Proprietà, struttura, usi e rischi del carbonato di ammonio

il carbonato di ammonio è un sale di azoto inorganico, specificamente ammoniacale, la cui formula chimica è (NH₄)₂CO₃. Viene elaborato con metodi di sintesi, tra i quali vale la pena menzionare l'uso della sublimazione di una miscela di solfato di ammonio e carbonato di calcio: (NH₄)₂SW₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(S).

In generale, i sali di ammonio e di carbonato di calcio vengono riscaldati in una nave per originare il carbonato di ammonio. Il metodo industriale che produce tonnellate di questo sale consiste nel far passare l'anidride carbonica attraverso una colonna di assorbimento contenente una soluzione di ammonio in acqua, seguita dalla distillazione.

I vapori contenenti ammonio, anidride carbonica e acqua condensano per formare cristalli di carbonato di ammonio: 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g) → (NH₄)₂CO₃(S). L'acido carbonico è prodotto nella reazione, H₂CO₃, dopo che l'anidride carbonica si dissolve in acqua, ed è questo acido che rinuncia ai suoi due protoni, H⁺a due molecole di ammoniaca.

indice

• 1 Proprietà fisiche e chimiche
• 2 Struttura chimica
  • 2.1 Curiosità strutturali
• 3 usi
• 4 rischi
• 5 riferimenti

Proprietà fisiche e chimiche

È un solido bianco, cristallino e incolore, con odori forti e sapori ammoniacali. Si scioglie a 58 ° C decomponendosi in ammoniaca, acqua e anidride carbonica: esattamente la precedente equazione chimica ma nella direzione opposta.

Tuttavia, questa decomposizione avviene in due fasi: prima viene rilasciata una molecola di NH₃, producendo bicarbonato di ammonio (NH₄HCO₃); e in secondo luogo, se il riscaldamento continua, il carbonato rilascia in modo sproporzionato un'ammoniaca ancora più gassosa.

È un solido molto solubile in acqua e meno solubile in alcoli. Forma ponti di idrogeno con acqua e quando scioglie 5 grammi in 100 grammi di acqua, genera una soluzione base con un pH intorno a 8.6.

La sua alta affinità per l'acqua lo rende un solido igroscopico (assorbe l'umidità), ed è per questo che è difficile trovarlo nella sua forma anidra. Infatti, la sua forma monoidratata, (NH₄)₂CO₃· H₂O), è il più comune di tutti e spiega come il sale sia il vettore del gas di ammoniaca, che causa l'odore.

Nell'aria si decompone per generare bicarbonato di ammonio e carbonato di ammonio (NH₄NH₂CO₂).

Struttura chimica

La struttura chimica del carbonato di ammonio è illustrata nell'immagine in alto. Nel mezzo c'è l'anione di CO₃^2-, il triangolo piatto con il centro nero e le sfere rosse; e su entrambi i lati, i cationi di ammonio NH₄⁺ con geometrie tetraedriche.

La geometria dello ione ammonio è spiegata dall'ibridazione sp³ dell'atomo di azoto, ordinando gli atomi di idrogeno (le sfere bianche) attorno ad esso nella forma di un tetraedro. Le interazioni vengono stabilite tra i tre ioni mediante legami a idrogeno (H₃N-H- O-CO₂^2-).

Grazie alla sua geometria, un singolo anione CO₃^2- può formare fino a tre ponti di idrogeno; mentre i cationi di NH₄⁺ forse non possono formare i loro corrispondenti quattro ponti a idrogeno a causa delle repulsioni elettrostatiche tra le loro cariche positive.

Il risultato di tutte queste interazioni è la cristallizzazione di un sistema ortorombico. Perché è così igroscopico e solubile in acqua? La risposta è nello stesso paragrafo sopra: ponti di idrogeno.

Queste interazioni sono responsabili del rapido assorbimento di acqua dal sale anidro per formare (NH₄)₂CO₃· H₂O). Ciò si traduce in cambiamenti nella disposizione spaziale degli ioni, e quindi nella struttura cristallina.

