Właściwości węglanu amonu, struktura, zastosowania i zagrożenia

The węglan amonu jest nieorganiczną solą azotu, szczególnie amoniakalną, której wzór chemiczny to (NH₄)₂CO₃. Opracowano je metodami syntezy, wśród których warto wspomnieć o sublimacji mieszaniny siarczanu amonu i węglanu wapnia: (NH₄)₂TAK₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(s).

Zasadniczo sole węglanu amonu i wapnia ogrzewa się w naczyniu w celu wytworzenia węglanu amonu. Metoda przemysłowa, która wytwarza tony tej soli, polega na przepuszczaniu dwutlenku węgla przez kolumnę absorpcyjną zawierającą roztwór amonu w wodzie, a następnie destylację.

Pary zawierające amon, dwutlenek węgla i wodę skraplają się tworząc kryształy węglanu amonu: 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g) → (NH₄)₂CO₃(s) W reakcji powstaje kwas węglowy, H₂CO₃, po rozpuszczeniu dwutlenku węgla w wodzie i to właśnie ten kwas oddaje swoje dwa protony, H⁺, do dwóch cząsteczek amoniaku.

Indeks

• 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
• 2 Struktura chemiczna
  • 2.1 Ciekawostki strukturalne
• 3 zastosowania
• 4 Zagrożenia
• 5 referencji

Właściwości fizyczne i chemiczne

Jest to biała substancja stała, krystaliczna i bezbarwna, o silnym zapachu i aromatach amoniakalnych. Topi się w temperaturze 58 ° C, rozkładając się na amoniak, wodę i dwutlenek węgla: dokładnie powyższe równanie chemiczne, ale w przeciwnym kierunku.

Jednak ten rozkład następuje w dwóch etapach: najpierw uwalniana jest cząsteczka NH₃, wytwarzanie wodorowęglanu amonu (NH₄HCO₃); i po drugie, jeśli ogrzewanie będzie kontynuowane, węglan jest nieproporcjonalny, uwalniając jeszcze bardziej gazowy amoniak.

Jest ciałem stałym bardzo dobrze rozpuszczalnym w wodzie i mniej rozpuszczalnym w alkoholach. Tworzy mostki wodorowe z wodą, a gdy rozpuszcza 5 gramów w 100 gramach wody, wytwarza podstawowy roztwór o pH około 8,6.

Wysokie powinowactwo do wody sprawia, że ​​jest higroskopijnym ciałem stałym (pochłania wilgoć) i dlatego trudno jest znaleźć go w postaci bezwodnej. W rzeczywistości jego monohydratowana postać (NH₄)₂CO₃· H₂O), jest najczęstszym ze wszystkich i wyjaśnia, w jaki sposób sól jest nośnikiem gazu amoniakalnego, który powoduje zapach.

W powietrzu rozkłada się, tworząc wodorowęglan amonu i węglan amonu (NH₄NH₂CO₂).

Struktura chemiczna

Struktura chemiczna węglanu amonu jest przedstawiona na górnym obrazie. W środku znajduje się anion CO₃^2-, płaski trójkąt z czarnym środkiem i czerwonymi kulami; i po obu stronach kationy amonowe NH₄⁺ z czworościennymi geometriami.

Geometria jonu amonowego jest wyjaśniona przez hybrydyzację sp³ atomu azotu, porządkując atomy wodoru (białe kule) wokół niego w postaci czworościanu. Ustalono interakcje między trzema jonami przez wiązania wodorowe (H₃N-H-O-CO₂^2-).

Dzięki swojej geometrii pojedynczy anion CO₃^2- może tworzyć do trzech mostów wodorowych; podczas gdy kationy NH₄⁺ być może nie mogą utworzyć odpowiadających im czterech mostów wodorowych z powodu odpychania elektrostatycznego między ich ładunkami dodatnimi.

Wynikiem wszystkich tych oddziaływań jest krystalizacja układu rombowego. Dlaczego jest tak higroskopijny i rozpuszczalny w wodzie? Odpowiedź znajduje się w tym samym akapicie powyżej: mostki wodorowe.

Te interakcje są odpowiedzialne za szybką absorpcję wody z bezwodnej soli do postaci (NH₄)₂CO₃· H₂O). Powoduje to zmiany w rozmieszczeniu przestrzennym jonów, aw konsekwencji w strukturze krystalicznej.

