido libre. El calor de reacción mantiene la temperatura del reactor a 60 °C. Se puede formar sulfato de amonio seco en polvo rociando ácido sulfúrico en una cámara de reacción llena de amoníaco gaseoso. El calor de la reacción evapora toda el agua presente en el sistema, formando una sal en polvo. En 1981 se produjeron aproximadamente 6.000 millones de toneladas.

El sulfato de amonio también se fabrica a partir de yeso (CaSO₄·2H₂O). Se añade yeso finamente dividido a una solución de carbonato de amonio. El carbonato de calcio precipita como un sólido, dejando sulfato de amonio en la solución.

(NH)₄)₂CO₃ + CaSO₄ → (NH₄)₂Así que...₄ + CaCO₃

El sulfato de amonio se produce naturalmente como el raro mineral mascagnita en las fumarolas volcánicas y debido a los incendios de carbón en algunos vertederos.

Propiedades

Sulfato de amonio se convierte en ferroeléctrico a temperaturas inferiores –49.5 °C. A temperatura ambiente cristaliza en el sistema orthorhombic, con tamaños celulares de a = 7.729 Å, b = 10.560 Å, c = 5.951 Å. Cuando se enfrió en el estado ferroreléctrico, la simetría de los cambios de cristal en el grupo espacial Pna2₁.

Reacciones

El sulfato de amonio se descompone al calentarlo a más de 250 °C (482 °F), formando primero bisulfato de amonio. El calentamiento a temperaturas más altas da como resultado la descomposición en amoníaco, nitrógeno, dióxido de azufre y agua.

Como sal de un ácido fuerte (H₂SO₄) y una base débil (NH₃), su solución es ácida; el pH de la solución 0,1 M es 5,5. En solución acuosa las reacciones son las de NH⁺
₄ y SO²⁻
>₄ iones. Por ejemplo, la adición de cloruro de bario precipita el sulfato de bario. El filtrado al evaporar produce cloruro de amonio.

El sulfato de amonio forma muchas sales dobles (sulfatos metálicos de amonio) cuando su solución se mezcla con soluciones equimolares de sulfatos metálicos y la solución se evapora lentamente. Con iones de metales trivalentes se forman alumbres como el sulfato férrico de amonio. Los sulfatos metálicos dobles incluyen el sulfato cobaltoso de amonio, el sulfato de diamonio ferroso, el sulfato de níquel y amonio, que se conocen como sales de Tutton, y el sulfato cérico de amonio. Los sulfatos dobles de amonio anhidros también se encuentran en la familia Langbeinites. El amoníaco producido tiene un olor acre y es tóxico.

Las partículas en el aire de sulfato de amonio evaporado representan aproximadamente el 30% de la contaminación por partículas finas en todo el mundo.

Legislación y control

En noviembre de 2009, se impuso una prohibición sobre los fertilizantes de sulfato de amonio, nitrato de amonio y nitrato de amonio y calcio en la antigua División de Malakand, que comprende los distritos de Alto Dir, Bajo Dir, Swat, Chitral y Malakand de la Provincia de la Frontera Noroeste (NWFP, por sus siglas en inglés). ) de Pakistán, por el gobierno de la NWFP, tras informes de que fueron utilizados por militantes para fabricar explosivos. En enero de 2010, estas sustancias también fueron prohibidas en Afganistán por el mismo motivo.