Карбонат аммония представляет собой неорганическую соль , азот, аммиачный конкретно, химическая формула (NH 4 ) 2 СО 3 . Изготовлен синтетическими методами, среди которых выделяется использование сублимации смеси сульфата аммония и карбоната кальция: (NH 4 ) 2 SO 4 (тв) + СаСО 3 (тв) => (NH 4 ) 2 CO. 3 (т.) + CaSO 4 (т.).
Обычно соли карбоната аммония и кальция нагревают в сосуде для получения карбоната аммония. Промышленный способ получения тонны этой соли заключается в пропускании диоксида углерода через абсорбционную колонну, содержащую раствор аммония в воде, с последующей дистилляцией.
Пары, содержащие аммиак, диоксид углерода и воду, конденсируются с образованием кристаллов карбоната аммония: 2NH 3 (г) + H 2 O (л) + CO 2 (г) → (NH 4 ) 2 CO 3 (с ). В результате реакции угольная кислота H 2 CO 3 образуется после растворения диоксида углерода в воде, и именно эта кислота отдает свои два протона, H + , двум молекулам аммиака.
Физические и химические свойства
Это белое кристаллическое бесцветное твердое вещество с сильным запахом и привкусом аммиака. Он плавится при 58ºC, разлагаясь на аммиак, воду и углекислый газ: в точности предыдущее химическое уравнение, но в противоположном направлении.
Однако это разложение происходит в два этапа: сначала выделяется молекула NH 3 , в результате чего образуется бикарбонат аммония (NH 4 HCO 3 ); и во-вторых, если нагревание продолжается, карбонат становится непропорциональным, выделяя еще больше газообразного аммиака.
Это твердое вещество, хорошо растворимое в воде и менее растворимое в спиртах. Он образует водородные связи с водой, и когда 5 граммов растворяются в 100 граммах воды, образуется щелочной раствор с pH около 8,6.
Его высокое сродство к воде делает его гигроскопичным твердым веществом (впитывает влагу), и поэтому его трудно найти в безводной форме. Фактически, его моногидратированная форма, (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O), является наиболее распространенной из всех и объясняет, как соль переносит газообразный аммиак, вызывающий запах.
На воздухе он разлагается с образованием бикарбоната аммония и карбоната аммония (NH 4 NH 2 CO 2 ).
Химическая структура
На верхнем изображении показана химическая структура карбоната аммония. В середине - анион CO 3 2– , плоский треугольник с черным центром и красными сферами; и с двух сторон катионы аммония NH 4 + с тетраэдрической геометрией.
Геометрия иона аммония объясняется sp 3 -гибридизацией атома азота, располагая атомы водорода (белые сферы) вокруг него в форме тетраэдра. Между тремя ионами взаимодействия устанавливаются водородными связями (H 3 N-H-O-CO 2 2– ).
Благодаря своей геометрии один анион CO 3 2– может образовывать до трех водородных связей; в то время как катионы NH 4 + могут быть не в состоянии образовывать соответствующие четыре водородные связи из-за электростатического отталкивания между своими положительными зарядами.
Результатом всех этих взаимодействий является кристаллизация орторомбической системы. Почему он такой гигроскопичный и растворимый в воде? Ответ находится в том же абзаце выше: водородные связи.
Эти взаимодействия ответственны за быстрое поглощение воды из безводной соли с образованием (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O). Это приводит к изменению пространственного расположения ионов и, следовательно, кристаллической структуры.
Структурные курьезы
Каким бы простым ни выглядел (NH 4 ) 2 CO 3 , он настолько чувствителен к бесчисленным превращениям, что его структура остается загадкой, зависящей от истинного состава твердого вещества. Эта структура также меняется в зависимости от давления, которое влияет на кристаллы.
Некоторые авторы обнаружили, что ионы расположены в виде компланарных цепей с водородными связями (то есть цепочки с последовательностью NH 4 + -CO 3 2– -…), в которой молекулы воды, вероятно, служат связующими для других. цепей.
Более того, если выйти за пределы земного неба, на что похожи эти кристаллы в космосе или в межзвездных условиях? Каков их состав с точки зрения устойчивости карбонатных разновидностей? Существуют исследования, подтверждающие большую стабильность этих кристаллов, захваченных планетными ледяными массами и кометами.
Это позволяет им действовать как запасы углерода, азота и водорода, которые, получая солнечное излучение, могут быть преобразованы в органический материал, такой как аминокислоты.
Другими словами, эти замороженные аммиачные блоки могут быть носителями «колеса, запускающего механизмы жизни» в космосе. По этим причинам его интерес к области астробиологии и биохимии растет.
Приложения
Он используется как разрыхлитель, так как при нагревании выделяет углекислый газ и газы аммония. Карбонат аммония, если хотите, является предшественником современных разрыхлителей и может использоваться для выпечки печенья и лепешек.
Однако его не рекомендуется использовать для выпечки тортов. Из-за толщины лепешек газы аммония задерживаются внутри и имеют неприятный вкус.
Он используется как отхаркивающее средство, то есть облегчает кашель, снимая отек бронхов. Обладает фунгицидным действием, поэтому используется в сельском хозяйстве. Он также является регулятором кислотности, присутствующей в пище, и используется в органическом синтезе мочевины в условиях высокого давления и гидантоинов.
риски
Карбонат аммония очень токсичен. При контакте вызывает у людей острое раздражение ротовой полости.
Кроме того, при попадании внутрь вызывает раздражение желудка. Аналогичное действие наблюдается в глазах, подвергшихся воздействию карбоната аммония.
Вдыхание газов, образующихся при разложении соли, может вызвать раздражение носа, горла и легких, вызывая кашель и респираторную недостаточность.
Острое воздействие карбоната аммония на голодных собак в дозе 40 мг / кг массы тела вызывает рвоту и диарею. Более высокие дозы карбоната аммония (200 мг / кг массы тела) часто смертельны. Причиной смерти указывается повреждение сердца.
При нагревании до очень высоких температур в воздухе, обогащенном кислородом, он выделяет токсичные газы NO 2 .
Ссылки
- PubChem. (2018). Карбонат аммония. Получено 25 марта 2018 г. из PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Портал органической химии. ((2009-2018)). Реакция Бюхерера-Бергса. Получено 25 марта 2018 г. с портала органической химии: www.organic-chemistry.org.
- Кияма, Ре; Янажимото, Такао (1951) Химические реакции под сверхвысоким давлением: синтез мочевины из твердого карбоната аммония. Обзор физической химии Японии, 21: 32-40
- Фортес, А.Д., Вуд, И.Г., Альфе, Д., Эрнандес, Е.Р., Гутманн, М.Дж., и Спаркс, ГА (2014). Структура, водородная связь и тепловое расширение моногидрата карбоната аммония. Acta Crystallographica Раздел B, Структурные науки, Кристаллостроение и материалы, 70 (Pt6), 948–962.
- Wikipedia. (2018). Карбонат аммония. Получено 25 марта 2018 г. из Википедии: en.wikipedia.org.
- Химическая компания. (2018). Химическая компания. Получено 25 марта 2018 г. с сайта The Chemical Company: thechemco.com.