Карбамат аммония
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Карбамат аммония
| |
| Другие имена
орешник, летучие соли, амидокарбонат аммония, аминоформиат аммония, [1]
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.012.896 |
| Номер ЕС |
|
| 14637 (Г) | |
ПабХим CID
|
|
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 9083 |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| [NH 4 ]NH 2 CO 2 | |
| Молярная масса | 78.071 g·mol −1 |
| Появление | Бесцветные ромбические кристаллы |
| Плотность | 1,38 г/см3 (20 °С) |
| Температура плавления | 60 ° C (140 ° F; 333 К) разлагается. |
| Свободно растворим в воде | |
| Растворимость | Растворим в этаноле, метаноле, жидком аммиаке, формамиде. [2] [3] |
| войти P | -0,47 октанол/вода |
| Давление пара | 492 мм рт.ст. (51 °С) |
| Термохимия | |
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
-642,5 кДж/моль |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Вредно при проглатывании, вредно для водной флоры и фауны, вредно при вдыхании, раздражение дыхательных путей, раздражение кожи, раздражение глаз. |
| СГС Маркировка : | |
| |
| Предупреждение | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | 105,6 ° С (222,1 ° F; 378,8 К) |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза )
|
1470 мг/кг у крысы |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности материалов |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Карбамат аммония — химическое соединение формулы [NH 4 ][H 2 NCO 2 ] состоит из аммония катиона NH + 4 и карбамат- анион НХ 2 COO − . Это белое твердое вещество, хорошо растворимое в воде и в меньшей степени в спирте. Карбамат аммония может быть образован реакцией аммиака. NH 3 с углекислым газом CO 2 и будет медленно разлагаться на эти газы при обычных температурах и давлениях. Является промежуточным продуктом промышленного синтеза мочевины. (NH 2 ) 2 CO , важное удобрение . [4]
Характеристики
[ редактировать ]Равновесие твердого тела и газа
[ редактировать ]В закрытом сосуде твердый карбамат аммония находится в равновесии с углекислым газом и аммиаком. [5] [6] [7]
- [NH 4 ][NH 2 CO 2 ] ⇌ 2 NH 3 + CO 2
Более низкие температуры смещают равновесие в сторону карбамата.
При более высоких температурах карбамат аммония конденсируется в мочевину:
- [NH 4 ][NH 2 CO 2 ] → (NH 2 ) 2 CO + H 2 O
Эта реакция была впервые открыта в 1870 году Басаровым при нагревании карбамата аммония в запаянных стеклянных трубках при температуре от 130 до 140 °С. [6]
Равновесие в воде
[ редактировать ]При обычных температурах и давлениях карбамат аммония существует в водных растворах в равновесии с аммиаком и углекислым газом, а также анионами бикарбоната . HCO - 3 и карбонат , СО 2- 3 . [8] [6] [9] Действительно, растворы карбоната или бикарбоната аммония также будут содержать некоторые карбамат-анионы.
- H 2 NCO − 2 + 2H 2 O ⇌ NH + 4 + HCO − 3 + OH −
- H 2 NCO − 2 + H 2 O ⇌ NH + 4 + CO 2 − 3
Структура
[ редактировать ]Строение твердого карбамата аммония подтверждено методом рентгеновской кристаллографии. Кислородные центры образуют водородные связи с катионом аммония. [10] Существует две полиморфные модификации , α и β, обе из которых входят в ромбическую кристаллическую систему, но различаются своей пространственной группой . Полиморф α находится в пространственной группе Pbca (№ 61) , тогда как полиморф β находится в Ibam (№ 72) . Полиморфная модификация α более летучая. [11]
Естественное явление
[ редактировать ]Карбамат аммония играет ключевую роль в образовании карбамоилфосфата , необходимого как для цикла мочевины , так и для производства пиримидинов . В этой катализируемой ферментами реакции АТФ и карбамат аммония превращаются в АДФ и карбамоилфосфат: [12] [13]
- АТФ + [NH 2 CO 2 ][NH 4 ] → АДФ + H 2 NC(O)OPO 2− 3
Подготовка
[ редактировать ]Из жидкого аммиака и сухого льда
[ редактировать ]Карбамат аммония получают прямой реакцией жидкого аммиака и сухого льда (твердой двуокиси углерода): [5]
- 2 NH 3 + CO 2 → [NH 2 CO 2 ][NH 4 ]
Из газообразного аммиака и углекислого газа
[ редактировать ]Карбамат аммония можно получить путем реакции двух газов при высокой температуре (175–225 °C) и высоком давлении (150–250 бар ). [14]
Его также можно получить путем барботирования газообразного СО 2 и NH 3 в безводном этаноле , 1-пропаноле или ДМФ при атмосферном давлении и 0 °C . Карбамат выпадает в осадок и может быть отделен простой фильтрацией, а жидкость, содержащая непрореагировавший аммиак, может быть возвращена в реактор. Отсутствие воды предотвращает образование бикарбоната и карбоната, а аммиак не теряется. [14]
Использование
[ редактировать ]Синтез мочевины
[ редактировать ]Карбамат аммония — полупродукт в промышленном производстве карбамида . Типичный промышленный завод по производству карбамида может производить до 4000 тонн в день. [15] в этом реакторе и затем может быть дегидратирован до мочевины по следующему уравнению: [14]
- [NH 2 CO 2 ][NH 4 ] → (NH 2 ) 2 CO + H 2 O
Пестицидные составы
[ редактировать ]Карбамат аммония также был одобрен Агентством по охране окружающей среды в качестве инертного ингредиента, присутствующего в составах пестицидов на основе фосфида алюминия. Этот пестицид обычно используется для борьбы с насекомыми и грызунами в местах хранения сельскохозяйственной продукции. Причина использования карбамата аммония в качестве ингредиента заключается в том, чтобы сделать фосфин менее воспламеняемым за счет высвобождения аммиака и углекислого газа для разбавления фосфина, образующегося в результате реакции гидролиза. [16]
Лаборатория
[ редактировать ]Карбамат аммония можно использовать в качестве хорошего аммиачного агента, хотя и далеко не такого сильного, как сам аммиак. Например, это эффективный реагент для получения различных замещенных β-амино-α,β-ненасыщенных эфиров. Реакцию можно проводить в метаноле при комнатной температуре и выделять в отсутствие воды с высокой чистотой и выходом. [17]
Получение карбаматов металлов
[ редактировать ]Карбамат аммония может быть исходным реагентом для получения солей других катионов. Например, при взаимодействии его с твердым хлоридом калия KCl в жидком аммиаке можно получить карбамат калия. НХ 2 COO − К + . [2] Карбаматы других металлов, таких как кальций , можно получить путем взаимодействия карбамата аммония с подходящей солью желаемого катиона в безводном растворителе, таком как метанол, этанол или формамид , даже при комнатной температуре. [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ "Карбамат аммония" Получено 12 октября 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Карл Теодор Торсселл и Август Кристенсон (1935): « Процесс производства карбамата калия ». Патент США 2002681, US31484228A.
