Карбамат аммония - это органическое соединение формулы NH 4 [H 2 NCO 2 ], состоящее из аммония NH.+
4и карбамат H
2Унтер-офицер-
2. Это белое твердое вещество, которое очень хорошо растворяется в воде, в меньшей степени в спирте. Карбамат аммония может образовываться в результате реакции аммиака с диоксидом углерода и медленно разлагаться до этих газов при обычных температурах и давлениях. Он является посредником в промышленном синтезе мочевины , важного удобрения .
Имена | |
---|---|
Другие названия амидокарбонат аммония, амидодиоксидокарбонат азана, аминоформиат аммония, аммониевая соль карбаминовой кислоты, моноаммониевая соль карбаминовой кислоты [1] | |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100,012,896 |
Номер ЕС |
|
14637 (G) | |
PubChem CID | |
Номер RTECS |
|
UNII | |
Номер ООН | 9083 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Характеристики | |
C H 6 N 2 O 2 | |
Молярная масса | 78,071 г · моль -1 |
Появление | Бесцветные ромбические кристаллы |
Плотность | 1,38 г / см3 (20 ° C) |
Температура плавления | 60 ° С (140 ° F, 333 К) разлагается |
Легко растворим в воде | |
Растворимость | Растворим в этаноле, метаноле, жидком аммиаке, формамиде [2] [3] |
журнал P | -0,47 в октанол / вода |
Давление газа | 492 мм рт. Ст. (51 ° С) |
Термохимия | |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | -642,5 кДж / моль |
Опасности | |
Основные опасности | Вреден при проглатывании, вреден для водных организмов, вреден при вдыхании, раздражение дыхательных путей, раздражение кожи, раздражение глаз |
Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материала |
Пиктограммы GHS | |
Сигнальное слово GHS | Предупреждение |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | 105,6 ° С (222,1 ° F, 378,8 К) |
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 1,470 мг / кг у крысы |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
Ссылки на инфобоксы | |
Характеристики
Равновесие твердое тело-газ
В закрытом контейнере твердый карбамат аммония находится в равновесии с диоксидом углерода и аммиаком [4] [5] [6]
- NH 2 CO 2 NH 4 ⇌ 2 NH 3 + CO 2
Более низкие температуры сдвигают равновесие в сторону карбамата.
При более высоких температурах карбамат аммония конденсируется в мочевину:
- NH 2 CO 2 NH 4 → (H
2N)
2С = О + Н
2О
Эта реакция была впервые открыта в 1870 году Бассаровым при нагревании карбамата аммония в запаянных стеклянных пробирках при температурах от 130 до 140 ° C. [5]
Равновесие в воде
При обычных температурах и давлениях карбамат аммония существует в водных растворах в равновесии с аммиаком и диоксидом углерода, а анионы бикарбоната HCO-
3и CO 3 , [7] [5] [8] Действительно, растворы карбоната или бикарбоната аммония также будут содержать некоторое количество карбамат-анионов.
- ЧАС
2NCOO-
+ 2 часа
2O ⇌ NH+
4+ HCO-
3+ HO- - 2 ч
2NCOO-
+ 2 часа
2O ⇌ 2 NH+
4+ CO2-
3
Состав
Структура твердого карбамата аммония подтверждена рентгеновской кристаллографией. Кислородные центры образуют водородные связи с катионом аммония. [9]
Естественное явление
Карбамат аммония играет ключевую роль в образовании карбамоилфосфата , который необходим как для цикла мочевины, так и для производства пиримидинов . В этой реакции, катализируемой ферментами, АТФ и карбамат аммония превращаются в АДФ и карбамоилфосфат: [10] [11]
- АТФ + NH 2 CO 2 NH 4 → ADP + H 2 NC (O) OPO 3 2−
Подготовка
Из нашатырного спирта и сухого льда
Карбамат аммония получают путем прямой реакции жидкого аммиака с сухим льдом (твердый диоксид углерода): [4]
- 2 NH 3 + CO 2 → H 2 NCOONH 4
Его также получают реакцией двух газов при высокой температуре (450–500 К ) и высоком давлении (150–250 бар ). [12]
Из газообразного аммиака и углекислого газа
Карбамат аммония также может быть получен барботированием газообразного CO.
