Ammoniumkarbonaattiominaisuudet, rakenne, käyttö ja riskit

ammoniumkarbonaatti on epäorgaaninen typpisuola, erityisesti ammoniakki, jonka kemiallinen kaava on (NH₄)₂CO₃. Se on kehitetty synteesimenetelmillä, joiden joukossa on syytä mainita ammoniumsulfaatin ja kalsiumkarbonaatin seoksen sublimaatio: (NH₄)₂SW₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(S).

Yleensä ammonium- ja kalsiumkarbonaattisuolat kuumennetaan astiassa ammoniumkarbonaatin saamiseksi. Teollisen menetelmän, joka tuottaa tonnia tätä suolaa, on kuljettaa hiilidioksidia absorptiokolonnin läpi, joka sisältää ammoniumliuosta vedessä, ja sen jälkeen tislaus.

Höyryt, jotka sisältävät ammoniumia, hiilidioksidia ja vettä, kondensoituvat ammoniumkarbonaattikiteiden muodostamiseksi: 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g) → (NH₄)₂CO₃(S). Hiilihappoa tuotetaan reaktiossa, H₂CO₃, hiilidioksidin liuottamisen jälkeen veteen, ja juuri tämä happo luopuu kahdesta protonistaan, H⁺, kaksi ammoniakin molekyyliä.

indeksi

• 1 Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
• 2 Kemiallinen rakenne
  • 2.1 Rakenteelliset uteliaisuudet
• 3 Käyttö
• 4 Riskit
• 5 Viitteet

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Se on valkoinen, kiteinen ja väritön kiinteä tuoksu ja ammoniakin maku. Se sulaa 58 ° C: ssa hajoamalla ammoniakiksi, vedeksi ja hiilidioksidiksi: juuri edellä mainittu kemiallinen yhtälö, mutta vastakkaiseen suuntaan.

Tämä hajoaminen tapahtuu kuitenkin kahdessa vaiheessa: ensin vapautetaan NH-molekyyli₃, tuottaa ammoniumbikarbonaattia (NH₄HCO₃); ja toiseksi, jos lämmitys jatkuu, karbonaatti on suhteeton, mikä vapauttaa vielä kaasumaisempaa ammoniakkia.

Se on kiinteä aine, joka liukenee hyvin veteen ja liukenee vähemmän alkoholeihin. Se muodostaa vesisiltoja vesillä, ja kun se liuottaa 5 grammaa 100 grammaan vettä, se tuottaa emäksisen liuoksen, jonka pH on noin 8,6..

Sen korkea affiniteetti veteen tekee siitä hygroskooppisen kiinteän aineen (imee kosteutta), ja siksi on vaikea löytää sitä vedettömässä muodossa. Itse asiassa sen monohydratoitu muoto (NH₄)₂CO₃· H₂O), on yleisin kaikista ja selittää, miten suola on ammoniakkikaasun kantaja, joka aiheuttaa hajua.

Ilmassa se hajoaa, jolloin muodostuu ammoniumbikarbonaattia ja ammoniumkarbonaattia (NH₄NH₂CO₂).

Kemiallinen rakenne

Ammoniumkarbonaatin kemiallinen rakenne on esitetty ylemmässä kuvassa. Keskellä on CO-anioni₃^2-, tasainen kolmio, jossa on musta keskus ja punaiset pallot; ja molemmin puolin ammonium NH-kationit₄⁺ kanssa tetraedrisiä geometrioita.

Ammoniumionin geometria selittyy sp-hybridisaatiolla³ typpiatomin tilauksesta, sen ympärillä olevat vetyatomit (valkoiset pallot) tetraedronin muodossa. Kolmen ionin välille muodostuu vuorovaikutuksia vety-sidoksilla (H₃N-H-O-CO₂^2-).

Geometriansa ansiosta yksi anioni CO₃^2- se voi muodostaa jopa kolme vetysiltaa; kun taas NH-kationit₄⁺ ehkä he eivät voi muodostaa vastaavia neljää vetysiltojaan niiden positiivisten varausten välisten sähköstaattisten häiriöiden vuoksi.

Kaikkien näiden vuorovaikutusten tulos on ortorombisen järjestelmän kiteytyminen. Miksi se on niin hygroskooppinen ja vesiliukoinen? Vastaus löytyy samasta kohdasta: vedyn sillat.

Nämä vuorovaikutukset ovat vastuussa veden nopeasta imeytymisestä vedettömästä suolasta muodostumaan (NH₄)₂CO₃· H₂O). Tämä johtaa muutoksiin ionien spatiaalisessa järjestelyssä ja siten myös kiteisessä rakenteessa.

