แอมโมเนียมคาร์บอเนต: คุณสมบัติโครงสร้างการใช้งานและความเสี่ยง - เคมี - 2026

แอมโมเนียมคาร์บอเนตเป็นไนโตรเจนเกลืออนินทรีแอมโมเนียโดยเฉพาะสูตรทางเคมี (NH ₄ ) ₂ CO 3ทำโดยวิธีการสังเคราะห์ซึ่งการระเหิดของส่วนผสมของแอมโมเนียมซัลเฟตและแคลเซียมคาร์บอเนตโดดเด่น: (NH ₄ ) ₂ SO ₄ (s) + CaCO ₃ (s) => (NH ₄ ) ₂ CO ₃ (s) + CaSO ₄ (s)

โดยทั่วไปแล้วเกลือของแอมโมเนียมและแคลเซียมคาร์บอเนตจะถูกทำให้ร้อนในภาชนะเพื่อผลิตแอมโมเนียมคาร์บอเนต วิธีการทางอุตสาหกรรมที่ผลิตเกลือจำนวนมากนี้ประกอบด้วยการส่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านคอลัมน์การดูดซึมที่มีสารละลายแอมโมเนียมในน้ำตามด้วยการกลั่น

ไอระเหยที่ประกอบด้วยแอมโมเนียคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำกลั่นตัวเป็นผลึกแอมโมเนียมคาร์บอเนต: 2NH ₃ (g) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g) → (NH ₄ ) ₂ CO ₃ (s ) ในปฏิกิริยากรดคาร์บอนิก H ₂ CO ₃เกิดขึ้นหลังจากละลายคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำและเป็นกรดที่ให้โปรตอนสองตัว H ⁺กับแอมโมเนียสองโมเลกุล

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

เป็นของแข็งสีขาวผลึกไม่มีสีมีกลิ่นและรสแอมโมเนียเข้มข้น มันละลายที่58ºCสลายตัวเป็นแอมโมเนียน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์: ตรงกับสมการทางเคมีก่อนหน้านี้ แต่ในทิศทางตรงกันข้าม

อย่างไรก็ตามการสลายตัวนี้เกิดขึ้นในสองขั้นตอน: ขั้นแรกปล่อยโมเลกุลของ NH _{3 ออกมา}ผลิตแอมโมเนียมไบคาร์บอเนต (NH ₄ HCO ₃ ); และประการที่สองถ้าความร้อนยังคงดำเนินต่อไปคาร์บอเนตจะไม่ได้สัดส่วนจะปล่อยแอมโมเนียที่เป็นก๊าซมากขึ้น

เป็นของแข็งที่ละลายได้ในน้ำและละลายได้น้อยในแอลกอฮอล์ สร้างพันธะไฮโดรเจนกับน้ำและเมื่อ 5 กรัมละลายในน้ำ 100 กรัมจะสร้างสารละลายพื้นฐานที่มี pH ประมาณ 8.6

ความใกล้ชิดกับน้ำสูงทำให้เป็นของแข็งอุ้มน้ำ (ดูดซับความชื้น) ดังนั้นจึงยากที่จะพบว่ามันอยู่ในรูปที่ปราศจากน้ำ ในความเป็นจริงรูปแบบโมโนไฮเดรต (NH ₄ ) ₂ CO ₃ · H ₂ O) เป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดและอธิบายว่าเกลือมีก๊าซแอมโมเนียซึ่งทำให้เกิดกลิ่นได้อย่างไร

ในอากาศจะสลายตัวเพื่อสร้างแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตและแอมโมเนียมคาร์บอเนต (NH ₄ NH ₂ CO ₂ )

โครงสร้างทางเคมี

ภาพบนแสดงโครงสร้างทางเคมีของแอมโมเนียมคาร์บอเนต ตรงกลางคือประจุลบ CO ₃ ^2–สามเหลี่ยมแบนที่มีศูนย์กลางสีดำและทรงกลมสีแดง และสองด้านของมันคือไอออนบวกแอมโมเนียม NH ₄ ^{+ ที่}มีรูปทรงจัตุรมุข

