该碳酸铵是无机盐氮,氨具体地,化学式(NH 4)2 CO 3。它是通过合成方法制得的,其中硫酸铵和碳酸钙的混合物的升华表现为:(NH 4)2 SO 4(s)+ CaCO 3(s)=>(NH 4)2 CO 3(s)+ CaSO 4(s)。
通常,将碳酸铵和碳酸钙盐在容器中加热以生产碳酸铵。生产这种盐的吨的工业方法包括使二氧化碳通过包含铵水溶液的吸收塔,然后蒸馏。
包含氨气,二氧化碳和水的蒸气凝结形成碳酸铵晶体:2NH 3(g)+ H 2 O(l)+ CO 2(g)→(NH 4)2 CO 3(s )。在该反应中,将二氧化碳溶解在水中后会生成碳酸H 2 CO 3,正是这种酸将其两个质子H +释放给了两个氨分子。
物理和化学特性
它是白色的结晶无色固体,具有强烈的氨气气味和味道。它在58ºC时熔化,分解为氨,水和二氧化碳:与先前的化学方程式完全相同,但方向相反。
但是,这种分解过程分为两个步骤:首先释放 NH 3分子,生成碳酸氢铵(NH 4 HCO 3);第二,如果继续加热,碳酸盐会不成比例地释放出更多的气态氨。
它是一种非常易溶于水,不溶于醇的固体。它与水形成氢键,当5克溶于100克水中时,会生成pH约为8.6的碱性溶液。
它与水的高亲和力使其具有吸湿性(吸收水分),因此很难以无水形式找到它。实际上,它的一水合物形式(NH 4)2 CO 3 ·H 2 O)是最常见的形式,它解释了盐如何携带氨气并引起气味。
在空气中会分解生成碳酸氢铵和碳酸铵(NH 4 NH 2 CO 2)。
化学结构
上图显示了碳酸铵的化学结构。中间是阴离子CO 3 2–,它是一个带有黑色中心和红色球体的扁平三角形。两侧为四面体几何结构的NH 4 +铵阳离子。
铵离子的几何形状是通过氮原子的sp 3杂交来解释的,氢原子(白球)以四面体的形式排列在氢原子周围。在这三个离子中,相互作用是通过氢键(H 3 N-H- O-CO 2 2-)建立的。
由于其几何形状,单个CO 3 2–阴离子最多可形成三个氢键;而NH 4 +阳离子可能由于其正电荷之间的静电排斥而无法形成相应的四个氢键。
所有这些相互作用的结果是正交晶系的结晶。为什么它如此吸湿并溶于水?答案在上面相同的段落中:氢键。
这些相互作用导致水从无水盐中快速吸收,形成(NH 4)2 CO 3 ·H 2 O)。这导致离子的空间排列改变,并因此导致晶体结构改变。
结构好奇心
就像(NH 4)2 CO 3一样简单,它对无数种转换是如此敏感,以至于其结构受固体真实成分的影响是个谜。该结构还根据影响晶体的压力而变化。
一些作者发现,离子排列成氢键共面链(即具有序列NH 4 + -CO 3 2–- … 的链),其中水分子可能充当其他分子的连接子。链。
此外,超越地面的天空,这些晶体在太空或星际条件下是什么样的?就碳酸盐种类的稳定性而言,它们的成分是什么?有研究证实,被困在行星冰团和彗星中的这些晶体具有很高的稳定性。
这使它们可以充当碳,氮和氢的储备,这些储备在接受太阳辐射后可以转化为有机材料,例如氨基酸。
换句话说,这些冻结的氨块可能是宇宙中“启动生命机器的轮子”的载体。由于这些原因,他对天文生物学和生物化学领域的兴趣正在增长。
应用领域
它被用作膨松剂,因为加热时会产生二氧化碳和铵气。如果愿意的话,碳酸铵是现代发酵粉的前体,可用于烘烤饼干和大饼。
但是,不建议将其用于烘烤蛋糕。由于滤饼的厚度,铵气体被捕集在内部并产生令人不愉快的味道。
它被用作祛痰剂,即通过使支气管充血来缓解咳嗽。它具有杀真菌作用,因此被用于农业。它也是食物中酸度的调节剂,用于高压条件下尿素和乙内酰脲的有机合成。
风险性
碳酸铵是剧毒的。接触会对人的口腔产生急性刺激。
另外,如果摄入,会引起胃刺激。在暴露于碳酸铵的眼睛中观察到类似的作用。
盐分分解而吸入的气体会刺激鼻子,喉咙和肺,引起咳嗽和呼吸窘迫。
空腹狗以40 mg / kg体重的剂量急性接触碳酸铵会引起呕吐和腹泻。较高剂量的碳酸铵(200 mg / kg体重)通常是致命的。心脏损伤被指示为死亡原因。
如果加热到很高的温度并在富氧的空气中,它会释放出有毒的NO 2气体。
参考文献
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