كربونات الأمونيوم: الخواص ، التركيب ، الإستخدامات والمخاطر
كربونات الأمونيوم عبارة عن ملح نيتروجين غير عضوي ، وعلى وجه التحديد الأمونيا ، له الصيغة الكيميائية (NH 4 ) 2 CO 3 . تم تطويره بطرق تركيبية ، من بينها استخدام التسامي لمزيج من كبريتات الأمونيوم وكربونات الكالسيوم الجدير بالذكر: (NH 4 ) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4 ) 2 CO 3 (ق) + CaSO 4 (ق).
بشكل عام ، يتم تسخين أملاح الأمونيوم وكربونات الكالسيوم في وعاء لتكوين كربونات الأمونيوم. تتمثل الطريقة الصناعية التي تنتج أطنان من هذا الملح في تمرير ثاني أكسيد الكربون من خلال عمود امتصاص يحتوي على محلول الأمونيوم في الماء ، يليه التقطير.
الأبخرة التي تحتوي على الأمونيوم وثاني أكسيد الكربون والمكثف بالماء لتشكيل بلورات كربونات الأمونيوم: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4 ) 2 CO 3 (s) ). في التفاعل ، يتم إنتاج حمض الكربونيك ، H 2 CO 3 ، بعد ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء ، وهذا الحمض هو الذي يعطي اثنين من البروتونات ، H + ، لجزيئين من الأمونيا.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
إنها صلبة بيضاء ، بلورية وعديمة اللون ، ذات روائح قوية ونكهات الأمونيا. يذوب عند 58 درجة مئوية ويتحلل إلى الأمونيا والمياه وثاني أكسيد الكربون: بالضبط المعادلة الكيميائية المذكورة أعلاه ولكن في الاتجاه المعاكس.
ومع ذلك ، يحدث هذا التحلل في خطوتين: أولاً يتم إطلاق جزيء NH 3 ، ينتج بيكربونات الأمونيوم (NH 4 HCO 3 ) ؛ وثانياً ، إذا استمر التسخين ، فإن الكربونات غير متناسبة مع إطلاق الأمونيا الغازية.
وهو مادة صلبة للغاية قابلة للذوبان في الماء وأقل ذوبان في الكحول. إنه يشكّل جسور الهيدروجين بالماء ، وعندما يذوب 5 غرامات في 100 غرام من الماء ، فإنه يولد محلولاً أساسياً بحموضة تبلغ حوالي 8.6.
تقاربها العالي للمياه يجعلها صلبة استرطابية (تمتص الرطوبة) ، ولهذا السبب يصعب العثور عليها في شكلها اللامائي. في الواقع ، شكله الأحادي ، (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O) ، هو الأكثر شيوعًا للجميع ويشرح كيف يكون الملح هو الناقل لغاز الأمونيا ، الذي يسبب الرائحة.
تتحلل في الهواء لتوليد بيكربونات الأمونيوم وكربونات الأمونيوم (NH 4 NH 2 CO 2 ).
التركيب الكيميائي
ويتضح التركيب الكيميائي لكربونات الأمونيوم في الصورة العليا. في الوسط يوجد الأنيون CO 3 2- المثلث المسطح مع المركز الأسود والكرات الحمراء. وعلى كلا الجانبين ، الكاتيونات NH 4 + الأمونيوم مع هندسة رباعي السطوح.
يتم تفسير هندسة أيون الأمونيوم عن طريق تهجين sp3 لذرة النيتروجين ، وطلب ذرات الهيدروجين (الكرات البيضاء) من حولها في شكل رباعي الاسطح. تنشأ التفاعلات بين الأيونات الثلاثة بواسطة روابط الهيدروجين (H 3 NH- O-CO 2 2-).
بفضل شكلها الهندسي ، يمكن أن يتكون ثاني أكسيد الكربون 3 - أنيون من ثلاث روابط هيدروجينية ؛ في حين أن الكاتيونات NH 4 + قد لا تكون قادرة على تشكيل الروابط الهيدروجينية الأربعة المقابلة لها بسبب التنافر الكهربائي بين الشحنات الإيجابية.
