Ammoniumcarbonat Eigenschaften, Struktur, Anwendungen und Risiken

Die Ammoniumcarbonat ist ein anorganisches Stickstoffsalz, insbesondere ammoniakalisch, dessen chemische Formel (NH₄)₂CO₃. Es wird durch Synthesemethoden ausgearbeitet, unter denen die Verwendung der Sublimation einer Mischung aus Ammoniumsulfat und Calciumcarbonat zu erwähnen ist:₄)₂SO₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(s)

Im Allgemeinen werden die Ammonium- und Calciumcarbonatsalze in einem Gefäß erhitzt, um das Ammoniumcarbonat zu erzeugen. Die industrielle Methode, die Tonnen dieses Salzes produziert, besteht darin, Kohlendioxid durch eine Absorptionssäule zu leiten, die eine Ammoniumlösung in Wasser enthält, gefolgt von einer Destillation.

Dämpfe, die Ammonium, Kohlendioxid und Wasser enthalten, kondensieren zu Ammoniumkarbonatkristallen: 2NH₃(g) + H₂O (I) + CO₂(g) → (NH₄)₂CO₃(s) Kohlensäure wird in der Reaktion erzeugt, H₂CO₃, nachdem sich Kohlendioxid in Wasser aufgelöst hat, und es ist diese Säure, die ihre zwei Protonen, H aufgibt⁺zu zwei Molekülen Ammoniak.

Index

• 1 Physikalische und chemische Eigenschaften
• 2 Chemische Struktur
  • 2.1 Strukturelle Kuriositäten
• 3 Verwendet
• 4 Risiken
• 5 Referenzen

Physikalische und chemische Eigenschaften

Es ist ein weißer Feststoff, kristallin und farblos, mit starken Gerüchen und ammoniakalischen Aromen. Es schmilzt bei 58 ° C und zersetzt sich in Ammoniak, Wasser und Kohlendioxid: genau die obige chemische Gleichung, aber in die entgegengesetzte Richtung.

Diese Zersetzung erfolgt jedoch in zwei Schritten: Zuerst wird ein NH-Molekül freigesetzt₃, Herstellung von Ammoniumbicarbonat (NH₄HCO₃); und zweitens, wenn das Erhitzen fortschreitet, setzt das Carbonat unverhältnismäßig viel mehr gasförmiges Ammoniak frei.

Es ist ein Feststoff, der in Wasser sehr löslich und in Alkoholen weniger löslich ist. Es bildet Wasserstoffbrücken mit Wasser, und wenn es 5 Gramm in 100 Gramm Wasser löst, erzeugt es eine basische Lösung mit einem pH-Wert um 8.6.

Seine hohe Affinität zu Wasser macht es zu einem hygroskopischen Feststoff (absorbiert Feuchtigkeit), und deshalb ist es schwierig, es in seiner wasserfreien Form zu finden. In der Tat ist seine monohydratisierte Form, (NH₄)₂CO₃· H₂O), ist das häufigste von allen und erklärt, wie Salz der Träger von Ammoniakgas ist, das Geruch verursacht.

In der Luft zerfällt es unter Bildung von Ammoniumbicarbonat und Ammoniumcarbonat (NH 2)₄NH₂CO₂).

Chemische Struktur

Die chemische Struktur von Ammoniumcarbonat ist im oberen Bild dargestellt. In der Mitte befindet sich das CO-Anion₃^2-das flache Dreieck mit der schwarzen Mitte und den roten Kugeln; und auf beiden Seiten die Ammonium-NH-Kationen₄⁺ mit tetraedrischen Geometrien.

Die Geometrie des Ammoniumions wird durch sp-Hybridisierung erklärt³ des Stickstoffatoms, ordnen die Wasserstoffatome (die weißen Kugeln) um ihn in Form eines Tetraeders an. Wechselwirkungen zwischen den drei Ionen werden durch Wasserstoffbrücken (H₃N-H-O-CO₂^2-).

Dank seiner Geometrie ein einzelnes CO-Anion₃^2- es kann bis zu drei Wasserstoffbrücken bilden; während die NH-Kationen₄⁺ vielleicht können sie ihre entsprechenden vier Wasserstoffbrücken wegen der elektrostatischen Abstoßungen zwischen ihren positiven Ladungen nicht bilden.

Das Ergebnis all dieser Wechselwirkungen ist die Kristallisation eines orthorhombischen Systems. Warum ist es so hygroskopisch und in Wasser löslich? Die Antwort ist im gleichen Absatz oben: Wasserstoffbrücken.

