Карбонат аммония и вода уравнение

Карбонат аммония

Карбонат аммония
Традиционные названия	углекислый аммоний
Хим. формула	(NH4)2CO3
Плотность	1,6 г/см³
Температура
• разложения	60 °C
Растворимость
• в воде	растворим (0 °C) 100,1 (15 °C) Разл. (100 °C)
ГОСТ	ГОСТ 3770-75 ГОСТ 9325-79
Рег. номер CAS	506-87-6
PubChem	10480
Рег. номер EINECS	208-058-0
SMILES
Кодекс Алиментариус	E503i
ChEBI	10048
ChemSpider	10048
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Карбонат аммония, углекислый аммоний, (NH₄)₂CO₃ — аммониевая соль угольной кислоты.

Содержание

Свойства

Бесцветные кристаллы соединения хорошо растворимы в воде. Карбонат аммония очень неустойчив как на воздухе, так и в растворе, так как уже при комнатной температуре выделяет аммиак, превращаясь в гидрокарбонат аммония NH₄HCO₃ . При температуре 60 °C быстро распадается на NH₃ , CO₂ и H₂O .

(NH₄)₂CO₃ + H₂O ⇄ NH₄HCO₃ + NH₄OH

Применение

На процессе разложения, связанном с выделением газов, основано применение карбоната аммония вместо дрожжей в хлебопечении и кондитерской промышленности (пищевая добавка E503). Получают карбонат аммония взаимодействием газообразных NH₃ , CO₂ и H₂O при быстром охлаждении продуктов реакции. Технический продукт содержит наряду с (NH₄)₂CO₃ соединение гидрокарбоната аммония с карбаминатом аммония NH₄HCO₃ ⋅ NH₄COONH₂ .

Карбонат аммония применяется для получения сульфата аммония из гипса по реакции

При этом карбонат аммония можно вводить в виде раствора (жидкостный процесс конверсии), вместо карбоната аммония можно вводить газообразные NH₃ и CO₂ (газовый процесс конверсии), а также можно вводить газообразные NH₃ и CO₂ дополнительно к раствору (NH ₄)₂CO₃ в количестве 10—15 % стехиометрического количества в расчёте на CaSO₄ (газожидкостный процесс конверсии). В последнем случае при растворении газов выделяется дополнительная теплота, необходимая для протекания реакции. Карбонат аммония может рассматриваться как источник карбонат-ионов и в перспективе может применяться, например, для осаждения солей магния для отделения его от солей калия. При добыче калия из морской воды соли калия выделяются вместе с солями магния и не могут быть очищены от него перекристаллизацией. При добавлении карбоната аммония магний выпадает в осадок в виде карбоната, в растворе остаются в основном хлорид калия и хлорид аммония, которые впоследствии могут быть разделены (рекристаллизацией или возгонкой), либо не разделяться, а использоваться как азотно-калийное удобрение. Также карбонат аммония применяется:

• в лекарственных препаратах (сиропы от кашля, нашатырь и др.);
• в качестве ускорителя ферментации при производстве вина;
• в качестве компонента огнетушащих составов
• в косметике в качестве красителей
• в качестве компонента раствора чистки стволов огнестрельного оружия (РЧС)

Карбонат аммония: получение, химические свойства, спектр применения

Большинство современных продуктов питания имеют на упаковке странные кодировки символом «Е». Некоторых компонентов стоит опасаться, но, по мнению учёных, карбонат аммония является совершенно безвредным для организма человека. Какими свойствами обладает это вещество, как его получают и где применяют? Об этом будет рассказано в данной статье.

Описание реактива, физические свойства

Соединение с формулой (NH₄)₂CO₃ – это не что иное, как соль угольной кислоты. Всем известны её крайне нестабильные свойства, уже в процессе многих реакций она распадается на CO₂ и H₂O. Видимо, реактиву под названием карбонат аммония они передались по наследству. Пищевая добавка Е503 – это кристаллическое вещество с кубической решёткой. Бесцветные крупинки обладают характерным запахом, обусловленным присутствием катиона NH₄ + . Он придаёт кристаллам аромат аммиака.

