Карбонат амонію являє собою неорганічну сіль , азот, аміачний конкретно, хімічна формула (NH 4 ) 2 СО 3 . Він виготовлений методами синтезу, серед яких виділяється сублімація суміші сульфату амонію та карбонату кальцію: (NH 4 ) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4 ) 2 CO 3 (s) + CaSO 4 (s).
Як правило, солі карбонату амонію та кальцію нагріваються в посудині для отримання карбонату амонію. Промисловий спосіб, який виробляє тонни цієї солі, полягає у пропусканні діоксиду вуглецю через колонку поглинання, що містить розчин амонію у воді, з подальшою перегонкою.
Пари, що містять аміак, діоксид вуглецю та воду, конденсуються для утворення кристалів карбонату амонію: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4 ) 2 CO 3 (s ). В результаті реакції вуглекисла кислота H 2 CO 3 утворюється після розчинення діоксиду вуглецю у воді, і саме ця кислота віддає свої два протони, H + , двом молекулам аміаку.
Фізичні та хімічні властивості
Це біле, кристалічне безбарвне тверде речовина з сильними запахами та ароматами аміаку. Він плавиться при 58 ° C, розкладаючись на аміак, воду та вуглекислий газ: саме попереднє хімічне рівняння, але в зворотному напрямку.
Однак це розкладання відбувається в два етапи: спочатку виділяється молекула NH 3 , утворюючи бікарбонат амонію (NH 4 HCO 3 ); по-друге, якщо нагрівання триватиме, карбонат непропорційно виділяє ще більше газоподібного аміаку.
Це тверда речовина, дуже розчинна у воді і менш розчинна у спиртах. Він утворює водневі зв’язки з водою, і коли 5 грам розчиняється в 100 грамах води, він утворює основний розчин з рН близько 8,6.
Його висока спорідненість до води робить її гігроскопічною твердою речовиною (поглинає вологу), а тому важко знайти її в безводному вигляді. Насправді його моногідратована форма (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O) є найбільш поширеною з усіх і пояснює, як сіль переносить газ аміаку, який викликає запах.
У повітрі він розкладається, утворюючи бікарбонат амонію та карбонат амонію (NH 4 NH 2 CO 2 ).
Хімічна структура
Верхнє зображення ілюструє хімічну структуру карбонату амонію. Посередині - аніон CO 3 2– , плоский трикутник з чорним центром та червоними сферами; і з двох його боків катіони амонію NH 4 + з чотиригранною геометрією.
Геометрія іона амонію пояснюється гібридизацією атома азоту sp 3 , розташовуючи навколо нього атоми водню (білі сфери) у формі тетраедра. Серед трьох іонів встановлюються взаємодії водневими зв’язками (H 3 N-H-O-CO 2 2– ).
Завдяки своїй геометрії один аніон CO 3 2– може утворювати до трьох водневих зв’язків; в той час як катіони NH 4 + не можуть утворити відповідні чотири водневі зв’язки через електростатичні відштовхування між їх позитивними зарядами.
Результатом усіх цих взаємодій є кристалізація орторомбічної системи. Чому він такий гігроскопічний і розчинний у воді? Відповідь у тому ж параграфі вище: водневі зв’язки.
Ці взаємодії обумовлюють швидке поглинання води з безводної солі до утворення (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O). Це призводить до зміни просторового розташування іонів, а отже, і в кристалічній структурі.
Структурні цікавості
Настільки просто, як виглядає (NH 4 ) 2 CO 3 , він настільки чутливий до незліченних перетворень, що його структура є таємницею, підпорядкованою справжньому складу твердого тіла. Ця структура також змінюється залежно від тиску, що впливає на кристали.
Деякі автори виявили, що іони розташовані як пов'язані з воднем копланарні ланцюги (тобто ланцюг із послідовністю NH 4 + -CO 3 2– -…), в якій молекули води, ймовірно, служать сполучниками для інших. ланцюги.
Крім того, виходячи за земне небо, якими є такі кристали у космічних та міжзоряних умовах? Які їхні склади щодо стійкості карбонатних видів? Існують дослідження, які підтверджують велику стійкість цих кристалів, захоплених у планетарних льодових масах та кометах.
Це дозволяє їм діяти як запаси вуглецю, азоту та водню, які, отримуючи сонячне випромінювання, можуть перетворюватися на органічний матеріал, такий як амінокислоти.
Іншими словами, ці заморожені аміачні блоки могли бути носіями "колеса, яке запускає машину життя" у космосі. З цих причин зростає його інтерес до галузі астробіології та біохімії.
Програми
Його використовують як закваску, оскільки при нагріванні він утворює вуглекислий газ та амонієві гази. Карбонат амонію, якщо ви хочете, є попередником сучасних розпушувачів і може бути використаний для випікання печива та плоских хлібів.
Однак не рекомендується випікати торти. Через товщину коржів аміачні гази потрапляють всередину і створюють неприємний смак.
Застосовується як відхаркувальний засіб, тобто полегшує кашель, знезаражуючи бронхи. Він має фунгіцидну дію, і з цієї причини використовується в сільському господарстві. Він також є регулятором кислотності, присутній у їжі, і використовується в органічному синтезі сечовини в умовах високого тиску та гіддантоїнів.
Ризики
Карбонат амонію є високотоксичним. Виникає гостре подразнення ротової порожнини у людини при контакті.
Крім того, якщо його приймати, він викликає подразнення шлунка. Аналогічна дія спостерігається в очах, що піддаються дії на карбонат амонію.
Вдихання газів від розпаду солі може дратувати ніс, горло та легені, викликаючи кашель та дихальний дистрес.
Гостре потрапляння собак, що голодують, карбонату амонію в дозі 40 мг / кг маси тіла викликає блювоту і діарею. Вищі дози карбонату амонію (200 мг / кг маси тіла) часто є летальними. Пошкодження серця вказується як причина смерті.
Якщо нагріти до дуже високих температур і в атмосфері, збагаченій киснем, він виділяє токсичні гази NO 2 .
Список літератури
- PubChem. (2018). Карбонат амонію Отримано 25 березня 2018 року з PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Портал органічної хімії. ((2009-2018)). Реакція Бюхерера-Бергса. Отримано 25 березня 2018 року з порталу органічної хімії: www.organic-chemistry.org
- Кіяма, Ріо; Yanagimoto, Takao (1951) Хімічні реакції під надвисоким тиском: синтез сечовини з твердого карбонату амонію. Огляд фізичної хімії Японії, 21: 32-40
- Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ, & Sparkes, HA (2014). Структура, воднева зв'язка та термічне розширення моногідрату карбонату амонію. Acta Crystallographica Розділ B, Структурна наука, Кристалічна інженерія та матеріали, 70 (Pt6), 948–962.
- Вікіпедія. (2018). Карбонат амонію Отримано 25 березня 2018 року з Вікіпедії: en.wikipedia.org
- Хімічна компанія. (2018). Хімічна компанія. Отримано 25 березня 2018 року від The Chemical Company: thechemco.com