Diese Wechselwirkungen sind verantwortlich für die schnelle Absorption von Wasser aus dem wasserfreien Salz unter Bildung von (NH & sub4;)₄)₂CO₃· H₂O). Dies führt zu Änderungen in der räumlichen Anordnung der Ionen und damit in der Kristallstruktur.

Strukturelle Kuriositäten

So einfach wie es aussieht (NH₄)₂CO₃Es ist so empfindlich gegenüber unendlichen Transformationen, dass seine Struktur ein Geheimnis der wahren Zusammensetzung des Körpers ist. Diese Struktur variiert auch entsprechend den Drücken, die die Kristalle beeinflussen.

Einige Autoren haben herausgefunden, dass Ionen als koplanare Ketten angeordnet sind, die durch Wasserstoffbrücken verbunden sind (dh eine Kette mit einer NH-Sequenz).₄⁺-CO₃^2-- ...) in denen Wassermoleküle wahrscheinlich als Verbindungsstücke zu anderen Ketten dienen.

Mehr noch, über den irdischen Himmel hinaus, wie sind diese Kristalle in räumlichen oder interstellaren Zuständen? Was sind Ihre Zusammensetzungen in Bezug auf die Stabilität von kohlensäurehaltigen Spezies? Es gibt Studien, die die große Stabilität dieser Kristalle in den Eismassen und Kometen der Planeten bestätigen.

Dies ermöglicht ihnen, als Reserven von Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff zu fungieren, die, empfangene Sonnenstrahlung, in organisches Material wie Aminosäuren umgewandelt werden können.

Das heißt, diese eisigen Ammoniakblöcke könnten Träger des "Rades, das die Maschinerie des Lebens initiiert" im Kosmos sein. Aus diesen Gründen wächst sein Interesse auf dem Gebiet der Astrobiologie und Biochemie.

Verwendet

Es wird als Treibmittel verwendet, da es beim Erhitzen Kohlendioxid und Ammoniumgase produziert. Ammoniumcarbonat ist, wenn Sie so wollen, ein Vorläufer moderner Backpulver und kann zum Backen von flachen Keksen und Keksen verwendet werden.

Die Verwendung zum Backen von Kuchen wird jedoch nicht empfohlen.Aufgrund der Dicke der Kuchen bleiben die Ammoniakgase innen zurück und erzeugen einen unangenehmen Geschmack.

Es wird als schleimlösend verwendet, dh es lindert den Husten durch Abschwellen der Bronchien. Es hat fungizide Wirkung und wird deshalb in der Landwirtschaft verwendet. Es ist auch ein Regulator der in Lebensmitteln enthaltenen Säure und wird bei der organischen Synthese von Harnstoff unter Hochdruckbedingungen und Hydantoinen verwendet.

Risiken

Ammoniumcarbonat ist hochgiftig. Es erzeugt beim Menschen eine akute Reizung der Mundhöhle, wenn es sich in Kontakt bringt.

Wenn es eingenommen wird, verursacht es außerdem eine Magenreizung. Eine ähnliche Wirkung wird bei Augen beobachtet, die Ammoniumcarbonat ausgesetzt sind.

Einatmen von Salzzersetzungsgasen kann Nase, Hals und Lunge reizen und Husten und Atemnot verursachen.

Akute Exposition von Fastenhunden gegen Ammoniumcarbonat in einer Dosis von 40 mg / kg verursacht Erbrechen und Durchfall. Die höchsten Dosen von Ammoniumcarbonat (200 mg / kg Gewicht) sind normalerweise tödlich. Ein Herzschaden wird als Todesursache angegeben.

Wenn es bei sehr hohen Temperaturen und in einer mit Sauerstoff angereicherten Luft erhitzt wird, gibt es giftige NO-Gase ab.₂.

Referenzen

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2. Organisches Chemie-Portal. ((2009-2018)). Bucherer-Bergs-Reaktion. Abgerufen am 25. März 2018 von Organic Chemistry Portal: www.organic-chemistry.org
3. Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Chemische Reaktionen unter ultrahohem Druck: Harnstoffsynthese aus festem Ammoniumcarbonat. Die Überprüfung der physikalischen Chemie von Japan, 21: 32-40
4. Fortes, A. D., Wood, I. G., Alfè, D., Hernandez, E. R., Gutmann, M. J. & Sparkes, H. A. (2014). Struktur, Wasserstoffbrückenbindung und thermische Ausdehnung von Ammoniumcarbonat-Monohydrat.Acta Crystallographica Abschnitt B, Strukturwissenschaften, Kristalltechnik und Materialien, 70(Pt6), 948-962.
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