אמוניום קרבונט הוא חנקן מלח אורגני, ammoniacal במיוחד, הנוסחה הכימית (NH 4 ) 2 CO 3 . זה נעשה בשיטות סינתטיות, בהן בולטת סובלימציה של תערובת של אמוניום סולפט וסידן פחמתי: (NH 4 ) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4 ) 2 CO 3 (ים) + CaSO 4 (ים).
באופן כללי, מלחי האמוניום והסידן פחמתי מחוממים בכלי לייצור האמוניום פחמתי. השיטה התעשייתית המייצרת טונות של מלח זה מורכבת מהעברת פחמן דו חמצני דרך עמוד ספיגה המכיל תמיסת אמוניום במים, ואחריו זיקוק.
אדים המכילים אמוניה, פחמן דו חמצני ומים מתעבים ליצירת גבישי אמוניום פחמתי: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4 ) 2 CO 3 (s) ). בתגובה, חומצה פחמית, H 2 CO 3 , מיוצרת לאחר המסת פחמן דו חמצני במים, וחומצה זו היא זו שמוותרת על שני הפרוטונים שלה, H + , לשתי מולקולות אמוניה.
תכונות פיזיקליות וכימיות
זהו מוצק לבן, גבישי וחסר צבע, עם ריחות וטעמי אמוניה חזקים. הוא נמס בטמפרטורה של 58 מעלות צלזיוס, מתפרק לאמוניה, מים ופחמן דו חמצני: בדיוק המשוואה הכימית הקודמת אך בכיוון ההפוך.
עם זאת, פירוק זה מתרחש בשני שלבים: ראשית משתחררת מולקולה של NH 3 , המייצרת אמוניום ביקרבונט (NH 4 HCO 3 ); ושנית, אם החימום ממשיך, הפחמן אינו פרופורציונאלי ומשחרר אמוניה גזי עוד יותר.
זהו מוצק מסיס מאוד במים ופחות מסיס באלכוהולים. הוא יוצר קשרי מימן עם מים, וכשממוססים 5 גרם במאה גרם מים הוא מייצר תמיסה בסיסית עם pH בסביבות 8.6.
הזיקה הגבוהה שלהם למים הופכת אותם למוצק היגרוסקופי (סופג לחות), ולכן קשה למצוא אותם בצורתם החסרת מים. למעשה, צורתו המונוהידראטית, (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O), היא הנפוצה מכולן ומסבירה כיצד המלח נושא גז אמוניה הגורם לריח.
באוויר הוא מתפרק ליצירת אמוניום ביקרבונט ו אמוניום פחמתי (NH 4 NH 2 CO 2 ).
מבנה כימי
התמונה העליונה ממחישה את המבנה הכימי של אמוניום פחמתי. באמצע נמצא האניון CO 3 2– , המשולש השטוח עם מרכז שחור וכדורים אדומים; ובשני צידיו, הקטיונים NH 4 + אמוניום עם גיאומטריות טטרדרליות.
הגיאומטריה של יון האמוניום מוסברת על ידי הכלאה sp 3 של אטום החנקן, ומסדרת את אטומי המימן (הספירות הלבנות) סביבו בצורה של טטרהדרון. בין שלושת היונים, אינטראקציות נקבעות על ידי קשרי מימן (H 3 N-H-O-CO 2 2 ).
הודות לגיאומטריה שלה, CO 3 2 אניון יחיד יכול ליצור עד שלושה קשרי מימן; ואילו קטיונים של NH 4 + לא יוכלו ליצור את ארבעת קשרי המימן התואמים שלהם בגלל דחיות אלקטרוסטטיות בין המטענים החיוביים שלהם.
התוצאה של כל האינטראקציות הללו היא התגבשות מערכת אורטורהומבית. מדוע זה כל כך היגרוסקופי ומסיס במים? התשובה היא באותה הפסקה לעיל: קשרי מימן.
אינטראקציות אלה אחראיות לספיגה מהירה של מים מהמלח המים החולף ליצירת (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O). זה מביא לשינויים בסידור המרחבי של היונים, וכתוצאה מכך במבנה הגביש.
סקרנות מבנית
פשוט ככל שנראה (NH 4 ) 2 CO 3 , הוא כל כך רגיש לאינספור טרנספורמציות עד שהמבנה שלו הוא תעלומה הנתונה להרכב האמיתי של המוצק. מבנה זה משתנה גם בהתאם ללחצים המשפיעים על הגבישים.
