Аммоний цитрат (3458-72-8) Физико-химические свойства

Химический профиль

Аммоний цитрат

Аммонийная соль лимонной кислоты, применяемая в промышленности и сельском хозяйстве для хелатирования, регулирования pH и в качестве источника питательных веществ в готовых составах.

Номер CAS	3458-72-8
Класс вещества	Аммонийные соли / Цитраты
Типичная форма	Порошок или кристаллическое твердое вещество
Распространённые фарм. стандарты	EP

Используется в моющих средствах, улучшителях почвы и ряде пищевых и промышленных процессов для хелатирования, буферирования и доставки питательных веществ; закупочные и отделы контроля качества обычно задают требования к сорту и влажности. При работе с материалом и формулировках особое внимание уделяют контролю концентрации и совместимости с другими неорганическими и органическими ингредиентами.

Аммоний цитрат — неорганико-органическая соль, образованная лимонной кислотой и аммиаком; стехиометрическая молекулярная формула \(\ce{C6H11NO7}\). Структурно включает трикарбоксилатную/гидроксильную основу лимонной кислоты (центральный третичный спирт, окружённый тремя карбоксилатными группами), нейтрализованную аммоний-катионами. Соединение существует как соль, состоящая из дискретных ковалентно связанных единиц (сообщаемое количество ковалентных единиц: 2), а не одной ковалентной молекулы; это проявляется высокой полярностью, обширным водородным взаимодействием и большой полярной площадью поверхности (TPSA = 133 Å^2), что сильно способствует водной солватации и образованию комплексов с ионами металлов.

С электронных позиций, цитратный компонент обеспечивает несколько депротонируемых групп (три карбоксильные и одну гидроксильную), создавая хелатообразующий многофункциональный анион в депротонированных формах и обеспечивая внутренние водородные сети в частично протонированных состояниях. Аммонийный контр-ионом выступает донором протонов и буфером кислотно-щелочного равновесия около нейтрального \(\mathrm{pH}\) в водных средах. Их сочетание даёт высокогидрофильную, слаболипофильную соль с многочисленными донорами (5) и акцепторами (8) водородных связей и низкой способностью к распределению в неполярных фазах.

Промышленная значимость обусловлена ролью безвредной, водорастворимой хелатообразующей/буферной соли и её применением в сельскохозяйственных формулах и моющих средствах. Официально зарегистрированный коммерческий стандарт: EP.

Основные физические свойства

Растворимость и гидратация

Физическое описание: жидкость.

Как аммонийная соль поликарбоновой кислоты, вещество традиционно хорошо растворимо в воде и образует обширные водородные гидраты; поведение растворимости определяется ионной диссоциацией аммоний/цитратных компонентов и \(\mathrm{pH}\)-зависимой спецификацией цитратной группы. Экспериментально установленное значение растворимости в данных отсутствует.

Практическое значение: ожидается быстрое растворение в водных средах и полное диссоциирование до аммонийных и цитратных форм в типичных условиях формулирования и обработки.

Тепловая стабильность и разложение

Экспериментальные данные по этому свойству в представленном контексте отсутствуют.

Качественно, аммонийные соли карбоновых кислот при сильном нагревании обычно разлагаются с выделением аммиака и образованием карбонатов/CO2 и остатков органической кислоты; пути разложения и температуры начала зависят от степени гидратации, чистоты образца и скорости нагрева. Тепловое разложение в инертной или окислительной атмосферах рекомендуется оценивать эмпирически в целях безопасности процессов.

Химические свойства

Образование комплексов и координация

Цитрат — трёхзубцевый/многозубцевый лиганд, способный формировать стабильные хелаты с широким спектром ионов металлов (щелочноземельные, переходные, редкоземельные), связываясь через кислород карбоксилатов и, в некоторых режимах, через кислород гидроксильной группы. В аммонийной соли аммоний действует только как зарядово-компенсирующий ион (\(\ce{NH4+}\)) и обычно не конкурирует за координацию с металлами в водных системах. Комплексообразование снижает активность свободных ионов металлов и влияет на растворимость, биодоступность и ингибирование коррозии в составленных продуктах.