- ^ Jump up to: а б Эрнс Кусс и Эмиль Германн (1935): « Производство карбаматов металлов ». Патент США US2023890A.
- ^ Ягер, Питер; Рентзеа, Костин Н.; Кечка, Хайнц (2000). «Карбаматы и карбамоилхлориды». Энциклопедия промышленной химии УЛЛМАННА . дои : 10.1002/14356007.a05_051 . ISBN 3527306730 .
- ^ Jump up to: а б Брукс, Луизиана; Одриета, LF; Блустоун, Х.; Джофинсокс, WC (1946). «Карбамат аммония». Неорганические синтезы . Том. 2. С. 85–86. дои : 10.1002/9780470132333.ch23 . ISBN 9780470132333 .
- ^ Jump up to: а б с К. Г. Кларк; В.Л. Гадди; CE Рист (октябрь 1933 г.). «Равновесия в системе карбамат аммония-мочевина-вода». Промышленная и техническая химия . 25 (10): 1092–1096. дои : 10.1021/IE50286A008 . ISSN 0019-7866 . Викиданные Q59410838 .
- ^ Р. Н. Беннетт, П. Д. Ричи, Д. Роксбург и Дж. Томсон (1953): «Система аммиак + углекислый газ + карбамат аммония. Часть I. — Равновесие термической диссоциации карбамата аммония». Труды Общества Фарадея , том 49, страницы 925-929. дои : 10.1039/TF9534900925
- ^ Джордж Х. Берроуз и Гилберт Н. Льюис (1912): «Равновесие между карбонатом аммония и карбаматом аммония в водном растворе при 25 °». Журнал Американского химического общества , том 34, выпуск 8, страницы 993-995. два : 10.1021/ja02209a003
- ^ Фабрицио Мани, Маурицио Перуццини и Пьеро Стоппиони (2006): " Абсорбция CO 2 водными Растворы NH 3 : определение карбамата, бикарбоната и карбоната аммония по данным ЯМР 13C». Green Chemistry , том 8, выпуск 11, страницы 995-1000. дои : 10.1039/B602051H
- ^ Дж. М. Адамс; RWH Small (15 ноября 1973 г.). «Кристаллическая структура карбамата аммония» . Acta кристаллографика. Секция Б: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 29 (11): 2317–2319. дои : 10.1107/S056774087300662X . ISSN 0567-7408 . Викиданные Q59410837 .
- ^ Кун, Норберт; Шрёбеле, Маркус; Мейер, Х.-Юрген (2007). «О личности так называемого препарата карбоната аммония». З. Анорг. General Chem. 633 (4): 635–656. дои : 10.1002/zaac.200600392 .
- ^ Гольдберг, Р.Н. Видимые константы равновесия для реакций, катализируемых ферментами (2009). Справочник CRC по химии и физике, 7–19. Получено с https://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=900943. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine.
- ^ Соединения фосфора: достижения в исследованиях и применении: издание 2011 г. . Научные издания. 9 января 2012 г. ISBN. 9781464925573 – через Google Книги.
- ^ Jump up to: а б с Франческо Барзагли; Фабрицио Мани; Маурицио Перуццини (2011). «От парникового газа к сырью: образование карбамата аммония из CO2 и NH3 в органических растворителях и его каталитическая конверсия в мочевину в мягких условиях». Зеленая химия . 13 (5): 1267–1274. дои : 10.1039/C0GC00674B . ISSN 1463-9262 . Викиданные Q59410840 .
- ^ «Завод по производству удобрений в Данготе и другие заводы по производству удобрений, действующие в Нигерии» . 22 марта 2022 г.
- ^ Агентство по охране окружающей среды США. (2006). Инертная повторная оценка – карбамат аммония [файл данных]. Получено с http://www.epa.gov/opprd001/inerts/carbamate.pdf.
- ^ Младен Литвич, Мирела Филипан, Иван Погорелич и Ивица Чепанец (2005): «Карбамат аммония; мягкий, селективный и эффективный источник аммиака для получения β-амино-α,β-ненасыщенных сложных эфиров при комнатной температуре». Зеленая химия , том 7, выпуск 11, страницы 771-774. два : 10.1039/B510276F