รูปทรงเรขาคณิตของแอมโมเนียมไอออนอธิบายได้จากการผสมพันธุ์ sp ³ของอะตอมไนโตรเจนโดยจัดเรียงอะตอมของไฮโดรเจน (ทรงกลมสีขาว) รอบตัวในรูปของจัตุรมุข ในสามไอออนปฏิสัมพันธ์ถูกสร้างขึ้นโดยพันธะไฮโดรเจน (H ₃ N-H- O-CO ₂ ^2– )

เนื่องจากรูปทรงเรขาคณิต CO ₃ ^2– anion เดียวสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ถึงสามพันธะ ในขณะที่ไอออนบวก NH ₄ ⁺อาจไม่สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนสี่พันธะที่สอดคล้องกันได้เนื่องจากแรงผลักไฟฟ้าสถิตระหว่างประจุบวก

ผลลัพธ์ของการโต้ตอบทั้งหมดนี้คือการตกผลึกของระบบออร์โธร์ฮอมบิก ทำไมจึงดูดความชื้นและละลายในน้ำได้? คำตอบอยู่ในย่อหน้าเดียวกันด้านบน: พันธะไฮโดรเจน

ปฏิกิริยาเหล่านี้มีหน้าที่ในการดูดซึมน้ำอย่างรวดเร็วจากเกลือปราศจากน้ำเพื่อสร้าง (NH ₄ ) ₂ CO ₃ · H ₂ O) ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของไอออนและส่งผลให้โครงสร้างผลึก

ความอยากรู้เกี่ยวกับโครงสร้าง

เรียบง่ายเหมือน (NH ₄ ) ₂ CO ₃มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงนับไม่ถ้วนโครงสร้างของมันเป็นเรื่องลึกลับที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบที่แท้จริงของของแข็ง โครงสร้างนี้ยังแตกต่างกันไปตามความกดดันที่ส่งผลต่อผลึก

ผู้เขียนบางคนพบว่าไอออนถูกจัดเรียงเป็นโซ่โคพลานาร์ที่มีพันธะไฮโดรเจน (นั่นคือโซ่ที่มีลำดับ NH ₄ ⁺ -CO ₃ ^2– - …) ซึ่งโมเลกุลของน้ำอาจทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อกับโมเลกุลอื่น โซ่.

นอกจากนี้เมื่ออยู่เหนือท้องฟ้าบนโลกผลึกเหล่านี้เป็นอย่างไรในอวกาศหรือสภาวะระหว่างดวงดาว? องค์ประกอบของพวกมันในแง่ของความเสถียรของสายพันธุ์คาร์บอเนตคืออะไร? มีการศึกษาที่ยืนยันถึงเสถียรภาพที่ยิ่งใหญ่ของผลึกเหล่านี้ที่ติดอยู่ในมวลน้ำแข็งของดาวเคราะห์และดาวหาง

สิ่งนี้ช่วยให้พวกมันทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองคาร์บอนไนโตรเจนและไฮโดรเจนซึ่งการได้รับรังสีดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนเป็นวัสดุอินทรีย์เช่นกรดอะมิโน

กล่าวอีกนัยหนึ่งบล็อกแอมโมเนียที่เยือกแข็งเหล่านี้อาจเป็นพาหะของ "วงล้อที่เริ่มเครื่องจักรแห่งชีวิต" ในจักรวาล ด้วยเหตุนี้ความสนใจในสาขาโหราศาสตร์และชีวเคมีจึงเพิ่มมากขึ้น