Rakenteelliset uteliaisuudet

Niin yksinkertainen kuin se näyttää (NH₄)₂CO₃, se on niin herkkä äärettömille muunnoksille, että sen rakenne on mysteeri, joka riippuu kiinteän aineen todellisesta koostumuksesta. Tämä rakenne vaihtelee myös kiteisiin vaikuttavien paineiden mukaan.

Jotkut tekijät ovat havainneet, että ioneja tilataan koplanaarisina ketjuina, jotka ovat sidoksissa vety- sidoksiin (ts. Ketju, jolla on NH-sekvenssi).₄⁺-CO₃^2--...) jossa vesimolekyylit toimivat todennäköisesti liittiminä muihin ketjuihin.

Enemmän kuin maanpäällisen taivaan ylittäminen, miten nämä kiteet ovat alueellisissa tai tähtienvälisissä olosuhteissa? Mitkä ovat sävellyksesi hiilihapotettujen lajien vakauteen nähden? On tutkimuksia, jotka vahvistavat näiden kristallien suuren vakauden planeetan jäämassissa ja komeetoissa.

Tämä antaa niille mahdollisuuden toimia hiilen, typen ja vedyn varastoina, jotka aurinkosäteilyä vastaan ​​voidaan muuntaa orgaanisiksi materiaaleiksi, kuten aminohappoiksi..

Toisin sanoen nämä jäiset ammoniakkilohkot voisivat olla "pyörän, joka käynnistää elämänkoneen" kuljettajat kosmoksessa. Näistä syistä hänen kiinnostuksensa astrobiologian ja biokemian alalla kasvaa.

sovellukset

Sitä käytetään hapanmuodostusaineena, sillä kun se kuumennetaan, se tuottaa hiilidioksidia ja ammoniumkaasuja. Ammoniumkarbonaatti on, jos haluat, edeltäjä nykyaikaisille leivinjauheille ja sitä voidaan käyttää paistamaan evästeitä ja tasaisia ​​keksejä.

Sen käyttöä leivonnassa ei kuitenkaan suositella. Kakkujen paksuuden vuoksi ammoniakkikaasut jäävät sisälle ja tuottavat epämiellyttävän maun.

Sitä käytetään köyhtymisen estäjänä, eli se lievittää yskää poistamalla keuhkoputket. Sillä on fungisidinen vaikutus, jota käytetään tästä syystä maataloudessa. Se on myös elintarvikkeissa olevan happamuuden säätelijä ja sitä käytetään urean orgaanisessa synteesissä korkeassa paineessa ja hydantoiinit..

riskejä

Ammoniumkarbonaatti on erittäin myrkyllistä. Se tuottaa ihmisissä akuutin suuontelon ärsytyksen itseään kosketettaessa.

Lisäksi, jos se nautitaan, se aiheuttaa mahan ärsytystä. Samanlainen vaikutus havaitaan ammoniumkarbonaatille altistuneissa silmissä.

Suolan hajoamiskaasujen hengittäminen voi ärsyttää nenää, kurkua ja keuhkoja ja aiheuttaa yskää ja hengityselinten ahdistusta.

Akuutti paasto-koirien altistus ammoniumkarbonaatille annoksella 40 mg / kg aiheuttaa oksentelua ja ripulia. Suurimmat ammoniumkarbonaatin annokset (200 mg / kg painoa) ovat yleensä tappavia. Sydänvamma on ilmoitettu kuolinsyynä.

Jos se kuumennetaan hyvin korkeisiin lämpötiloihin ja happea rikastetussa ilmassa, se antaa myrkyllisiä NO-kaasuja.₂.

viittaukset

1. Pubchem. (2018). Ammoniumkarbonaatti. Haettu 25. maaliskuuta 2018 osoitteesta PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Orgaanisen kemian portaali. ((2009-2018)). Bucherer-Bergsin reaktio. Haettu 25.3.2018 Organic Chemistry Portalilta: www.organic-chemistry.org
3. Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Kemialliset reaktiot erittäin korkeassa paineessa: urean synteesi kiinteästä ammoniumkarbonaatista. Japanin fysikaalisen kemian katsaus, 21: 32-40
4. Fortes, A. D., Wood, I. G., Alfè, D., Hernandez, E. R., Gutmann, M. J., & Sparkes, H. A. (2014). Ammoniumkarbonaattimonohydraatin rakenne, vetysidonta ja lämpölaajeneminen. Acta Crystallographica Jakso B, Rakennetiede, Kristallitekniikka ja materiaalit, 70(Pt6), 948-962.
5. Wikipedia. (2018). Ammoniumkarbonaatti. Haettu 25. maaliskuuta 2018 Wikipediasta: en.wikipedia.org
6. Kemiallinen yritys. (2018). Kemiallinen yritys. Haettu 25.3.2018, The Chemical Company: thechemco.com