Плотность вещества составляет 1,5 г/см 3 . Молярная масса соли – 96,09 грамм/моль. Температура плавления реактива – 58 ⁰C. Соединение хорошо растворяется в воде, но имеет крайнюю неустойчивость. Соль начинает разлагаться при температуре 18-25 ⁰C. В ходе реакции выделяется газообразный аммиак и гидрокарбонат аммония. Это свойство реактива позволяет использовать Е503 в пищевой промышленности. По той же причине хранить его в открытых ёмкостях не стоит, ведь всего за несколько дней соединение полностью улетучится.

Синтез углекислого аммония

Первоначальным сырьём для синтеза аммонийной соли угольной кислоты служили природные продукты, содержащие азот. Для этих целей брали волосяной покров, костные выросты полорогих животных и ногтевые пластины. Под воздействием высоких температур компоненты подвергали дистилляции. Сегодня сложно представить массовое производство реактива из таких ингредиентов. Современный синтез предполагает простоту процесса и его дешевизну. Для этого используют обратную разложению реакцию, смешивая газ NH₃, двуокись углерода и водяные пары. Обязательным условием этого метода является быстрое охлаждение. Есть и альтернативный способ промышленного синтеза вещества под названием карбонат аммония. Получение пищевой добавки проходит путём пропускания углекислого газа через водные растворы аммиака.

Химические свойства

Как уже было описано выше, углекислому аммонию присуща нестабильность. Это соединение способно разлагаться при воздействии температур с образованием различных реагентов. Так, продуктами полного термического распада станут аммиак, углекислый газ и вода, происходит это при нагревании соли до 58 ⁰C. При комнатной температуре возможно образование карбамата NH₂COONH₄ или гидрокарбоната NH₄HCO₃ аммония. С солями Е503 вступает в реакции обмена или образует комплексные соединения.

Продуктами взаимодействия со щелочами станут углекислые соли и водный раствор аммиака, обладающий характерным резким запахом. В обиходе его именуют нашатырным спиртом. Эта реакция является качественной для определения иона NH₄ + в соединении под названием карбонат аммония. Взаимодействие с кислотой протекает бурно. При этом происходит реакция обмена, и получается новая соль и H₂CO₃, которая тут же распадается на двуокись углерода и воду. Выделение CO₂ сопровождается вскипанием раствора.

Химический фонтан из колбы

Существует множество красивых опытов, способных впечатлить юных химиков. Именно этим чаще всего пользуются учителя, чтобы сделать столь «скучную» науку максимально привлекательной для подрастающего поколения. Для проведения опыта используются следующие компоненты: карбонат аммония, нашатырный спирт, концентрированная соляная кислота.

В качестве сосуда берётся плоскодонная коническая колба. На её дно помещают небольшое количество (NH₄)₂CO₃. К сухой соли добавляют 5-10 мл водного раствора аммиака. Следующий реагент – хлороводородная кислота, её должно быть в избытке. В химическом сосуде одновременно протекают две бурные реакции. Выделяется плотный белый дым хлорида аммония, а образующийся вследствие нейтрализации кислоты с солью CO₂ активно выталкивает его из колбы. На лабораторном столе наблюдается настоящий химический фонтан.

Незаменимый разрыхлитель

Из-за лёгкого разложения на газообразные компоненты карбонат аммония нашёл применение в изготовлении кондитерских изделий. Его используют как разрыхлитель теста и заменитель живых дрожжей. В отличие от пищевой соды, которая в больших количествах оставляет неприятный привкус и «хруст» на зубах, данный компонент не требует строгой дозировки.

Газообразные продукты распада углекислого аммония придают пористость тесту в процессе выпечки. Изделия с использованием пищевой добавки Е503 в рецептуре длительно сохраняют свою свежесть и объем. Вещество входит в состав тортов, печенья, булочек и может быть использовано в питании детей. Его вводят в тесто прямо перед выпечкой, чтобы избежать улетучивания газов, которые необходимы для подъёма.

Влияние углекислого аммония на организм человека

Как и другие «ешки», карбонат аммония оброс неправдоподобными байками о вреде для организма человека. Его прочно связывают с токсичностью газообразного аммиака, выделяемого в ходе термического разрушения пищевой добавки. На самом деле это соединение настолько летуче, что практически сразу покидает выпечку. Углекислый газ не опасен, как и вода, которая является конечным продуктом реакции разложения Е503.