Ciekawostki strukturalne

Tak proste, jak się wydaje (NH₄)₂CO₃, jest tak wrażliwy na nieskończone przekształcenia, że ​​jego struktura jest tajemnicą zależną od prawdziwego składu bryły. Ta struktura zmienia się również w zależności od ciśnienia, które wpływa na kryształy.

Niektórzy autorzy stwierdzili, że jony są uporządkowane jako współpłaszczyznowe łańcuchy połączone wiązaniami wodorowymi (tj. Łańcuch z sekwencją NH).₄⁺-CO₃^2--...), w których cząsteczki wody mogą służyć jako złącza do innych łańcuchów.

Co więcej, wykraczając poza ziemskie niebo, w jaki sposób te kryształy znajdują się w warunkach przestrzennych lub międzygwiezdnych? Jakie są twoje kompozycje pod względem stabilności gatunków gazowanych? Istnieją badania, które potwierdzają wielką stabilność tych kryształów uwięzionych w planetarnych masach lodu i kometach.

To pozwala im funkcjonować jako rezerwy węgla, azotu i wodoru, które, otrzymując promieniowanie słoneczne, mogą zostać przekształcone w materiał organiczny, taki jak aminokwasy..

Oznacza to, że te lodowe bloki amoniaku mogą być nośnikami „koła, które inicjuje maszynerię życia” w kosmosie. Z tych powodów jego zainteresowanie dziedziną astrobiologii i biochemii rośnie.

Używa

Jest stosowany jako środek spulchniający, ponieważ po podgrzaniu wytwarza dwutlenek węgla i gazy amonowe. Węglan amonu jest prekursorem nowoczesnych proszków do pieczenia i może być używany do pieczenia ciastek i płaskich ciastek.

Nie zaleca się jednak jego stosowania do pieczenia ciast. Ze względu na grubość ciast, gazy amoniakalne są zatrzymywane wewnątrz i powodują nieprzyjemny smak.

Jest on stosowany jako środek wykrztuśny, to znaczy łagodzi kaszel poprzez odciążenie oskrzeli. Ma działanie grzybobójcze, stosowane z tego powodu w rolnictwie. Jest także regulatorem kwasowości obecnej w żywności i jest stosowany w organicznej syntezie mocznika w warunkach wysokiego ciśnienia i hydantoin.

Ryzyko

Węglan amonu jest wysoce toksyczny. Wytwarza u ludzi ostre podrażnienie jamy ustnej podczas kontaktu.

Ponadto, jeśli zostanie połknięty, powoduje podrażnienie żołądka. Podobne działanie obserwuje się w oczach narażonych na węglan amonu.

Wdychanie gazów rozkładu soli może podrażniać nos, gardło i płuca, powodując kaszel i zaburzenia oddychania.

Ostra ekspozycja psów na czczo na węglan amonu w dawce 40 mg / kg powoduje wymioty i biegunkę. Najwyższe dawki węglanu amonu (200 mg / kg masy ciała) są zwykle śmiertelne. Uszkodzenie serca jest wskazane jako przyczyna śmierci.

Jeśli jest podgrzewany do bardzo wysokich temperatur i powietrza wzbogaconego w tlen, wydziela toksyczne gazy NO.₂.

Referencje

1. PubChem. (2018). Węglan amonu. Pobrano 25 marca 2018 r. Z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Portal chemii organicznej. ((2009-2018)). Reakcja Bucherera-Bergsa. Źródło: 25 marca 2018 r. Z portalu chemii organicznej: www.organic-chemistry.org
3. Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Reakcje chemiczne pod bardzo wysokim ciśnieniem: synteza mocznika ze stałego węglanu amonu. Przegląd chemii fizycznej Japonii, 21: 32-40
4. Fortes, A. D., Wood, I. G., Alfè, D., Hernandez, E. R., Gutmann, M. J., i Sparkes, H. A. (2014). Struktura, wiązanie wodorowe i rozszerzalność cieplna monohydratu węglanu amonu. Acta Crystallographica Section B, Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 70(Pt6), 948-962.
5. Wikipedia. (2018). Węglan amonu. Źródło: 25 marca 2018 r. Z Wikipedii: en.wikipedia.org
6. The Chemical Company. (2018). The Chemical Company. Źródło: 25 marca 2018 r. Od The Chemical Company: thechemco.com