כמה מחברים מצאו כי יונים מסודרים כשרשראות coplanar קשורות מימן (כלומר, שרשרת עם רצף NH 4 + -CO 3 2 - - …) בהן מולקולות מים ככל הנראה משמשות כקשרים לאחרים. שרשראות.
יתרה מזאת, מעבר להתעלות על השמיים הארציים, איך נראים גבישים אלה בחלל או בתנאים בין-כוכביים? מהן הקומפוזיציות שלהם מבחינת היציבות של המין הפחמתי? ישנם מחקרים המאשרים את היציבות הגדולה של גבישים אלה שנלכדים בהמוני קרח וכוכבי כוכב לכת.
זה מאפשר להם לפעול כמאגרי פחמן, חנקן ומימן, אשר בעזרת קרינת השמש ניתן להפוך לחומר אורגני כמו חומצות אמינו.
במילים אחרות, אבני האמוניה הקפואות הללו יכולות להיות נשאי "הגלגל שמתחיל את מכונות החיים" בקוסמוס. מסיבות אלה ההתעניינות שלו בתחום האסטרוביולוגיה והביוכימיה גוברת.
יישומים
הוא משמש כחומר מחלחל שכן מכיוון שהוא מחומם הוא מייצר גזי פחמן דו חמצני ואמוניום. אמוניום פחמתי הוא, אם תרצו, מבשר לאבקות אפייה מודרניות וניתן להשתמש בהן לאפיית עוגיות וגלגלים שטוחים.
עם זאת, זה לא מומלץ לאפיית עוגות. בגלל עובי העוגות, גזי האמוניום נלכדים בפנים ומייצרים טעם לא נעים.
הוא משמש כצידוך, כלומר הוא מקל על שיעול על ידי התפשטות צינורות הסימפונות. יש לו פעולה פטרייתית המשמשת מסיבה זו בחקלאות. זהו גם ווסת חומציות המצוי במזון ומשמש בסינתזה אורגנית של אוריאה בתנאי לחץ גבוה, ושל הידנטואינים.
סיכונים
אמוניום פחמתי רעיל ביותר. מייצר גירוי חריף של חלל הפה אצל בני אדם במגע.
בנוסף, אם הוא נבלע הוא גורם לגירוי בקיבה. פעולה דומה נצפתה בעיניים שנחשפות לאמוניום פחמתי.
שאיפת הגזים מפירוק המלח עלולה לגרות את האף, הגרון והריאות, ולגרום לשיעול ולמצוקה נשימתית.
חשיפה חריפה של כלבים בצום לאמוניה פחמתי במינון של 40 מ"ג / ק"ג ממשקל הגוף גורמת להקאות ושלשולים. מינונים גבוהים יותר של אמוניום פחמתי (200 מ"ג / ק"ג משקל גוף) הם קטלניים לרוב. נזק לב מצוין כגורם המוות.
אם הוא מחומם לטמפרטורות גבוהות מאוד ובאוויר מועשר בחמצן, הוא משחרר גזי NO 2 רעילים .
הפניות
- PubChem. (2018). אמוניום פחמתי. הוחזר ב- 25 במרץ 2018 מ- PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- פורטל כימיה אורגנית. ((2009-2018)). תגובה בוכרר-ברגס. הוחזר ב- 25 במרץ 2018, מפורטל כימיה אורגנית: www.organic-chemistry.org
- קייאמה, ריו; Yanagimoto, Takao (1951) תגובות כימיות בלחץ גבוה במיוחד: סינתזת אוריאה ממוצרי אמוניום קרבונט. סקירת הכימיה הפיזית של יפן, 21: 32-40
- Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ, and Sparkes, HA (2014). מבנה, קשירת מימן והתרחבות תרמית של מונוהידראט אמוניום קרבונט. Acta Crystallographica קטע ב ', מדעי מבנה, הנדסת גבישים וחומרים, 70 (Pt6), 948–962.
- ויקיפדיה. (2018). אמוניום פחמתי. הוחזר ב- 25 במרץ 2018 מוויקיפדיה: en.wikipedia.org
- החברה הכימית. (2018). החברה הכימית. הוחזר ב- 25 במרץ 2018 מחברת הכימיקלים: thechemco.com