Carbonatul de amoniu este o sare anorganică de azot, amoniacal specific, formula chimică (NH 4 ) 2 CO 3 . Se realizează prin metode sintetice, printre care se evidențiază sublimarea unui amestec de sulfat de amoniu și carbonat de calciu: (NH 4 ) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4 ) 2 CO 3 (s) + CaSO 4 (s).
În general, sărurile de amoniu și carbonat de calciu sunt încălzite într-un vas pentru a produce carbonatul de amoniu. Metoda industrială care produce tone din această sare constă în trecerea dioxidului de carbon printr-o coloană de absorbție care conține o soluție de amoniu în apă, urmată de distilare.
Vaporii care conțin amoniac, dioxid de carbon și apă se condensează pentru a forma cristale de carbonat de amoniu: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4 ) 2 CO 3 (s ). În reacție, acidul carbonic, H 2 CO 3 , este produs după dizolvarea dioxidului de carbon în apă și este acest acid care cedează cei doi protoni ai săi, H + , la două molecule de amoniac.
Proprietati fizice si chimice
Este un solid alb, cristalin, incolor, cu mirosuri și arome puternice de amoniac. Se topește la 58ºC, descompunându-se în amoniac, apă și dioxid de carbon: exact ecuația chimică anterioară, dar în sens invers.
Cu toate acestea, această descompunere are loc în două etape: mai întâi o molecula de NH 3 este eliberată , producând bicarbonat de amoniu (NH 4 HCO 3 ); și în al doilea rând, dacă încălzirea continuă, carbonatul este disproporționat, eliberând și mai mult amoniac gazos.
Este un solid foarte solubil în apă și mai puțin solubil în alcooli. Formează legături de hidrogen cu apa, iar când 5 grame se dizolvă în 100 de grame de apă, generează o soluție de bază cu un pH în jur de 8,6.
Afinitatea ridicată pentru apă îl face un solid higroscopic (absoarbe umezeala) și, prin urmare, este dificil să îl găsești în forma sa anhidră. De fapt, forma sa monohidratată, (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O), este cea mai comună dintre toate și explică modul în care sarea transportă gaz amoniac, care provoacă miros.
În aer se descompune pentru a genera bicarbonat de amoniu și carbonat de amoniu (NH 4 NH 2 CO 2 ).
Structura chimică
Imaginea superioară ilustrează structura chimică a carbonatului de amoniu. În mijloc este anionul CO 3 2– , triunghiul plat cu un centru negru și sfere roșii; iar pe cele două laturi ale sale, cationii NH 4 + de amoniu cu geometrii tetraedrice.
Geometria ionului de amoniu se explică prin hibridizarea sp 3 a atomului de azot, aranjând atomii de hidrogen (sferele albe) din jurul acestuia sub forma unui tetraedru. Dintre cei trei ioni, interacțiunile sunt stabilite prin legături de hidrogen (H 3 N-H-O-CO 2 2 ).
Datorită geometriei sale, un singur anion CO 3 2– poate forma până la trei legături de hidrogen; în timp ce cationii NH 4 + pot să nu-și poată forma patru legături corespunzătoare de hidrogen din cauza repulsiilor electrostatice între sarcinile lor pozitive.
Rezultatul tuturor acestor interacțiuni este cristalizarea unui sistem ortoromic. De ce este atât de higroscopic și solubil în apă? Răspunsul este în același paragraf de mai sus: legături de hidrogen.
Aceste interacțiuni sunt responsabile pentru absorbția rapidă a apei din sarea anhidră la forma (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O). Aceasta duce la modificări în aranjamentul spațial al ionilor și, în consecință, în structura cristalului.
Curiozități structurale
La fel de simplu (NH 4 ) 2 CO 3 arată , este atât de sensibil la nenumărate transformări, încât structura sa este un mister supus adevăratei compoziții a solidului. Această structură variază și în funcție de presiunile care afectează cristalele.
Unii autori au descoperit că ionii sunt aranjați ca niște lanțuri coplanare legate de hidrogen (adică o lanț cu o secvență NH 4 + -CO 3 2 - -…) în care moleculele de apă servesc probabil ca legături cu altele. lanţuri.
Mai mult, transcendând cerul terestru, cum sunt aceste cristale în condiții spațiale sau interstelare? Care sunt compozițiile lor în ceea ce privește stabilitățile speciilor carbonatate? Există studii care confirmă marea stabilitate a acestor cristale prinse în masele planetare de gheață și comete.
Acest lucru le permite să acționeze ca rezerve de carbon, azot și hidrogen, care, primind radiații solare, pot fi transformate în material organic precum aminoacizii.
Cu alte cuvinte, aceste blocuri de amoniac înghețate ar putea fi purtătoare ale „roții care pornește utilajul vieții” în cosmos. Din aceste motive, interesul său pentru domeniul astrobiologiei și biochimiei este în creștere.
Aplicații
Se folosește ca agent de dospit, deoarece, atunci când este încălzit, produce dioxid de carbon și gaze de amoniu. Carbonatul de amoniu este, dacă doriți, un precursor al pulberilor de copt moderne și poate fi utilizat pentru coacerea prăjiturilor și a firurilor plate.
Cu toate acestea, nu este recomandat pentru prăjituri. Datorită grosimii prăjiturilor, gazele de amoniu sunt prinse în interior și produc un gust neplăcut.
Este folosit ca expectorant, adică ameliorează tuse decongestionând tuburile bronșice. Are acțiuni fungicide, fiind folosit din acest motiv în agricultură. Este, de asemenea, un regulator al acidității prezente în alimente și este utilizat în sinteza organică a ureei în condiții de înaltă presiune și a hidantoinelor.
riscuri
Carbonatul de amoniu este foarte toxic. Produce iritare acută a cavității bucale la oameni la contact.
În plus, dacă este ingerat provoacă iritații gastrice. O acțiune similară este observată la ochii expuși la carbonatul de amoniu.
Inhalarea gazelor din descompunerea sării poate irita nasul, gâtul și plămânii, provocând tuse și tulburări respiratorii.
Expunerea acută a câinilor în post la carbonatul de amoniu în doză de 40 mg / kg greutate corporală provoacă vărsături și diaree. Dozele mai mari de carbonat de amoniu (200 mg / kg corp) sunt adesea letale. O afectare cardiacă este indicată ca fiind cauza morții.
Dacă este încălzit la temperaturi foarte ridicate și în aer îmbogățit cu oxigen, degajă gaze toxice de NO 2 .
Referințe
- Extract. (2018). Carbonat de amoniu. Preluat pe 25 martie 2018, de la PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Portal de chimie organică. ((2009-2018)). Reacția Bucherer-Bergs. Preluat pe 25 martie 2018, de pe portalul de chimie organică: www.organic-chemistry.org
- Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Reacții chimice sub presiune ultra înaltă: sinteza ureei din carbonatul solid de amoniu. Revizuirea Chimiei Fizice a Japoniei, 21: 32-40
- Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ, & Sparkes, HA (2014). Structura, legarea de hidrogen și expansiunea termică a carbonatului de amoniu monohidrat. Acta Crystallographica Secțiunea B, Științe structurale, Inginerie cristalină și materiale, 70 (Pt6), 948–962.
- Wikipedia. (2018). Carbonat de amoniu Adus pe 25 martie 2018, de pe Wikipedia: en.wikipedia.org
- Compania Chimică. (2018). Compania Chimică. Preluat pe 25 martie 2018, de la The Chemical Company: thechemco.com