- Fizyczne i chemiczne właściwości
- Struktura chemiczna
- Ciekawostki strukturalne
- Aplikacje
- Ryzyka
- Bibliografia
Węglan amonu jest nieorganiczny azot soli amoniaku konkretnie, wzór chemiczny (NH 4 ) 2 CO 3 . Wykonany jest metodami syntetycznymi, wśród których wyróżnia się sublimacja mieszaniny siarczanu amonu i węglanu wapnia: (NH 4 ) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4 ) 2 CO 3 (s) + CaSO 4 (s).
Na ogół sole amonu i węglanu wapnia są podgrzewane w naczyniu w celu wytworzenia węglanu amonu. Metoda przemysłowa, która produkuje tony tej soli polega na przepuszczaniu dwutlenku węgla przez kolumnę absorpcyjną zawierającą roztwór amonu w wodzie, a następnie destylacji.
Opary zawierające amoniak, dwutlenek węgla i wodę kondensują tworząc kryształy węglanu amonu: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4 ) 2 CO 3 (s) ). W tej reakcji po rozpuszczeniu dwutlenku węgla w wodzie powstaje kwas węglowy H 2 CO 3 i to właśnie ten kwas oddaje swoje dwa protony, H + , dwóm cząsteczkom amoniaku.
Fizyczne i chemiczne właściwości
Jest to białe, krystaliczne, bezbarwne ciało stałe o silnym zapachu i zapachu amoniaku. Topi się w temperaturze 58ºC, rozkładając się na amoniak, wodę i dwutlenek węgla: dokładnie to poprzednie równanie chemiczne, ale w przeciwnym kierunku.
Jednak ten rozkład zachodzi w dwóch etapach: najpierw uwalnia się cząsteczka NH 3 , z wytworzeniem wodorowęglanu amonu (NH 4 HCO 3 ); a po drugie, jeśli ogrzewanie trwa nadal, węglan uwalnia jeszcze więcej gazowego amoniaku w sposób nieproporcjonalny.
Jest to ciało stałe bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie i gorzej rozpuszczalne w alkoholach. Tworzy wiązania wodorowe z wodą, a po rozpuszczeniu 5 gramów w 100 gramach wody tworzy zasadowy roztwór o pH około 8,6.
Jego duże powinowactwo do wody sprawia, że jest higroskopijnym ciałem stałym (pochłania wilgoć), dlatego trudno go znaleźć w postaci bezwodnej. W rzeczywistości jej monohydratowana postać (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O) jest najpowszechniejsza i wyjaśnia, w jaki sposób sól przenosi gazowy amoniak, który powoduje nieprzyjemny zapach.
W powietrzu rozkłada się tworząc wodorowęglan amonu i węglan amonu (NH 4 NH 2 CO 2 ).
Struktura chemiczna
Górny obraz przedstawia budowę chemiczną węglanu amonu. W środku znajduje się anion CO 3 2– , płaski trójkąt z czarnym środkiem i czerwonymi kulkami; a po obu stronach kationy amoniowe NH 4 + o geometrii czworościennej.
Geometrię jonu amonowego wyjaśnia hybrydyzacja sp 3 atomu azotu, układająca wokół niego atomy wodoru (białe kule) w postaci czworościanu. Spośród trzech jonów oddziaływania zachodzą za pomocą wiązań wodorowych (H 3 N-H-O-CO 2 2– ).
Dzięki swojej geometrii pojedynczy anion CO 3 2– może tworzyć do trzech wiązań wodorowych; podczas gdy kationy NH 4 + mogą nie być w stanie utworzyć odpowiadających im czterech wiązań wodorowych z powodu odpychania elektrostatycznego między ich dodatnimi ładunkami.
Rezultatem wszystkich tych interakcji jest krystalizacja układu rombowego. Dlaczego jest tak higroskopijny i rozpuszczalny w wodzie? Odpowiedź znajduje się w tym samym akapicie powyżej: wiązania wodorowe.
Te interakcje są odpowiedzialne za szybkie wchłanianie wody z bezwodnej soli do postaci (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O). Skutkuje to zmianami w przestrzennym rozmieszczeniu jonów, a co za tym idzie, w strukturze kryształu.
