Карбамат аммония - Википедия - Ammonium carbamate

Карбамат аммония
Карбамат аммония 2-d.gif
Имена
Другие имена
амидокарбонат аммония, амидодиоксидокарбонат азана, аминоформиат аммония, аммониевая соль карбаминовой кислоты, моноаммониевая соль карбаминовой кислоты[1]
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.012.896 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 214-185-2
14637 (G)
Номер RTECS
  • EY8575000
UNII
Номер ООН9083
Характеристики
CЧАС6N2О2
Молярная масса78.071 г · моль−1
ВнешностьБесцветные ромбические кристаллы
Плотность1,38 г / см3 (20 ° C)
Температура плавления 60 ° С (140 ° F, 333 К) разлагается
Легко растворим в воде
РастворимостьРастворим в этаноле, метаноле, жидком аммиаке, формамиде[2][3]
бревно п-0,47 в октанол / вода
Давление газа492 мм рт. Ст. (51 ° С)
Термохимия
-642,5 кДж / моль
Опасности
Главный опасностиВреден при проглатывании, вреден для водных организмов, вреден при вдыхании, раздражение дыхательных путей, раздражение кожи, раздражение глаз
Паспорт безопасностиВнешний паспорт безопасности материала
Пиктограммы GHSGHS07: Вредно
Сигнальное слово GHSПредупреждение
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 105,6 ° С (222,1 ° F, 378,8 К)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
1,470 мг / кг у крысы
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Карбамат аммония является неорганическое соединение с формулой NH4[ЧАС2Унтер-офицер2] состоящий из аммоний NH+
4 и карбамат ЧАС
2Унтер-офицер−
2. Это белое твердое вещество, которое прекрасно растворяется в воде, в меньшей степени в спирте. Карбамат аммония может быть образован реакцией аммиак с углекислый газ, и будет медленно разлагаться на эти газы при обычных температурах и давлениях. Это посредник в промышленном синтезе мочевина, важно удобрение.

Характеристики

Равновесие твердое тело-газ

В закрытом контейнере твердый карбамат аммония находится в равновесии с диоксидом углерода и аммиаком. [4][5][6]

NH2CO2NH4 ⇌ 2NH3 + CO2

Более низкие температуры сдвигают равновесие в сторону карбамата.

При более высоких температурах карбамат аммония конденсируется в мочевину:

NH2CO2NH4 → (ЧАС
2N)
2C = O + ЧАС
2О

Эта реакция была впервые обнаружена в 1870 г. Бассаров путем нагревания карбамата аммония в запаянных стеклянных трубках при температуре от 130 до 140 ° C.[5]

Равновесие в воде

При обычных температурах и давлениях карбамат аммония существует в водных растворах в виде равновесия с аммиаком и диоксидом углерода, а анионы бикарбонат HCO−
3 и CO3,[7][5][8] Действительно, растворы карбоната или бикарбоната аммония также будут содержать некоторое количество карбамат-анионов.

ЧАС
2NCOO−
 + 2 ЧАС
2О ⇌ NH+
4 + HCO−
3 + HO−
2 ЧАС
2NCOO−
 + 2 ЧАС
2О ⇌ 2 NH+
4 + CO2−
3

Структура

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 карбамоилфосфат, что необходимо как для мочевина цикл и производство пиримидины. В этой реакции, катализируемой ферментами, АТФ и карбамат аммония превращаются в АДФ и карбамоилфосфат:[10][11]

АТФ + NH2CO2NH4 → АДФ + Н2NC (O) OPO32−

Подготовка

Из нашатырного спирта и сухого льда

Карбамат аммония получают путем прямой реакции жидкого аммиака с сухим льдом (твердый диоксид углерода):[4]

2 NH3 + CO2 → H2NCOONH4

Его также получают реакцией двух газов при высокой температуре (450–500 K ) и высокого давления (150–250 бар ).[12]