Curiosità strutturali

Semplice come sembra (NH₄)₂CO₃È così sensibile alle trasformazioni infinite che la sua struttura è un mistero soggetto alla vera composizione del solido. Questa struttura varia anche in base alle pressioni che influenzano i cristalli.

Alcuni autori hanno scoperto che gli ioni sono ordinati come catene complanari collegate da legami idrogeno (cioè una catena con una sequenza NH).₄⁺-CO₃^2-- ...) in cui le molecole d'acqua possono servire da connettori ad altre catene.

Ancora di più, trascendendo il cielo terrestre, come sono questi cristalli in condizioni spaziali o interstellari? Quali sono le tue composizioni in termini di stabilità delle specie gassate? Esistono studi che confermano la grande stabilità di questi cristalli intrappolati nelle masse di ghiaccio e nelle comete planetarie.

Ciò consente loro di funzionare come riserve di carbonio, azoto e idrogeno, che, ricevendo la radiazione solare, possono essere trasformati in materiale organico come gli amminoacidi.

Vale a dire, questi blocchi ghiacciati di ammoniaca potrebbero essere portatori di "la ruota che avvia il meccanismo della vita" nel cosmo. Per queste ragioni, il suo interesse per l'astrobiologia e la biochimica sta crescendo.

applicazioni

Viene usato come agente lievitante, poiché riscaldato produce anidride carbonica e gas di ammonio. Il carbonato di ammonio è, se volete, un precursore delle moderne polveri da forno e può essere usato per cuocere biscotti e biscotti piatti.

Tuttavia, il suo uso per la cottura delle torte non è raccomandato.A causa dello spessore delle torte, i gas di ammoniaca vengono trattenuti all'interno e producono un sapore sgradevole.

È usato come espettorante, cioè allevia la tosse decongestionando i bronchi. Ha azione fungicida, essendo usato per questo motivo in agricoltura. È anche un regolatore dell'acidità presente negli alimenti e viene utilizzato nella sintesi organica dell'urea in condizioni di alta pressione e nelle idantoine.

rischi

Il carbonato di ammonio è altamente tossico. Produce negli esseri umani un'irritazione acuta della cavità orale quando si mette in contatto.

Inoltre, se viene ingerito provoca un'irritazione gastrica. Un'azione simile è osservata negli occhi esposti al carbonato di ammonio.

L'inalazione dei gas di decomposizione del sale può irritare naso, gola e polmoni, causando tosse e distress respiratorio.

L'esposizione acuta dei cani a digiuno al carbonato di ammonio alla dose di 40 mg / kg provoca vomito e diarrea. Le dosi più alte di carbonato di ammonio (200 mg / kg di peso) sono solitamente letali. Un danno cardiaco è indicato come causa della morte.

Se riscaldato a temperature molto elevate e in un'aria arricchita di ossigeno, emette gas NO tossici.₂.

riferimenti

1. PubChem. (2018). Carbonato di ammonio Estratto il 25 marzo 2018 da PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Portale di chimica organica. ((2009-2018)). Bucherer-Bergs Reaction. Estratto il 25 marzo 2018 dal portale di chimica organica: www.organic-chemistry.org
3. Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Reazioni chimiche ad altissima pressione: sintesi di urea da carbonato di ammonio solido. The Review of Physical Chemistry of Japan, 21: 32-40
4. Fortes, A. D., Wood, I. G., Alfè, D., Hernandez, E.R., Gutmann, M.J., & Sparkes, H.A. (2014). Struttura, legame idrogeno e dilatazione termica del carbonato di ammonio monoidrato.Acta Crystallographica Sezione B, Scienza strutturale, Ingegneria dei cristalli e Materiali, 70(Pt6), 948-962.
5. Wikipedia. (2018). Carbonato di ammonio Estratto il 25 marzo 2018 da Wikipedia: en.wikipedia.org
6. The Chemical Company. (2018). The Chemical Company. Estratto il 25 marzo 2018 da The Chemical Company: thechemco.com