炭酸アンモニウムは、無機塩窒素、アンモニア具体的には、化学式(NHである4)2 CO 3。それは硫酸アンモニウムと炭酸カルシウムの混合物の昇華が際立っている合成方法によって作られています:(NH 4)2 SO 4(s)+ CaCO 3(s)=>(NH 4)2 CO 3(s)+ CaSO 4(s)。
一般に、炭酸アンモニウムおよび炭酸カルシウム塩は、容器内で加熱されて炭酸アンモニウムを生成する。この塩を大量に生産する工業的方法は、アンモニアの水溶液を含む吸収カラムに二酸化炭素を通し、その後蒸留することです。
アンモニア、二酸化炭素、水を含む蒸気が凝縮して炭酸アンモニウム結晶を形成:2NH 3(g)+ H 2 O(l)+ CO 2(g)→(NH 4)2 CO 3(s )。この反応では、二酸化炭素を水に溶解した後に炭酸H 2 CO 3が生成され、この酸が2つのプロトンH +を2つのアンモニア分子に放出します。
物理的及び化学的性質
それは白い、結晶性の無色の固体で、強いアンモニアの香りと風味があります。58℃で溶けて、アンモニア、水、二酸化炭素に分解します。前の化学式とまったく同じですが、逆方向です。
ただし、この分解は2つのステップで発生します。最初にNH 3の分子が放出され、重炭酸アンモニウム(NH 4 HCO 3)が生成されます。第2に、加熱が継続すると、炭酸塩が不均衡になり、さらに多くのガス状アンモニアが放出されます。
水に非常に溶けやすく、アルコールには溶けにくい固体です。水と水素結合を形成し、5グラムを100グラムの水に溶解すると、pHが約8.6の塩基性溶液が生成されます。
水との親和性が高いため、吸湿性のある固体(湿気を吸収)になるため、無水の状態で見つけるのは困難です。実際、その一水和物形態(NH 4)2 CO 3・H 2 O)が最も一般的であり、塩がどのようにアンモニアガスを運んで悪臭を引き起こすかを説明しています。
空気中で分解して重炭酸アンモニウムと炭酸アンモニウム(NH 4 NH 2 CO 2)を生成します。
化学構造
上の画像は、炭酸アンモニウムの化学構造を示しています。真ん中にあるのは、CO 3 2–の陰イオンで、黒い中心と赤い球を持つ平らな三角形です。そして、その両側に、四面体形状のNH 4 +アンモニウムカチオン。
アンモニウムイオンの形状は、窒素原子のsp 3ハイブリダイゼーションによって説明され、水素原子(白い球)が四面体の形でその周囲に配置されます。3つのイオンの中で、相互作用は水素結合(H 3 N-H- O-CO 2 2–)によって確立されます。
その形状のおかげで、1つのCO 3 2-アニオンは最大3つの水素結合を形成できます。一方、NH 4 +カチオンは、正電荷間の静電反発力により、対応する4つの水素結合を形成できない場合があります。
これらすべての相互作用の結果は、斜方晶系の結晶化です。なぜ吸湿性が高く、水に溶けるのですか?答えは上記と同じです:水素結合。
これらの相互作用は、無水塩から水が急速に吸収されて(NH 4)2 CO 3・H 2 O)を形成する原因となります。これにより、イオンの空間配置が変化し、その結果、結晶構造が変化します。
構造的好奇心
(NH 4)2 CO 3のように単純ですが、無数の変換に非常に敏感であるため、その構造は固体の真の組成に従う謎です。この構造は、結晶に影響を与える圧力によっても変化します。
一部の著者は、イオンが水素結合したコプレーナ鎖(つまり、NH 4 + -CO 3 2-- … というシーケンスを持つ鎖)として配置され、その中で水分子がおそらく他の分子へのリンカーとして機能することを発見しました。チェーン。
さらに、地球の空を超えて、これらの結晶は宇宙や星間条件でどのようなものですか?炭酸塩種の安定性の観点から、それらの組成は何ですか?惑星の氷の塊や彗星に閉じ込められたこれらの結晶の優れた安定性を確認する研究があります。
これはそれらが炭素、窒素および水素の貯蔵所として機能することを可能にし、太陽放射を受けて、アミノ酸などの有機物質に変換することができます。
言い換えれば、これらの凍結したアンモニアブロックは、宇宙で「生命の機械を始動させる車輪」のキャリアになる可能性があります。これらの理由から、アストロバイオロジーと生化学の分野への彼の関心は高まっています。
用途
加熱すると二酸化炭素とアンモニウムガスが発生するため、膨脹剤として使用されます。炭酸アンモニウムは、現代のベーキングパウダーの前駆体であり、クッキーやフラットブレッドを焼くために使用できます。
ただし、ケーキを焼く場合はお勧めしません。ケーキの厚みがあるため、アンモニウムガスが内部に閉じ込められ、不快な味がします。
去痰薬として使用されます。つまり、気管支を充血して咳を緩和します。殺菌作用があり、この理由で農業で使用されています。それはまた、食品に存在する酸性度の調節剤であり、高圧条件下での尿素およびヒダントインの有機合成に使用されます。
リスク
炭酸アンモニウムは非常に有毒です。接触するとヒトの口腔に急性刺激を引き起こす。
また、摂取すると胃への刺激を引き起こします。炭酸アンモニウムにさらされた目にも同様の作用が見られます。
塩の分解によるガスの吸入は、鼻、喉、肺を刺激し、咳や呼吸困難を引き起こす可能性があります。
絶食犬を炭酸アンモニウムに40 mg / kg体重の用量で急性暴露すると、嘔吐と下痢を引き起こします。炭酸アンモニウムの高用量(200 mg / kg体重)は、しばしば致命的です。心臓の損傷が死因として示されています。
非常に高い温度に加熱され、酸素が豊富な空気中で、有毒なNO 2ガスを放出します。
参考文献
- PubChem。(2018)。炭酸アンモニウム。2018年3月25日にPubChemから取得:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- 有機化学ポータル。((2009-2018))。Bucherer-Bergs反応。2018年3月25日、Organic Chemistry Portalから取得:www.organic-chemistry.org
- 木山涼 柳本隆夫(1951)超高圧下の化学反応:固体炭酸アンモニウムからの尿素合成。日本物理化学総説21:32-40
- Fortes、AD、Wood、IG、Alfè、D.、Hernández、ER、Gutmann、MJ、&Sparkes、HA(2014)。炭酸アンモニウム一水和物の構造、水素結合および熱膨張。Acta CrystallographicaセクションB、構造科学、結晶工学および材料、70(Pt6)、948–962。
- ウィキペディア。(2018)。炭酸アンモニウム。2018年3月25日にウィキペディアから取得:en.wikipedia.org
- 化学会社。(2018)。化学会社。2018年3月25日、The Chemical Companyから取得:thechemco.com