Из газообразного аммиака и диоксида углерода

Карбамат аммония также можно получить барботированием газообразного CO
2 и NH
3 в безводном этиловый спирт, 1-пропанол, или же DMF при атмосферном давлении 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, а аммиак не теряется.[12]

Использует

Синтез мочевины

Карбамат аммония является промежуточным продуктом в промышленном производстве мочевина. Типичный промышленный завод по производству карбамида может производить до 1500 тонн в сутки. в этом реакторе, а затем его можно дегидратировать до мочевины в соответствии со следующим уравнением:[12]

NH2CO2NH4 → NH2CONH2 + H2О

Составы пестицидов

Карбамат аммония также был одобрен Агентством по охране окружающей среды в качестве инертного ингредиента 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 заключается 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 может использоваться как хороший аммиачный агент, хотя и 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, реагируя с твердым хлорид калия KCl в жидком аммиаке можно получить карбамат калия K+
(NH
2) COO−
.[2] Карбаматы других металлов, таких как кальций, может быть получен реакцией карбамата аммония с подходящей солью желаемого катиона в безводном растворителе, таком как метанол, этанол или формамид, даже при комнатной температуре.[3]

Рекомендации

  1. ^ «Карбамат аммония» Проверено 12 октября 2012 года.
  2. ^ а б Карл Теодор Торсселл и Август Кристенссон (1935): "Процесс производства карбамата калия ". Патент США 2002681, US31484228A.
  3. ^ а б Эрнс Кусс и Эмиль Германн (1935): "Производство карбаматов металлов ". Патент США US2023890A.
  4. ^ а б Brooks, L.A .; Audrieta, L. F .; Bluestone, H .; Джофинсокс, В. К. (1946). Карбамат аммония. Неорг. Синтезатор. Неорганические синтезы. 2. С. 85–86. Дои:10.1002 / 9780470132333.ch23. ISBN  9780470132333.
  5. ^ а б c Clark, K. G .; Gaddy, V. L .; Рист, К. Э. (1933). «Равновесия в системе карбамат аммония-мочевина-вода». Ind. Eng. Chem. 25 (10): 1092–1096. Дои:10.1021 / ie50286a008.
  6. ^ Р. Н. Беннет, П. Д. Ричи, Д. Роксбург и Дж. Томсон (1953): «Система аммиак + диоксид углерода + карбамат аммония. Часть I. - Равновесие термической диссоциации карбамата аммония». Труды общества Фарадея, том 49, страницы 925-929. Дои:10.1039 / TF9534900925
  7. ^ 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. Дои:10.1021 / ja02209a003
  8. ^ Фабрицио Мани, Маурицио Перуццини и Пьеро Стоппиони (2006): «Поглощение CO2 водными NH
    3     растворы: определение карбамата, бикарбоната и карбоната аммония методом ЯМР 13С ". Зеленая химия, том 8, выпуск 11, страницы 995-1000. Дои:10.1039 / B602051H
  9. ^ Дж. М. Адамс; Р. В. Х. Смолл (1973). «Кристаллическая структура карбамата аммония». Acta Crystallogr. B29 (11): 2317–2319. Дои:10.1107 / S056774087300662X.
  10. ^ Голдберг, Р. Н. Константы кажущегося равновесия для реакций, катализируемых ферментами (2009). Справочник по химии и физике CRC, 7–19. Извлекаются из https://www.nist.gov/manuscript-publication-search.cfm?pub_id=900943
  11. ^ Соединения фосфора: достижения в исследованиях и применении: издание 2011 г.
  12. ^ а б c Барзагли, Ф .; Mani, F .; Перуццини, М. (2011). «От парниковых газов 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. Дои:10.1039 / C0GC00674B.
  13. ^ Агентство по охране окружающей среды США. (2006). Инертная повторная оценка - Карбамат аммония [Файл данных]. Извлекаются из http://www.epa.gov/opprd001/inerts/carbamate.pdf
  14. ^ 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. Дои:10.1039 / B510276F