Гипотезу о накоплении аммиака опровергли учёные Великобританского органа сертификации (FSA), пользующиеся заслуженным уважением по всему миру. Работа с порошкообразным реактивом под названием углекислый аммоний способна нанести вред человеку. При взаимодействии с кожными покровами Е503 вызывает раздражение, зуд, местные реакции в виде крапивницы и сыпи. Вдыхание паров аммиака, который выделяется уже при комнатной температуре, способно привести к отравлению, спазмам бронхов, слезотечению и поражению слизистых оболочек. Для проведения работ рекомендуется защитить кожные покровы и органы дыхания, использовать специальные очки.

Применение в других областях промышленности

Помимо приготовления сдобы, углекислый аммоний применяется для синтеза нашатырного спирта и других азотсодержащих солей. Его используют при промышленной очистке газов от сероводорода. Ускорить ферментацию вина также помогает данное соединение. Фармацевты готовят на основе реактива лекарственные средства от кашля, отравлений и сердечной недостаточности. В косметологии карбонат аммония применяется как краситель и стабилизатор водородного показателя.

Карбонат аммония: свойства, структура, применение и риски

Карбонат аммония: свойства, структура, применение и риски — Наука

Содержание:

В карбонат аммония представляет собой неорганическую азотную соль, в частности аммиачную, химическая формула которой (NH₄)₂CO₃. Изготовлен синтетическими методами, среди которых выделяется использование сублимации смеси сульфата аммония и карбоната кальция: (NH₄)₂ЮЗ₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(s).

Обычно соли карбоната аммония и кальция нагревают в сосуде для получения карбоната аммония. Промышленный метод получения тонны этой соли состоит в пропускании диоксида углерода через абсорбционную колонну, содержащую раствор аммиака в воде, с последующей дистилляцией.

Пары, содержащие аммоний, диоксид углерода и воду, конденсируются с образованием кристаллов карбоната аммония: 2NH₃(г) + H₂О (л) + СО₂(г) → (NH₄)₂CO₃(s). Угольная кислота, H₂CO₃, после того, как углекислый газ растворяется в воде, и именно эта кислота отдает свои два протона, H + , до двух молекул аммиака.

Физические и химические свойства

Это белое, кристаллическое и бесцветное твердое вещество с сильным запахом аммиака и привкусом. Он плавится при 58ºC, разлагаясь на аммиак, воду и углекислый газ: в точности предыдущее химическое уравнение, но в противоположном направлении.

Однако это разложение происходит в два этапа: сначала выделяется молекула NH.₃, производя бикарбонат аммония (NH₄HCO₃); и, во-вторых, если нагревание продолжается, карбонат становится непропорциональным, выделяя еще больше газообразного аммиака.

Это твердое вещество, хорошо растворимое в воде и менее растворимое в спиртах. Он образует водородные связи с водой, и когда 5 граммов растворяется в 100 граммах воды, образуется щелочной раствор с pH около 8,6.

Его высокое сродство к воде делает его гигроскопичным твердым веществом (впитывает влагу), поэтому его трудно найти в безводной форме. Фактически, его моногидратная форма (NH₄)₂CO₃ЧАС₂O), является наиболее распространенным из всех и объясняет, как соль переносит газообразный аммиак, вызывающий запах.

На воздухе он разлагается с образованием бикарбоната аммония и карбоната аммония (NH₄NH₂CO₂).

Химическая структура

На верхнем изображении показана химическая структура карбоната аммония. В середине — анион CO₃ 2– , плоский треугольник с черным центром и красными сферами; а с двух сторон катионы аммония NH₄ + с четырехгранной геометрией.

Геометрия иона аммония объясняется sp-гибридизацией. 3 атома азота, расположив атомы водорода (белые сферы) вокруг него в форме тетраэдра. Между тремя ионами взаимодействия устанавливаются водородными связями (H₃N-H- O-CO₂ 2– ).

Благодаря своей геометрии одиночный анион CO₃ 2– может образовывать до трех водородных связей; катионы NH₄ + они могут быть не в состоянии образовать соответствующие четыре водородные связи из-за электростатического отталкивания между их положительными зарядами.

