AMMONIUMKARBONAT: EGENSKAPER, STRUKTUR, BRUK OG RISIKO - KJEMI - 2026

Den ammoniumkarbonat er et uorganisk salt nitrogen, ammonium spesielt den kjemiske formelen (NH ₄ ) ₂ CO ₃ . Den er laget av syntetiske fremgangsmåter, hvorav de sublimering av en blanding av ammoniumsulfat og kalsiumkarbonat som skiller seg ut: (NH ₄ ) ₂ SO ₄ (s) + CaCO ₃ (s) => (NH ₄ ) ₂ CO ₃ (s) + CaSO ₄ (s).

Generelt blir ammonium- og kalsiumkarbonatsaltene oppvarmet i et kar for å produsere ammoniumkarbonatet. Den industrielle metoden som produserer tonn av dette saltet består av å føre karbondioksid gjennom en absorpsjonskolonne som inneholder en løsning av ammonium i vann, etterfulgt av destillasjon.

Dampene som inneholder ammoniakk, karbondioksyd og vann kondensere for å danne ammoniumkarbonat krystaller: 2 NH ₃ (g) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g) → (NH ₄ ) ₂ CO ₃ (r ). I reaksjonen produseres kullsyre, H ₂ CO ₃ , etter å ha løst opp karbondioksyd i vann, og det er denne syren som gir opp sine to protoner, H ⁺ , til to ammoniakkmolekyler.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Det er et hvitt, krystallinsk, fargeløst fast stoff med sterk ammoniakklukt og smaker. Den smelter ved 58 ºC, og brytes ned til ammoniakk, vann og karbondioksid: nøyaktig den forrige kjemiske ligningen, men i motsatt retning.

Dette skjer imidlertid spaltning i to trinn: først en molekyl NH _{3 frigjøres} , produserer ammoniumbikarbonat (NH ₄ HCO ₃ ); og for det andre, hvis oppvarmingen fortsetter, er karbonatet uforholdsmessig og frigjør enda mer gassformig ammoniakk.

Det er et fast stoff som er veldig løselig i vann og mindre løselig i alkoholer. Det danner hydrogenbindinger med vann, og når 5 gram er oppløst i 100 gram vann, genererer det en basisk løsning med en pH på rundt 8,6.

Den høye affiniteten for vann gjør det til et hygroskopisk fast stoff (absorberer fuktighet), og derfor er det vanskelig å finne det i sin vannfri form. Faktisk er dens monohydratiserte form, (NH ₄ ) ₂ CO ₃ · H ₂ O), den vanligste av alle og forklarer hvordan salt bærer ammoniakkgass, som forårsaker lukt.

I luft dekomponerer det å generere ammoniumbikarbonat og ammoniumkarbonat (NH _4- NH ₂ CO ₂ ).

Kjemisk struktur

Det øvre bildet illustrerer den kjemiske strukturen til ammoniumkarbonat. I midten er anjonen CO ₃ ^2– , den flate trekanten med en svart senter og røde kuler; og på dens to sider, er NH ₄ ⁺ ammoniumkationer med tetraedriske geometrier.

Geometrien til ammoniumionet blir forklart med sp ^3- hybridiseringen av nitrogenatomet, og anordner hydrogenatomene (de hvite kulene) rundt det i form av en tetraeder. Blant de tre ionene er interaksjoner etablert av hydrogenbindinger (H ₃ N-H-O-CO ₂ ^2– ).

Takket være geometrien kan et enkelt CO ₃ ^2- anion danne opptil tre hydrogenbindinger; mens NH ₄ ⁺ kationer kanskje ikke være i stand til å danne de tilsvarende fire hydrogenbindinger som følge av elektro repulsions mellom de positive ladninger.

Resultatet av alle disse interaksjonene er utkrystallisering av et ortorombisk system. Hvorfor er den så hygroskopisk og løselig i vann? Svaret er i samme avsnitt ovenfor: hydrogenbindinger.