2и NH
3в безводном этаноле , 1-пропанол , или ДМФ при давлении окружающей среды и 0 ° C . Карбамат выпадает в осадок, и его можно отделить простой фильтрацией, а жидкость, содержащую непрореагировавший аммиак, можно вернуть в реактор. Отсутствие воды предотвращает образование бикарбоната и карбоната, и аммиак не теряется. [12]
Использует
Синтез мочевины
Карбамат аммония является промежуточным продуктом промышленного производства мочевины . Типичный промышленный завод по производству карбамида может производить до 1500 тонн в день. в этом реакторе и затем может быть дегидратирован до мочевины в соответствии со следующим уравнением: [12]
- NH 2 CO 2 NH 4 → NH 2 CONH 2 + H 2 O
Составы пестицидов
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 сельскохозяйственных продуктов. Причина использования карбамата аммония в качестве ингредиента состоит в том, чтобы сделать фосфин менее воспламеняемым за счет высвобождения аммиака и диоксида углерода для разбавления фосфина водорода, образующегося в результате реакции гидролиза. [13]
Лаборатория
Карбамат аммония можно использовать как хороший аммиачный агент, хотя и далеко не такой сильный, как сам аммиак. Например, это эффективный реагент для получения различных замещенных β-амино-α, β-ненасыщенных сложных эфиров. Реакция может быть проведена в метаноле при комнатной температуре и может быть выделена в отсутствие воды с высокой чистотой и выходом. [14]
Получение карбаматов металлов
Карбамат аммония может быть исходным реагентом для получения солей других катионов. Например, взаимодействуя с твердым хлоридом калия KCl в жидком аммиаке, можно получить карбамат калия K+
(NH
2) COO-
. [2] Карбаматы других металлов, таких как кальций , можно получить реакцией карбамата аммония с подходящей солью желаемого катиона в безводном растворителе, таком как метанол, этанол или формамид , даже при комнатной температуре. [3]
Рекомендации
- ^ "Карбамат аммония" Проверено 12 октября 2012 г.
- ^ a b Карл Теодор Торсселл и Август Кристенссон (1935): « Процесс производства карбамата калия ». Патент США 2002681, US31484228A.
- ^ a b Эрнс Кусс и Эмиль Германн (1935): « Производство карбаматов металлов ». Патент США US2023890A
- ^ a b Брукс, Луизиана; Audrieta, LF; Bluestone, H .; Джофинсокс, WC (1946). Карбамат аммония . Неорг. Synth . Неорганические синтезы. 2 . С. 85–86. DOI : 10.1002 / 9780470132333.ch23 . ISBN 9780470132333.
- ^ а б в К.Г. Кларк; В.Л. Гэдди; CE Rist (октябрь 1933 г.). «Равновесия в системе карбамат аммония-мочевина-вода». Промышленная и инженерная химия . 25 (10): 1092–1096. DOI : 10.1021 / IE50286A008 . ISSN 0019-7866 . Викиданные Q59410838 .
- ^ RN Bennett, PD Ritchie, D. Roxburgh и J. Thomson (1953): «Система аммиак + диоксид углерода + карбамат аммония. Часть I. - Равновесие термической диссоциации карбамата аммония». Труды Общества Фарадея , том 49, страницы 925-929. DOI : 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. DOI : 10.1021 / ja02209a003
- ^ Фабрицио Мани, Маурицио Перуццини и Пьеро Стоппиони (2006): «Поглощение CO2 водным NH
3растворы: определение карбамата, бикарбоната и карбоната аммония с помощью исследования ЯМР 13C ". Green Chemistry , том 8, выпуск 11, страницы 995-1000. doi : 10.1039 / B602051H - ^ Дж. М. Адамс; RWH Small (15 ноября 1973 г.). «Кристаллическая структура карбамата аммония» . Acta crystallographica. Секция B: Структурная кристаллография и кристаллохимия . 29 (11): 2317–2319. DOI : 10.1107 / S056774087300662X . ISSN 0567-7408 . Викиданные Q59410837 .
- ^ Голдберг, Р. Н. Кажущиеся константы равновесия для реакций, катализируемых ферментами (2009). Справочник по химии и физике CRC, 7–19. Получено с https://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=900943.
- ^ Соединения фосфора: достижения в исследованиях и применении: издание 2011 г.
- ^ а б в Франческо Барзагли; Фабрицио Мани; Маурицио Перуццини (2011). «От парникового газа к сырью: образование карбамата аммония из CO2 и NH3 в органических растворителях и его каталитическое превращение в мочевину в мягких условиях». Зеленая химия . 13 (5): 1267–1274. DOI : 10.1039 / C0GC00674B . ISSN 1463-9262 . Викиданные Q59410840 .
- ^ 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 Цепанек (2005): «Карбамат аммония; мягкий, селективный и эффективный источник аммиака для получения β-амино-α, β-ненасыщенных эфиров при комнатной температуре». Зеленая химия , том 7, выпуск 11, страницы 771-774. DOI : 10.1039 / B510276F