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Was ist Ammonium/Ammoniak? Die Auswirkungen von ihnen im Aquarium sind welche?

Posted on by Admin
25
Apr

Ammonium und Ammoniak sind zwei unterschiedliche chemische Verbindungen, die jedoch eng miteinander verwandt sind. Ammonium ist ein Kation mit der Formel NH4+, während Ammoniak ein gasförmiges Molekül mit der Formel NH3 ist. Beide spielen eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf und haben vielfältige Anwendungen in der Natur, in der Landwirtschaft, in der Industrie und in der Medizin. In diesem Artikel gehen wir auf die folgenden Punkte ein:

  • Was sind Ammonium und Ammoniak?
  • Wie entstehen Ammonium und Ammoniak?
  • Bedeutung des Stickstoffkreislaufs
  • Auswirkungen von Ammonium und Ammoniak
  • Anwendungen von Ammonium und Ammoniak
  • Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen

Was ist Ammonium?

Chemische Zusammensetzung und Eigenschaften

Ammonium ist ein Kation mit der Formel NH4+, bestehend aus einem Stickstoffatom und vier Wasserstoffatomen. Es handelt sich um eine positiv geladene Ionenverbindung, die im Gegensatz zu Ammoniak nicht flüchtig ist und sich daher nicht leicht in gasförmigem Zustand befindet. Ammonium wird in der Regel als Salz in Verbindung mit Anionen wie Chlorid (NH4Cl), Nitrat (NH4NO3), Sulfat (NH4SO4), Carbonat (NH4CO3) und Phosphat (NH4H2PO4) gefunden. Ammoniumverbindungen sind in Wasser löslich, und ihre wässrige Lösung fungiert als eine schwache Säure, die hydrolisiert und Protonen an das Wasser abgibt.

Bildung von Ammonium

Ammonium entsteht durch verschiedene Prozesse, darunter:

  1. Abbau von organischen Substanzen: Wenn organische Substanzen wie Proteine, Aminosäuren und Harnstoff durch Bakterien und Pilze abgebaut werden, wird unter sauerstoffarmen Bedingungen Ammonium als Nebenprodukt gebildet.
  2. Ammonifikation: Dies ist der spezifische Prozess der Umwandlung organischer stickstoffhaltiger Verbindungen in Ammonium durch Mikroorganismen.
  3. Dissimilatorische Nitratreduktion: Bestimmte Bakterien können unter anoxischen Bedingungen Nitrat als Elektronenakzeptor verwenden, wobei es zu Ammonium reduziert wird.
  4. Industrielle Verfahren: Ammonium wird auch in großem Maßstab durch die Haber-Bosch-Synthese gewonnen, bei der elementares Stickstoffgas und Wasserstoffgas unter hohem Druck und hoher Temperatur zu Ammoniakgas reagieren, das in Wasser gelöst werden kann, um Ammonium zu bilden.

Bedeutung des Stickstoffkreislaufs

Ammonium spielt eine entscheidende Rolle im Stickstoffkreislauf, dem natürlichen Prozess, durch den Stickstoff zwischen verschiedenen Kompartimenten der Umwelt zirkuliert. Der Stickstoffkreislauf hat große Bedeutung für das Leben auf der Erde, da Stickstoff ein essenzielles Element für das Wachstum von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen ist.

  1. Fixierung: Atmosphärischer Stickstoff (N2) wird durch bestimmte Mikroorganismen fixiert und in Ammonium umgewandelt.
  2. Nitrifikation: Ammonium wird durch nitrifizierende Bakterien zu Nitrit und Nitrat oxidiert.
  3. Assimilation: Pflanzen und andere Organismen nehmen Ammonium oder Nitrat aus dem Boden oder Wasser auf und wandeln es in organische Stickstoffverbindungen um, die für ihr Wachstum benötigt werden.
  4. Ammonifikation: Organische Stickstoffverbindungen werden durch Mikroorganismen zu Ammonium abgebaut.
  5. Denitrifikation: Unter anoxischen Bedingungen wandeln denitrifizierende Bakterien Nitrat zurück zu Stickstoffgas, das in die Atmosphäre entweicht.