Disse interaksjonene er ansvarlig for den hurtige absorpsjon av vann fra det vannfrie saltet under dannelse av (NH ₄ ) ₂ CO ₃ -H _to O). Dette resulterer i endringer i det romlige arrangementet av ionene, og følgelig i krystallstrukturen.

Strukturelle nysgjerrigheter

Så enkelt som (NH ₄ ) ₂ CO ₃ ser ut , er den så følsom for utallige transformasjoner at strukturen er et mysterium underlagt den virkelige sammensetningen av det faste stoffet. Denne strukturen varierer også i henhold til trykket som påvirker krystallene.

Enkelte forfattere har funnet at de ioner som er anordnet som hydrogenbundne samme plan beliggende kjeder (dvs. en kjede med en sekvens NH ₄ ⁺ CO ₃ ^{2- -} …), hvor vannmolekyler sannsynligvis tjene som linkere for andre. kjeder.

Ved å overskride den jordiske himmelen, hvordan er disse krystallene i rom- eller interstellare forhold? Hva er komposisjonene deres når det gjelder stabiliteten til karbonatartene? Det er studier som bekrefter den store stabiliteten til disse krystaller fanget i planetariske ismasser og kometer.

Dette gjør at de kan fungere som karbon-, nitrogen- og hydrogenreserver, som, mottar solstråling, kan omdannes til organisk materiale som aminosyrer.

Med andre ord kan disse frosne ammoniakkblokkene være bærere av "hjulet som starter livets maskineri" i kosmos. Av disse grunnene vokser interessen hans for astrobiologi og biokjemi.

applikasjoner

Det brukes som et surt middel, siden det produseres karbondioksid og ammoniumgasser ved oppvarming. Ammoniumkarbonat er, hvis du vil, en forløper for moderne bakepulver og kan brukes til å bake småkaker og flatbrød.

Det anbefales imidlertid ikke å bake kaker. På grunn av tykkelsen på kakene, blir ammoniumgassene fanget inni og gir en ubehagelig smak.

Det brukes som en slimløsende middel, det vil si at det lindrer hoste ved å spjelde bronkialrørene. Den har soppdrepende virkning, og brukes av denne grunnen i landbruket. Det er også en surhetsregulator som er tilstede i mat og brukes i organisk syntese av urea under høye trykkforhold, og av hydantoiner.

risiko

Ammoniumkarbonat er svært giftig. Produserer akutt irritasjon av munnhulen hos mennesker ved kontakt.

I tillegg, hvis den blir svelget, forårsaker den irritasjon i magen. En lignende handling observeres i øyne utsatt for ammoniumkarbonat.

Innånding av gassene fra spaltning av salt kan irritere nese, svelg og lunger, forårsake hoste og luftveisproblemer.

Akutt eksponering av fastende hunder for ammoniumkarbonat i en dose på 40 mg / kg kroppsvekt forårsaker oppkast og diaré. Høyere doser av ammoniumkarbonat (200 mg / kg kroppsvekt) er ofte dødelige. En hjerteskade er indikert som dødsårsak.

Hvis den varmes opp til veldig høye temperaturer og i oksygenanriket luft, frigjør det giftige NO _2- gasser .

referanser

1. Pubchem. (2018). Ammoniumkarbonat. Hentet 25. mars 2018, fra PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Organisk kjemiportal. ((2009-2018)). Bucherer-Bergs-reaksjon. Hentet 25. mars 2018, fra Organic Chemistry Portal: www.organic-chemistry.org
3. Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Kjemiske reaksjoner under ultrahøyt trykk: urea-syntese fra fast ammoniumkarbonat. The Review of Physical Chemistry of Japan, 21: 32-40
4. Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ, & Sparkes, HA (2014). Struktur, hydrogenbinding og termisk ekspansjon av ammoniumkarbonatmonohydrat. Acta Crystallographica Seksjon B, Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 70 (Pt6), 948–962.
5. Wikipedia. (2018). Ammoniumkarbonat. Hentet 25. mars 2018, fra Wikipedia: en.wikipedia.org
6. The Chemical Company. (2018). The Chemical Company. Hentet 25. mars 2018, fra The Chemical Company: thechemco.com