Carbonat de amoniu Proprietăți, structură, utilizări și riscuri

carbonat de amoniu este o sare anorganică de azot, în special amoniac, a cărei formulă chimică este (NH₄)₂CO₃. Este elaborat prin metode de sinteză, printre care merită menționată folosirea sublimării unui amestec de sulfat de amoniu și carbonat de calciu: (NH₄)₂SW₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(S).

În general, sărurile de amoniu și carbonat de calciu sunt încălzite într-un vas pentru a se obține carbonatul de amoniu. Metoda industrială care produce tone de sare este să treacă dioxidul de carbon printr-o coloană de absorbție care conține o soluție de amoniu în apă, urmată de distilare.

Vaporii care conțin amoniu, dioxid de carbon și apă se condensează pentru a forma cristale de carbonat de amoniu: 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g) → (NH₄)₂CO₃(S). Acidul carbonic este produs în reacție, H₂CO₃, după ce dioxidul de carbon se dizolvă în apă și acest acid renunță la cele două protoni, H⁺, la două molecule de amoniac.

index

• 1 Proprietăți fizice și chimice
• 2 Structura chimică
  • 2.1 Curiozități structurale
• 3 Utilizări
• 4 Riscuri
• 5 Referințe

Proprietăți fizice și chimice

Este un solid alb, cristalin și incolor, cu mirosuri puternice și arome amoniacale. Se topește la 58 ° C și se descompune în amoniac, apă și dioxid de carbon: exact ecuația chimică de mai sus, dar în direcția opusă.

Totuși, această descompunere are loc în două etape: mai întâi se eliberează o moleculă NH₃, producând bicarbonat de amoniu (NH₄HCO₃); și în al doilea rând, dacă încălzirea continuă, carbonatul eliberează disproporționat și amoniac gazos.

Este un solid foarte solubil în apă și mai puțin solubil în alcooli. Formează punți de hidrogen cu apă și când dizolvă 5 grame în 100 grame de apă, aceasta generează o soluție bazică cu un pH de aproximativ 8,6.

Afinitatea sa ridicată în apă face ca aceasta să fie solidă higroscopică (absoarbe umezeala) și de aceea este dificil de găsit în forma sa anhidră. De fapt, forma sa monohidratată, (NH₄)₂CO₃· H₂O), este cel mai comun dintre toate și explică modul în care sarea este purtătorul de gaz amoniac, care provoacă miros.

În aer se descompune pentru a genera bicarbonat de amoniu și carbonat de amoniu (NH₄NH₂CO₂).

Structura chimică

Structura chimică a carbonatului de amoniu este ilustrată în imaginea superioară. În mijloc este anionul CO₃^2-, triunghiul plat cu centrul negru și sferele roșii; și pe ambele părți, cationii NH de amoniu₄⁺ cu geometrii tetraedrice.

Geometria ionului de amoniu se explică prin hibridizarea sp³ din atomul de azot, ordonând atomii de hidrogen (sferele albe) în jurul acestuia sub forma unui tetraedru. Interacțiunile sunt stabilite între cei trei ioni prin legături de hidrogen (H₃N-H-0-CO₂^2-).

Datorită geometriei sale, un singur anion CO₃^2- poate forma până la trei punți de hidrogen; în timp ce cationii NH₄⁺ probabil că nu pot forma patrulele lor hidrogen corespunzătoare din cauza repulsiilor electrostatice dintre încărcăturile lor pozitive.

Rezultatul tuturor acestor interacțiuni este cristalizarea unui sistem ortorombic. De ce este atât de higroscopic și solubil în apă? Răspunsul se găsește în același paragraf de mai sus: podurile de hidrogen.

Aceste interacțiuni sunt responsabile de absorbția rapidă a apei din sarea anhidră pentru a forma (NH₄)₂CO₃· H₂O). Aceasta are ca rezultat schimbări în aranjamentul spațial al ionilor și, prin urmare, în structura cristalului.