Реакционная способность и стабильность

Соединение химически стабильно в нейтральных и слабо кислых водных растворах, где доминирует цитрат-анйон; окисление в условиях окружающей среды обычно замедленное, так как структура цитрата не содержит легко окисляемых ароматических или активированных алифатических центров. Гидролитическое рассечение углеродного скелета не прогнозируется при стандартном хранении и использовании. Восстановительные или сильно окислительные среды и продолжительное воздействие повышенной температуры могут изменять органическую часть; рекомендуется проверка совместимости при использовании с активными окислителями, сильными основаниями или каталитическими металлическими поверхностями.

Молекулярные параметры

Молекулярный вес и состав

Молекулярная формула: \(\ce{C6H11NO7}\)
Молекулярный вес: 209.15
Точная масса: 209.05355169
Моноизотопная масса: 209.05355169
Количество тяжёлых атомов: 14
Количество ковалентных единиц: 2
Формальный заряд: 0
Сложность: 227
Топологическая полярная площадь (TPSA): 133
Количество доноров водородных связей: 5
Количество акцепторов водородных связей: 8
Количество вращающихся связей: 5

Эти параметры отражают высокополярную соль, способную к водородным связям с высокой аффинностью к воде и низкой липофильностью.

LogP и состояние ионизации

Экспериментальных данных по этому свойству в представленном контексте нет.

В твёрдом состоянии вещество соответствует соли аммония и цитрата; в водном растворе цитрат существует в \(\mathrm{pH}\)-зависимых протонационных состояниях (моно-, ди- или тридепротонированные формы), а аммоний (\(\ce{NH4+}\)) является слабо кислым контр-ионом. Сообщаемый формальный заряд ковалентной единицы — 0, что согласуется с нейтральной стехиометрической солью.

Идентификаторы и синонимы

Регистрационные номера и коды

CAS RN: 3458-72-8
EC number: 231-560-6
InChI: InChI=1S/C6H8O7.H3N/c7-3(8)1-6(13,5(11)12)2-4(9)10;/h13H,1-2H2,(H,7,8)(H,9,10)(H,11,12);1H3
InChIKey: BWKOZPVPARTQIV-UHFFFAOYSA-N
SMILES: C(C(=O)O)C(CC(=O)O)(C(=O)O)O.N

Синонимы и структурные наименования

Сообщаемые синонимы включают: аммоний цитрат; лимонная кислота, аммониевая соль; гидрогенцитрат аммония; монобазисный аммоний цитрат; амино-цитрат; азан; 2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновые кислоты. Эти названия отражают природу соли и разнообразные стехиометрические/структурные описания, используемые в поставках и регуляции.

Промышленные и коммерческие применения

Использование в виде формы соли или вспомогательного вещества

Аммоний цитрат функционирует как водорастворимая буферная и хелатообразующая соль, полезная там, где требуется контролируемое комплексирование ионов металлов, мягкая кислотность и высокая растворимость в воде. В качестве аммонийной соли может быть выбран вместо щелочных металлов, если необходимо минимизировать содержание натрия или калия. Используется в формулах, использующих способность цитрата к связыванию ионов жесткости и мягкой кислотности.

Типичные области применения

Моющие средства и составы стиральных порошков, где требуется связывание ионов Ca2+/Mg2+ и контроль pH.
Улучшители почвы и сельскохозяйственные удобрения для внесения азота и хелатированных микроэлементов; указанные применения включают «Улучшители почвы (удобрения)».
Промышленные рецептуры, где предпочтительны водорастворимые, невыпаряющиеся хелаторы/буферы.
Регуляторный/коммерческий статус: зарегистрировано как активное вещество для коммерческой деятельности в соответствующих реестрах.

Если требуется краткое резюме применения сверх приведённого, следует обратиться к техническим паспортам конкретного продукта для сопоставления сорта и чистоты с предполагаемым использованием.

Обзор безопасности и обращения

Токсикологические аспекты

Вещество в доступных корпоративных отчётах указано как «Не классифицировано» согласно критериям опасности GHS; сводные уведомления показывают, что оно не соответствует порогам классификации в этих представлениях. Отсутствие классификации указывает на низкий уровень острой опасности при типичных промышленных воздействиях, однако специфические токсикологические параметры (например, LD50, хроническая токсичность) здесь не представлены. Как и для многих ионных органических солей, воздействие через проглатывание или высокую концентрацию аэрозолей может вызывать раздражение слизистых оболочек; перед масштабным использованием рекомендуется ознакомиться с токсикологическими данными конкретного продукта.