Auswirkungen von Ammonium

Ammonium hat sowohl positive als auch negative Auswirkungen:

  1. Landwirtschaft: Ammonium ist ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen, der für ihr Wachstum und ihre Entwicklung benötigt wird. Ammoniumdünger werden in der Landwirtschaft eingesetzt, um das Pflanzenwachstum zu fördern.
  2. Umwelt: Hohe Konzentrationen an Ammonium im Wasser und im Boden können jedoch negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, darunter:
  • Eutrophierung: Ammonium kann zu einer übermäßigen Anreicherung von Nährstoffen in Gewässern führen, was zu Algenblüten und einer Abnahme des Sauerstoffgehalts des Wassers führt, wodurch das aquatische Leben beeinträchtigt wird.
  • Versauerung des Bodens: Ammonium kann den pH-Wert des Bodens senken, wodurch der Boden weniger fruchtbar wird und Nährstoffe für Pflanzen weniger verfügbar werden.
  1. Toxizität: Ammoniumdämpfe oder -lösungen in hoher Konzentration können giftig für Tiere und Menschen sein, wobei Auswirkungen auf die Atmungsorgane, Augen und Haut auftreten können.

Anwendungen von Ammonium

Ammonium hat verschiedene Anwendungen in der Industrie, in der Medizin und in anderen Bereichen:

  1. Landwirtschaft: Ammoniumdünger sind wichtige Stickstofflieferanten für Pflanzen und werden in verschiedenen Formen eingesetzt, wie Harnstoff-Ammoniumnitrat (UAN), Ammoniumsulfat, Calciumammoniumnitrat und Ammoniumchlorid.
  2. Chemie: Ammonium wird als Ausgangsmaterial für die Herstellung verschiedener Chemikalien wie Ammoniumnitrat (Sprengstoff und Düngemittel), Ammoniakwasser (Reinigungsmittel) und Ammoniumcarbonat (Backtriebmittel) verwendet.
  3. Medizin: Ammoniumchlorid wird als Expektorans verwendet, um den Auswurf von Schleim aus den Atemwegen zu fördern. Ammoniumhydroxid (Ammoniakwasser) wird als ein mildes Antiseptikum und Reinigungsmittel verwendet.

Was ist Ammoniak?

Chemische Zusammensetzung und Eigenschaften

Ammoniak ist ein farbloses Gas mit einem stechenden Geruch. Es ist leicht, flüchtig, wasserlöslich, bildet mit Wasser Ammoniaklösungen (Ammoniakwasser) und wirkt in wässriger Lösung stark ätzend. Ammoniak hat die chemische Formel NH3 und besteht aus einem Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen, die über kovalente Bindungen miteinander verbunden sind.

Bildung von Ammoniak

Ammoniak entsteht durch verschiedene Prozesse, darunter:

  1. Abbau organischer Substanzen: Wenn organische Substanzen wie Proteine, Aminosäuren und Harnstoff durch Bakterien und Pilze unter anoxischen Bedingungen abgebaut werden, wird Ammoniak als Nebenprodukt gebildet.
  2. Haber-Bosch-Synthese: Dies ist das wichtigste industrielle Verfahren zur Herstellung von Ammoniak durch Reaktion von Wasserstoff und Stickstoff unter hohem Druck und hoher Temperatur mithilfe eines Katalysators.
  3. Verbrennung von fossilen Brennstoffen: Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdöl und Erdgas entsteht Ammoniak als Nebenprodukt.

Auswirkungen von Ammoniak

Ammoniak hat sowohl positive als auch negative Auswirkungen:

  1. Landwirtschaft: Ammoniak ist ein wichtiger Stickstofflieferant für Pflanzen und wird in Form von Ammoniakdüngern eingesetzt, um das Pflanzenwachstum zu fördern.
  2. Umwelt: Hohe Konzentrationen an Ammoniak in der Luft können jedoch negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, darunter:
  • Luftverschmutzung: Ammoniak kann zur Bildung von Feinstaub beitragen, die gesundheitliche Probleme verursachen und die Sicht beeinträchtigen.
  • Versauerung des Bodens: Ammoniakdämpfe können in den Boden gelangen, den pH-Wert senken und Nährstoffe für Pflanzen weniger verfügbar machen.
  1. Toxizität: Die Inhalation von Ammoniakgas kann bei Mensch und Tier zu Reizungen der Augen, Atemwege und Lunge führen, in hohen Konzentrationen sogar zu Atemstillstand.