Curiozități structurale

Atât de simplu arata (NH₄)₂CO₃Este atât de sensibil la transformările infinite încât structura sa este un mister supus compoziției adevărate a solidului. Această structură variază de asemenea în funcție de presiunile care afectează cristalele.

Unii autori au descoperit că ionii sunt comandați ca lanțuri coplanare legate prin legături de hidrogen (adică un lanț cu o secvență NH).₄⁺-CO₃^2-- ...) în care moleculele de apă pot servi ca conectori la alte lanțuri.

Mai mult, depășind cerul terestru, cum sunt aceste cristale în condiții spațiale sau interstelare? Care sunt compozițiile dvs. în ceea ce privește stabilitatea speciilor carbonate? Există studii care confirmă o mare stabilitate a acestor cristale blocate în masele de gheață planetară și în cometele.

Acest lucru le permite să funcționeze ca rezervă de carbon, azot și hidrogen, care, primind radiații solare, pot fi transformate în materiale organice, cum ar fi aminoacizii.

Adică, aceste blocuri de gheață de amoniac ar putea fi purtătoare ale "roții care inițiază mecanismele vieții" în cosmos. Din aceste motive, interesul său în domeniul astrobiologiei și al biochimiei crește.

aplicații

Se folosește ca agent de îndulcire, deoarece atunci când este încălzit, produce dioxid de carbon și gaze de amoniu. Carbonatul de amoniu este, dacă doriți, un precursor al pulberilor moderne de copt și poate fi folosit pentru a coace biscuiți și biscuiți flat.

Cu toate acestea, nu este recomandată utilizarea acestuia pentru coacerea prăjiturilor.Datorită grosimii prăjiturilor, gazele de amoniac sunt reținute în interior și produc un gust neplăcut.

Este folosit ca un expectorant, adică ameliorează tusea prin decongestionarea bronhiilor. Are acțiune fungicidă, fiind folosită din acest motiv în agricultură. De asemenea, este un regulator al acidității prezente în alimente și este utilizat în sinteza organică a ureei în condiții de presiune înaltă și hidantoine.

riscuri

Carbonatul de amoniu este foarte toxic. Produce în ființele umane o iritare acută a cavității orale atunci când se află în contact.

În plus, dacă este ingerat, provoacă o iritare gastrică. O acțiune similară se observă la ochii expuși la carbonatul de amoniu.

Inhalarea gazelor de descompunere a sării poate irita nasul, gâtul și plămânii, provocând tuse și respirație respiratorie.

Expunerea acută a câinilor de născut la carbonatul de amoniu la o doză de 40 mg / kg determină vărsături și diaree. Cele mai mari doze de carbonat de amoniu (200 mg / kg de greutate) sunt de obicei letale. O afecțiune cardiacă este indicată ca cauză a decesului.

Dacă se încălzește la temperaturi foarte ridicate și într-un aer îmbogățit cu oxigen, acesta dă gaze NO toxice.₂.

referințe

1. Extract. (2018). Carbonat de amoniu. Adus pe 25 martie 2018, de la PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Portalul chimiei organice. ((2009-2018)). Reacția Bucherer-Bergs. Recuperat pe 25 martie 2018 de la portalul de chimie organică: www.organic-chemistry.org
3. Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Reacții chimice sub presiune foarte înaltă: sinteza ureei din carbonat de amoniu solid. Revizuirea chimiei fizice din Japonia, 21: 32-40
4. Fortes, A.D., Wood, I.G., Alfè, D., Hernandez, E.R., Gutmann, M.J., & Sparkes, H.A. (2014). Structura, legarea la hidrogen și expansiunea termică a carbonatului de amoniu monohidrat.Acta Crystallographica Secțiunea B, Științe Structurale, Inginerie Crystal și Materiale, 70(Pt6), 948-962.
5. Wikipedia. (2018). Carbonat de amoniu. Adus pe 25 martie 2018, de pe Wikipedia: en.wikipedia.org
6. Compania chimică. (2018). Compania chimică. Adus pe 25 martie 2018, de la The Chemical Company: thechemco.com