การประยุกต์ใช้งาน

ใช้เป็นหัวเชื้อเนื่องจากเมื่อถูกความร้อนจะก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และแอมโมเนียม หากคุณต้องการแอมโมเนียมคาร์บอเนตเป็นสารตั้งต้นของผงฟูที่ทันสมัยและสามารถใช้อบคุกกี้และขนมปังแผ่นเรียบได้

อย่างไรก็ตามไม่แนะนำให้อบเค้ก เนื่องจากความหนาของเค้กทำให้ก๊าซแอมโมเนียมติดอยู่ภายในและทำให้เกิดรสชาติที่ไม่พึงประสงค์

ใช้เป็นยาขับเสมหะนั่นคือช่วยบรรเทาอาการไอโดยการทำให้หลอดลมขาดเลือด มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อราซึ่งถูกนำมาใช้ในการเกษตร นอกจากนี้ยังเป็นตัวควบคุมความเป็นกรดที่มีอยู่ในอาหารและใช้ในการสังเคราะห์ยูเรียอินทรีย์ภายใต้สภาวะความดันสูงและของไฮแดนโทอิน

ความเสี่ยง

แอมโมเนียมคาร์บอเนตเป็นพิษสูง ก่อให้เกิดการระคายเคืองอย่างเฉียบพลันของช่องปากในมนุษย์เมื่อสัมผัส

นอกจากนี้หากรับประทานเข้าไปจะทำให้กระเพาะอาหารระคายเคือง พบการกระทำที่คล้ายคลึงกันในดวงตาที่สัมผัสกับแอมโมเนียมคาร์บอเนต

การสูดดมก๊าซจากการสลายตัวของเกลืออาจทำให้จมูกคอและปอดระคายเคืองทำให้เกิดอาการไอและหายใจลำบาก

การได้รับแอมโมเนียมคาร์บอเนตแบบเฉียบพลันของสุนัขที่อดอาหารในปริมาณ 40 มก. / กก. ของน้ำหนักตัวจะทำให้อาเจียนและท้องร่วง แอมโมเนียมคาร์บอเนตในปริมาณที่สูงขึ้น (200 มก. / กก. น้ำหนักตัว) มักเป็นอันตรายถึงชีวิต ความเสียหายของหัวใจระบุว่าเป็นสาเหตุของการเสียชีวิต

หากได้รับความร้อนถึงอุณหภูมิสูงมากและในอากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนจะปล่อยก๊าซ NO _{2 ที่}เป็นพิษออกมา

อ้างอิง

1. PubChem (2018) แอมโมเนียมคาร์บอเนต. สืบค้นเมื่อวันที่ 25 มีนาคม 2018 จาก PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. พอร์ทัลเคมีอินทรีย์ ((2009-2018)) ปฏิกิริยา Bucherer-Bergs สืบค้นเมื่อวันที่ 25 มีนาคม 2018 จากพอร์ทัลเคมีอินทรีย์: www.organic-chemistry.org
3. คิยามะ, เรียว; Yanagimoto, Takao (1951) ปฏิกิริยาเคมีภายใต้ความดันสูงพิเศษ: การสังเคราะห์ยูเรียจากแอมโมเนียมคาร์บอเนตที่เป็นของแข็ง การทบทวนเคมีเชิงกายภาพของญี่ปุ่น, 21: 32-40
4. Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D. , Hernández, ER, Gutmann, MJ, & Sparkes, HA (2014) โครงสร้างพันธะไฮโดรเจนและการขยายตัวทางความร้อนของแอมโมเนียมคาร์บอเนตโมโนไฮเดรต Acta Crystallographica Section B, Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 70 (Pt6), 948–962
5. วิกิพีเดีย (2018) แอมโมเนียมคาร์บอเนต. สืบค้นเมื่อวันที่ 25 มีนาคม 2018 จาก Wikipedia: en.wikipedia.org
6. บริษัท เคมี (2018) บริษัท เคมี สืบค้นเมื่อวันที่ 25 มีนาคม 2018 จาก The Chemical Company: thechemco.com