Anwendungen von Ammoniak

Ammoniak hat verschiedene Anwendungen:

  1. Landwirtschaft: Ammoniak ist der am häufigsten verwendete Stickstoffdünger zur Steigerung des Ernteertrags.
  2. Chemie: Ammoniak ist ein Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Vielzahl von Chemikalien, darunter Düngemittel, Sprengstoffe, Kunststoffe und synthetische Fasern.
  3. Kältetechnik: Ammoniak ist ein effizientes Kühlmittel und wird in industriellen Kälteanlagen eingesetzt.
  4. Medizin: Ammoniak in verdünnter Lösung wird als Atemstimulans und zur Desinfektion von Oberflächen verwendet.

Gefahren und Vorsichtsmaßnahmen bei Ammoniak und Ammonium

Da sowohl Ammonium als auch Ammoniak gesundheitsschädliche Auswirkungen haben können, ist es wichtig, bei der Verwendung dieser Stoffe Vorsichtsmaßnahmen zu treffen:

  • Ammoniumdünger: Bei der Ausbringung von Ammoniumdüngern sollten die Hinweise auf der Verpackung befolgt werden, um eine Überdüngung des Bodens zu vermeiden. Es sollten geeignete Sicherheitsausrüstungen wie Handschuhe und Atemschutzmasken verwendet werden.
  • Ammoniakwasser: Verdünntes Ammoniakwasser sollte in verschlossenen Behältern gelagert und nicht in die Atemwege gelangen. Bei Kontakt mit Haut oder Augen muss die betroffene Stelle gründlich mit Wasser gespült werden.
  • Ammoniakgas: In hoher Konzentration kann Ammoniakgas tödlich sein. In Arbeitsumgebungen, in denen mit Ammoniakgas umgegangen wird, müssen geeignete Schutzmaßnahmen getroffen werden, wie z.B. explosionsgeschützte Geräte, Lüftungsanlagen und persönliche Schutzausrüstung.

FAQs zu Ammonium und Ammoniak

1. Was ist der Unterschied zwischen Ammonium und Ammoniak?

Ammonium ist ein positiv geladenes Kation mit der Formel NH4+, während Ammoniak ein gasförmiges Molekül mit der Formel NH3 ist. Ammonium ist im Gegensatz zu Ammoniak nicht flüchtig und bildet daher keine Dämpfe.

2. Wie entsteht Ammonium?

Ammonium kann durch verschiedene Prozesse entstehen, darunter Abbau organischer Substanzen, Ammoniumoxidation, Dissimilative Nitratreduktion und industrielle Verfahren.

3. Welches Element ist im Ammonium- und Ammoniakmolekül vorhanden?

Sowohl Ammoniak als auch Ammonium enthalten Stickstoff und Wasserstoff in unterschiedlichen Atomanordnungen. Ammonium hat zusätzlich ein Proton, das ihm eine positive Ladung verleiht.

4. Was passiert, wenn Ammonium und Ammoniak in die Umwelt gelangen?

Hohe Konzentrationen an Ammonium und Ammoniak können negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, darunter Eutrophierung von Gewässern, Versauerung des Bodens, Luftverschmutzung und Toxizität für Lebewesen.

5. Wie werden Ammonium und Ammoniak in der Landwirtschaft eingesetzt?

Ammonium und Ammoniak sind wichtige Stickstoffquellen für Pflanzen und werden daher in Form von Düngemitteln eingesetzt. Die richtige Anwendung von Ammonium- und Ammoniakdüngern ist jedoch wichtig, um Umweltschäden zu vermeiden.

Fazit

Ammonium und Ammoniak sind zwei wichtige Verbindungen im Stickstoffkreislauf und haben vielfältige Anwendungen im landwirtschaftlichen, industriellen und medizinischen Bereich. Es ist jedoch wichtig, die potenziellen Auswirkungen von Ammonium und Ammoniak auf die Umwelt und die Gesundheit von Mensch und Tier zu berücksichtigen. Durch die Beachtung von Sicherheitsvorkehrungen und die sachgemäße Verwendung von Ammonium- und Ammoniakdüngern können negative Auswirkungen minimiert werden.

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