Результатом всех этих взаимодействий является кристаллизация орторомбической системы. Почему он такой гигроскопичный и растворимый в воде? Ответ находится в том же абзаце выше: водородные связи.

Эти взаимодействия ответственны за быстрое поглощение воды из безводной соли с образованием (NH₄)₂CO₃ЧАС₂ИЛИ). Это приводит к изменению пространственного расположения ионов и, следовательно, кристаллической структуры.

Структурные курьезы

Так же просто, как (NH₄)₂CO₃, он настолько чувствителен к бесконечности преобразований, что его структура остается загадкой для истинного состава твердого тела. Эта структура также меняется в зависимости от давления, которое влияет на кристаллы.

Некоторые авторы обнаружили, что ионы расположены в виде компланарных цепочек с водородными связями (то есть цепочки с последовательностью NH₄ + -CO₃ 2– -…), в которых, вероятно, молекулы воды служат связующими звеньями с другими цепями.

Кроме того, что касается этих кристаллов, выходящих за пределы земного неба, в космосе или в межзвездных условиях? Каков их состав с точки зрения устойчивости карбонатных разновидностей? Существуют исследования, подтверждающие большую стабильность этих кристаллов, захваченных планетными ледяными массами и кометами.

Это позволяет им действовать как запасы углерода, азота и водорода, которые, получая солнечное излучение, могут быть преобразованы в органический материал, такой как аминокислоты.

Другими словами, эти замороженные аммиачные блоки могут быть носителями «колеса, запускающего механизмы жизни» в космосе. По этим причинам его интерес к области астробиологии и биохимии растет.

Приложения

Он используется как разрыхлитель, так как при нагревании выделяет углекислый газ и газы аммония. Карбонат аммония, если хотите, является предшественником современных разрыхлителей и может использоваться для выпечки печенья и лепешек.

Однако не рекомендуется для выпечки тортов. Из-за толщины лепешек газы аммония задерживаются внутри и имеют неприятный вкус.

Он используется как отхаркивающее средство, то есть облегчает кашель, снимая отек бронхов. Обладает фунгицидным действием, поэтому используется в сельском хозяйстве. Он также является регулятором кислотности, присутствующей в пище, и используется в органическом синтезе мочевины в условиях высокого давления и гидантоинов.

Риски

Карбонат аммония очень токсичен. При контакте вызывает у человека острое раздражение ротовой полости.

Также при проглатывании вызывает раздражение желудка. Аналогичное действие наблюдается в глазах, подвергшихся воздействию карбоната аммония.

Вдыхание газов, образующихся при разложении соли, может вызвать раздражение носа, горла и легких, вызывая кашель и респираторную недостаточность.

Острое воздействие карбоната аммония на голодных собак в дозе 40 мг / кг массы тела вызывает рвоту и диарею. Более высокие дозы карбоната аммония (200 мг / кг массы тела) часто приводят к летальному исходу. Причиной смерти указывается повреждение сердца.

При нагревании до очень высоких температур в воздухе, обогащенном кислородом, он выделяет токсичные газы NO.₂.

Ссылки

1. PubChem. (2018). Карбонат аммония. Получено 25 марта 2018 г. из PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Портал органической химии. ((2009-2018)). Реакция Бюхерера-Бергса. Получено 25 марта 2018 г. с портала органической химии: www.organic-chemistry.org.
3. Кияма, Ре; Янажимото, Такао (1951) Химические реакции под сверхвысоким давлением: синтез мочевины из твердого карбоната аммония. Обзор физической химии Японии, 21: 32-40
4. Фортес, А. Д., Вуд, И. Г., Альфе, Д., Эрнандес, Э. Р., Гутманн, М. Дж., И Спаркс, Х. А. (2014). Структура, водородная связь и тепловое расширение моногидрата карбоната аммония.Acta Crystallographica Раздел B, Структурные науки, Кристаллостроение и материалы, 70(Pt6), 948-962.
5. Википедия. (2018). Карбонат аммония. Получено 25 марта 2018 г. из Википедии: en.wikipedia.org.
6. Химическая компания. (2018). Химическая компания. Получено 25 марта 2018 г. с сайта The Chemical Company: thechemco.com.

Как мотивировать команду на работе: 8 советов