Ciekawostki strukturalne
Tak prosty, jak wygląda (NH 4 ) 2 CO 3 , jest tak wrażliwy na niezliczone przemiany, że jego struktura jest zagadkową zależnością od prawdziwego składu ciała stałego. Ta struktura również zmienia się w zależności od ciśnień, które wpływają na kryształy.
Niektórzy autorzy odkryli, że jony są ułożone jako współpłaszczyznowe łańcuchy połączone wiązaniami wodorowymi (to znaczy łańcuch o sekwencji NH 4 + -CO 3 2– -…), w którym cząsteczki wody prawdopodobnie służą jako łączniki z innymi. więzy.
Co więcej, przekraczając ziemskie niebo, jakie są te kryształy w przestrzeni lub w warunkach międzygwiazdowych? Jaki jest ich skład pod względem stabilności gatunków węglanów? Istnieją badania, które potwierdzają wielką stabilność tych kryształów uwięzionych w planetarnych masach lodu i kometach.
Dzięki temu mogą pełnić rolę rezerw węgla, azotu i wodoru, który odbierając promieniowanie słoneczne, może zostać przekształcony w materiał organiczny, taki jak aminokwasy.
Innymi słowy, te zamarznięte bloki amoniaku mogą być nośnikami „koła, które uruchamia maszynerię życia” w kosmosie. Z tych powodów rośnie jego zainteresowanie astrobiologią i biochemią.
Aplikacje
Jest stosowany jako środek spulchniający, ponieważ po podgrzaniu wytwarza dwutlenek węgla i gazy amonowe. Węglan amonu jest, jeśli wolisz, prekursorem nowoczesnych proszków do pieczenia i może być używany do wypieku ciastek i podpłomyków.
Nie zaleca się jednak pieczenia ciast. Ze względu na grubość ciasta gazy amonowe są uwięzione wewnątrz i powodują nieprzyjemny smak.
Jest stosowany jako środek wykrztuśny, czyli łagodzi kaszel poprzez udrożnienie oskrzeli. Ma działanie grzybobójcze, dlatego jest stosowany w rolnictwie. Jest także regulatorem kwasowości występującej w żywności i jest wykorzystywany w organicznej syntezie mocznika w warunkach wysokiego ciśnienia oraz hydantoin.
Ryzyka
Węglan amonu jest silnie toksyczny. W kontakcie powoduje ostre podrażnienie jamy ustnej.
Ponadto, jeśli zostanie połknięty, powoduje podrażnienie żołądka. Podobne działanie obserwuje się w oczach narażonych na działanie węglanu amonu.
Wdychanie gazów z rozkładu soli może podrażniać nos, gardło i płuca, powodując kaszel i problemy z oddychaniem.
Ostra ekspozycja psów na czczo na węglan amonu w dawce 40 mg / kg masy ciała powoduje wymioty i biegunkę. Wyższe dawki węglanu amonu (200 mg / kg masy ciała) są często śmiertelne. Uszkodzenie serca jest wskazywane jako przyczyna śmierci.
Podgrzany do bardzo wysokich temperatur i w powietrzu wzbogaconym tlenem uwalnia toksyczne gazy NO 2 .
Bibliografia
- PubChem. (2018). Węglan amonu. Pobrane 25 marca 2018 r.Z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Portal chemii organicznej. ((2009-2018)). Reakcja Bucherera-Bergsa. Pobrane 25 marca 2018 r. Z portalu chemii organicznej: www.organic-chemistry.org
- Kiyama Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Reakcje chemiczne pod bardzo wysokim ciśnieniem: synteza mocznika ze stałego węglanu amonu. The Review of Physical Chemistry of Japan, 21: 32-40
- Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ i Sparkes, HA (2014). Struktura, wiązania wodorowe i rozszerzalność cieplna monohydratu węglanu amonu. Acta Crystallographica Section B, Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 70 (Pt6), 948–962.
- Wikipedia. (2018). Węglan amonu. Pobrane 25 marca 2018 r. Z Wikipedii: en.wikipedia.org
- The Chemical Company. (2018). The Chemical Company. Pobrane 25 marca 2018 r. Z The Chemical Company: thechemco.com