نتيجة كل هذه التفاعلات هي تبلور نظام تقويم العظام. لماذا هو استرطابي جدا وقابل للذوبان في الماء؟ الجواب في نفس الفقرة أعلاه: جسور الهيدروجين.
هذه التفاعلات هي المسؤولة عن الامتصاص السريع للمياه من الملح اللامائي لتكوين (NH 4 ) 2 CO 3 · H 2 O). ينتج عن هذا تغييرات في الترتيب المكاني للأيونات ، وبالتالي في التركيب البلوري.
الفضول الهيكلي
بغض النظر عن مدى بساطة (NH 4 ) 2 CO 3 ، فهو حساس للغاية بالنسبة إلى ما لا نهاية من التحولات بحيث يكون هيكلها لغزا خاضعا للتكوين الحقيقي للمادة الصلبة. يختلف هذا الهيكل أيضًا وفقًا للضغوط التي تؤثر على البلورات.
لقد وجد بعض المؤلفين أن الأيونات يتم ترتيبها كسلسلة متحد المستوى مرتبطة بواسطة روابط هيدروجينية (أي سلسلة ذات تسلسل NH 4 + -CO 3 2-- ...) حيث من المحتمل أن تعمل جزيئات الماء كموصلات لأخرى سلاسل.
والأكثر من ذلك ، تجاوز السماء الأرضية ، كيف هي هذه البلورات في الظروف المكانية أو بين النجوم؟ ما هي مؤلفاتك من حيث ثبات الأنواع الغازية؟ هناك دراسات تؤكد الاستقرار الكبير لهذه البلورات المحاصرين في الكتل الجليدية والمذنبات.
وهذا يسمح لهم بالعمل كاحتياطيات من الكربون والنيتروجين والهيدروجين ، والتي ، عند تلقيها الإشعاع الشمسي ، يمكن تحويلها إلى مواد عضوية مثل الأحماض الأمينية.
أي أن كتل الأمونيا الجليدية هذه يمكن أن تكون حاملات "العجلة التي تطلق آلية الحياة" في الكون. لهذه الأسباب يتزايد اهتمامه بمجال علم الأحياء الفلكي والكيمياء الحيوية.
تطبيقات
يتم استخدامه كعامل تخمير ، لأنه عندما يتم تسخينه فإنه ينتج ثاني أكسيد الكربون وغازات الأمونيوم. كربونات الأمونيوم ، إذا أردت ، هي مقدمة لمساحيق الخبز الحديثة ويمكن استخدامها لخبز البسكويت المسطح والبسكويت.
ومع ذلك ، لا ينصح باستخدامه لخبز الكعك. بسبب سمك الكعك ، يتم الاحتفاظ بغازات الأمونيا في الداخل وتنتج طعمًا غير سار.
يستخدم كمُسعف ، أي أنه يخفف من السعال من خلال احتقان الشعب الهوائية. لديها عمل مبيد للفطريات ، يتم استخدامه لهذا السبب في الزراعة. وهو أيضًا منظم للحموضة الموجودة في الأطعمة ويستخدم في التخليق العضوي لليوريا في ظل ظروف الضغط العالي ، والهيدانتوين.
المخاطر
كربونات الأمونيوم شديدة السمية. وتنتج في البشر تهيج حاد في تجويف الفم عند وضع نفسها على اتصال.
بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم تناوله فإنه يسبب تهيج في المعدة. لوحظ إجراء مماثل في العيون المعرضة لكربونات الأمونيوم.
استنشاق غازات تحلل الملح يمكن أن تهيج الأنف والحلق والرئتين ، مما يسبب السعال وضيق التنفس.
التعرض الحاد للكلاب الصيام لكربونات الأمونيوم بجرعة 40 مغ / كغ ، يسبب القيء والإسهال. أعلى جرعات من كربونات الأمونيوم (200 ملغ / كغ من الوزن) وعادة ما تكون قاتلة. يشار إلى أن التلف القلبي هو سبب الوفاة.
إذا تم تسخينه إلى درجات حرارة مرتفعة للغاية وفي الهواء المخصب بالأكسجين ، فإنه يطلق غازات سامة من NO2.
