酒石酸铵

定义

酒石酸铵是由酒石酸与氨经酸碱反应生成的铵盐，化学式为(NH4)2C4H4O6，也写作C4H12N2O6，相对分子质量184.15^[1]。英文名称 Ammonium tartrate 在部分资料中对应二元盐，即两个羧基都被氨中和的形式，常称酒石酸二铵（Ammonium tartrate dibasic）。

与它容易混淆的是酒石酸氢铵，也叫重酒石酸铵或酸性酒石酸铵，分子式为C4H9NO6，分子量167.12，CAS号3095-65-6，只中和了一个羧基^[5]。两者的化学组成和溶解度差别明显，使用时不作同一种物质对待。

按化学分类，酒石酸铵属于有机酸盐，即有机酸根与铵离子通过离子键结合形成的化合物。它同时带有羟基、羧酸根和铵离子三种结构单元，因而兼有水溶性、配位能力和一定的酸碱缓冲能力。

原理

酒石酸是二元羧酸，分子中的两个羧基可依次与氨发生中和：先得到一个铵生成酒石酸氢铵，再继续反应得到二铵盐，总反应可写作 $H_2C_4H_2O_6 + 2NH_3 \rightarrow (NH_4)_2C_4H_4O_6$^[6]。反应在水相中进行，终点以酚酞呈弱碱性来判断，随后经煮沸、蒸发、冷却结晶和干燥得到产品^[6]。

在溶液中，铵根离子与羧酸根构成共轭酸碱对，使体系在接近中性的区间内具有一定的抗酸碱能力，这是它被用作生物缓冲液组分的基础^[7]。酒石酸根上的两个羟基可以与多种金属离子形成可溶性配合物，从而把原本难溶的金属盐转入溶液，这一性质是掩蔽作用的来源^[8]。

固体状态下的酒石酸铵属于离子晶体，其晶体具有P21空间群结构，曾被作为有机热释电晶体材料的研究对象^[9]。铵盐本身的挥发性使晶体在空气中会缓慢释放氨，pH 随之下降。

发展历程

酒石酸铵作为试剂长期见于分析化学文献。1999年，瑞典研究者在《Applied Radiation and Isotopes》上发表工作，系统考察了它的电子自旋共振（ESR）信号强度、自由基稳定性和剂量响应，提出可将其用作辐射剂量计材料^[10]。该研究给出的线性响应区间为0.5～4000 Gy，在0.5 Gy 水平的剂量分辨率为0.1 Gy，而丙氨酸在同一水平的对应值为0.3 Gy^[11]。

2000年，同一团队针对临床剂量范围（约0.1～20 Gy）继续研究其自由基稳定性、氘代后的灵敏度提升以及传能线密度依赖性^[12]。结果显示，20 Gy 光子照射后信号在前6小时上升较快，此后变化趋缓并可校正，氘代可使灵敏度再提高约1.4倍^[13]。

在材料方向上，酒石酸铵系列晶体因具有非中心对称结构，被用于寻找新型有机热释电晶体；此外它也被用作模板，以正硅酸乙酯为原料制备二氧化硅纳米管^[9]。这些工作把它的用途从试剂扩展到功能材料研究。

应用

在分析化学中，酒石酸铵主要作为掩蔽剂使用，用于测定铅、镍、磷、铌等元素时消除干扰^[14]。在测定水中铜的分光光度法中，改用酒石酸铵溶液作掩蔽剂，可以改善掩蔽不完全的问题^[9]。

在生物化学与细胞培养中，它可作为氮源加入培养基，为微生物和组培苗提供氮素；酒石酸铵对石斛菌根化石斛组培苗生长的促进效应在氮源比较中表现较好^[9]。供应商也将其列为生物缓冲液组分、螯合剂，并用于蛋白质结构分析、蛋白质组学和X射线晶体学研究。

工业上，酒石酸铵用于制药工业和纺织工业，并可作为有机合成中间体^[15]。在辐射计量领域，其晶体被认为适合做临床剂量测定的候选剂量计材料，较高的水溶性也使其可用于水基剂量凝胶^[10]。

局限

酒石酸铵的化学稳定性有限。无论固体还是溶液，它都容易失去氨而向酸性方向变化，需要调整 pH 才能维持中性，这给长期储存和定量使用带来不便^[8]。晶体吸湿，须密闭保存于阴凉干燥处，并与强酸、强氧化剂分开存放^[3]。

热稳定性同样不足。它在熔点之前即发生分解，加热至分解时会释放氨和氮氧化物等有毒烟气，因此不能采用常规熔融法加工^[8]。文献中不同来源给出的分解温度并不一致，有的记为200 ℃以上，有的仅记作熔点前分解。

作为辐射剂量计材料，其响应随传能线密度升高而下降，用于重粒子束剂量测量时需要修正^[12]。它也不适合直接用于临床诊断或治疗用途，商品试剂通常限定为科研与实验室使用^[4]。环境方面，该物质对水生生物有害并可能产生长期影响，排放需按当地规定处理^[16]。

参见

• 酒石酸 —— 酒石酸铵由其中和氨而生成的母体有机酸。

• 酒石酸氢铵 —— 酒石酸只中和一个羧基得到的酸式盐，与酒石酸铵名称相近而组成不同。

• 电子自旋共振 —— 酒石酸铵作为剂量计材料时所依赖的测量技术。

• 缓冲溶液 —— 酒石酸铵在生化实验中参与维持体系 pH 的应用形式。

• 螯合 —— 酒石酸根与金属离子结合，构成其掩蔽作用的基础。