Uhličitan amonný je anorganická sůl dusík, amoniakální konkrétně, chemický vzorec (NH 4) 2 CO 3. Vyrábí se syntetickými metodami, mezi které sublimace směsi síranu amonného a uhličitanu vápenatého, vyniká: (NH 4) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4) 2 CO 3 (e) + CaSO 4 (s).
Obecně se amonné a uhličitan vápenaté soli zahřívají v nádobě za vzniku uhličitanu amonného. Průmyslová metoda, která produkuje tuny této soli, spočívá v tom, že se oxid uhličitý nechá projít absorpční kolonou obsahující roztok amonia ve vodě a následuje destilace.
Páry, obsahující amoniak, oxid uhličitý a vodní páry kondenzují za vzniku amonných krystalů uhličitanu: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4) 2 CO 3 (s). Při reakci, kyselina uhličitá, H 2 CO 3, je produkován po rozpuštění oxidu uhličitého ve vodě, a je to právě tato kyselina, která nechá jeho dva protony, H +, na dvě molekuly čpavku.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Je to bílá, krystalická a bezbarvá pevná látka se silnými amoniovými pachy a chutěmi. Taje při 58 ° C a rozkládá se na amoniak, vodu a oxid uhličitý: přesně předchozí chemická rovnice, ale v opačném směru.
Nicméně, k tomuto rozkladu ve dvou krocích: první molekula NH 3 se uvolní, produkovat hydrogenuhličitan amonný (NH 4 HCO 3); a za druhé, pokud zahřívání pokračuje, uhličitan je nepřiměřeně uvolňující ještě plynnější amoniak.
Je to pevná látka velmi rozpustná ve vodě a méně rozpustná v alkoholech. Vytváří vodíkové vazby s vodou a když se rozpustí 5 gramů ve 100 gramech vody, vytvoří se bazický roztok s pH kolem 8,6.
Díky vysoké afinitě k vodě je hygroskopická pevná látka (absorbuje vlhkost), a proto je obtížné ji najít v její bezvodé formě. Ve skutečnosti je jeho monohydrátová forma (NH 4) 2 CO 3 · H 2 O nejběžnější ze všech a vysvětluje, jak sůl nese plynný amoniak, který způsobuje zápach.
Ve vzduchu se rozkládá generovat hydrogenuhličitan amonný a uhličitan amonný (NH 4 NH 2 CO 2).
Chemická struktura
Horní obrázek ilustruje chemickou strukturu uhličitanu amonného. Uprostřed je anion CO 3 2–, plochý trojúhelník s černým středem a červenou koulí; a na jeho dvou stranách, NH 4 + amoniové kationty s tetraedrickými geometriemi.
Geometrie amonného iontu se vysvětluje tím, sp 3 hybridizace atomu dusíku, uspořádání vodíkové atomy (bílá koule) kolem něj ve formě čtyřstěnu. Z těchto tří iontů, interakce jsou stanoveny vodíkovými vazbami (H 3 N-H O-CO 2 2-).
Díky své geometrii může jediný anion CO 3 2– tvořit až tři vodíkové vazby; zatímco NH 4 + kationty nemusí být schopné tvořit jejich odpovídající úroveň vodíkových vazeb v důsledku elektrostatických repulsions mezi jejich kladných nábojů.
Výsledkem všech těchto interakcí je krystalizace ortorombického systému. Proč je tak hygroskopický a rozpustný ve vodě? Odpověď je ve stejném odstavci výše: vodíkové vazby.
Tyto interakce jsou zodpovědné za rychlou absorpci vody z bezvodé soli na formu (NH 4) 2 CO 3 · H 2 O). To má za následek změny v prostorovém uspořádání iontů a následně v krystalové struktuře.
Strukturální kuriozita
Tak jednoduché, jak (NH 4) 2 CO 3 vzhled, to je tak citlivý na nespočet transformací, že jeho struktura je záhadou předmětem skutečného složení pevné látky. Tato struktura se také mění v závislosti na tlacích, které ovlivňují krystaly.
Někteří autoři zjistili, že ionty jsou uspořádány jako vodíku-spojené koplanárních řetězce (to znamená, že řetězec se sekvencí NH 4 + CO 3 2- -…), ve kterém vodní molekuly pravděpodobně slouží jako linkery pro ostatní. řetězy.
Jaké jsou tyto krystaly, překračující pozemskou oblohu, ve vesmíru nebo mezihvězdných podmínkách? Jaká jsou jejich složení z hlediska stability uhličitanových druhů? Existují studie, které potvrzují velkou stabilitu těchto krystalů zachycených v planetárních ledových hmotách a kometách.
To jim umožňuje působit jako rezervy uhlíku, dusíku a vodíku, které se mohou po přijetí slunečního záření transformovat na organický materiál, jako jsou aminokyseliny.
Jinými slovy, tyto zmrazené čpavkové bloky by mohly být nositeli „kola, které zahajuje stroj života“ ve vesmíru. Z těchto důvodů roste jeho zájem o oblast astrobiologie a biochemie.
Aplikace
Používá se jako kvašení, protože při zahřátí produkuje oxid uhličitý a amonné plyny. Uhličitan amonný je, pokud chcete, předchůdcem moderních prášků do pečiva a lze jej použít k péct cukroví a flatbreads.
Pro pečení koláče se však nedoporučuje. V důsledku tloušťky koláčů jsou amonné plyny zachyceny uvnitř a vytvářejí nepříjemnou chuť.
Používá se jako expektoranta, tj. Zmírňuje kašel tím, že uvolňuje průduškové trubice. Má fungicidní účinek, který se z tohoto důvodu používá v zemědělství. Je také regulátorem kyselosti přítomné v potravě a používá se v organické syntéze močoviny za podmínek vysokého tlaku a hydantoinů.
Rizika
Uhličitan amonný je vysoce toxický. Při kontaktu způsobuje akutní podráždění ústní dutiny u lidí.
Navíc při požití způsobuje podráždění žaludku. Podobný účinek je pozorován u očí vystavených uhličitanu amonnému.
Vdechování plynů z rozkladu soli může dráždit nos, krk a plíce a způsobit kašel a dýchací potíže.
Akutní expozice psů nalačno uhličitanu amonného v dávce 40 mg / kg způsobuje zvracení a průjem. Vyšší dávky uhličitanu amonného (200 mg / kg tělesné hmotnosti) jsou často smrtelné. Srdeční poškození je označeno jako příčina smrti.
Při zahřátí na velmi vysoké teploty a ve vzduchu obohaceném kyslíkem uvolňuje toxické plyny NO 2.
Reference
- PubChem. (2018). Uhličitan amonný. Citováno z 25. března 2018, z PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Portál organické chemie. ((2009-2018)). Bucherer-Bergsova reakce. Citováno z 25. března 2018, z portálu organické chemie: www.organic-chemistry.org
- Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Chemické reakce za velmi vysokého tlaku: syntéza močoviny z pevného uhličitanu amonného. Přehled fyzikální chemie Japonska, 21: 32-40
- Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ & Sparkes, HA (2014). Struktura, vodíková vazba a tepelná expanze monohydrátu uhličitanu amonného. Acta Crystallographica Sekce B, strukturální věda, křišťálové inženýrství a materiály, 70 (Pt6), 948–962.
- Wikipedia. (2018). Uhličitan amonný. Citováno z 25. března 2018, z Wikipedie: en.wikipedia.org
- Chemická společnost. (2018). Chemická společnost. Citováno z 25. března 2018, od The Chemical Company: thechemco.com