El carbonat d'amoni és una sal inorgànica de nitrogen, específicament amoniacal, la fórmula química és (NH 4) 2 CO 3. És elaborada mitjançant mètodes de síntesi, entre els quals destaca utilitzar la sublimació d'una barreja de sulfat d'amoni i carbonat de calci: (NH 4) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4) 2 CO 3 (s) + CaSO 4 (s).
Generalment, les sals d'amoni i carbonat de calci són escalfades en un recipient per originar el carbonat d'amoni. El mètode industrial que produeix tones d'aquesta sal consisteix a fer passar diòxid de carboni per una columna d'absorció que conté una solució d'amoni en aigua, realitzant després una destil·lació.
Els vapors que contenen amoni, diòxid de carboni i aigua es condensen per formar els cristalls de carbonat d'amoni: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4) 2 CO 3 (s). En la reacció es produeix àcid carbònic, H 2 CO 3, després de dissoldre el diòxid de carboni en l'aigua, i és aquest àcid qui cedeix els seus dos protons, H +, a dues molècules d'amoníac.
Propietats físiques i químiques
És un sòlid blanc, cristal·lí i incolor, amb fortes olors i sabors amoniacals. Fon a 58 ºC descomponent-se en amoníac, aigua i diòxid de carboni: exactament l'equació química anterior però en sentit contrari.
No obstant això, aquesta descomposició ocorre en dos passos: primer s'allibera una molècula de NH 3, produint bicarbonat d'amoni (NH 4 HCO 3); i segon, si l'escalfament prossegueix, es desproporciona el carbonat alliberant encara més amoníac gasós.
És un sòlid molt soluble en aigua i menys soluble en alcohols. Forma ponts d'hidrogen amb l'aigua, i quan es dissol 5 grams en 100 grams d'aigua, genera una solució bàsica amb un pH al voltant de 8,6.
La seva alta afinitat per l'aigua el fan un sòlid higroscòpic (absorbeix humitat), i per això és difícil trobar-lo en la seva forma anhídrida. De fet, la seva forma monohidratada, (NH 4) 2 CO 3 · H 2 O), és la més comuna de totes i explica com la sal és portadora d'el gas amoníac, causant de l'olor.
En l'aire es descompon per generar bicarbonat d'amoni i carbonat d'amoni (NH 4 NH 2 CO 2).
estructura química
A la imatge superior està il·lustrada l'estructura química de l'carbonat d'amoni. Al mig hi ha l'anió CO 3 2-, el triangle pla amb el centre negre i les esferes vermelles; i als seus dos costats, els cations amonis NH 4 + amb geometries tetraèdriques.
La geometria de l'ió amoni s'explica per la hibridació sp 3 de l'àtom de nitrogen, ordenant els àtoms d'hidrògens (les esferes blanques) al seu voltant en forma d'un tetraedre. Entre els tres ions s'estableixen interaccions per ponts d'hidrogen (H 3 N-H- O-CO 2 2-).
Gràcies a la seva geometria, un sol anió CO 3 2- pot formar fins a tres ponts d'hidrogen; mentre que els cations NH 4 + potser no puguin formar les seves corresponents quatre ponts de hidrogen a causa de les repulsions electrostàtiques entre les seves càrregues positives.
El resultat de totes aquestes interaccions és la cristal·lització d'un sistema ortoròmbic. Per què és tan higroscòpic i soluble en aigua? La resposta està en el mateix paràgraf anterior: els ponts d'hidrogen.
Són aquestes interaccions les responsables de la ràpida absorció d'aigua de la sal anhídrida per formar (NH 4) 2 CO 3 · H 2 O). Això porta com a conseqüència canvis en l'arranjament espacial dels ions, i per tant, en l'estructura cristal·lina.
Curiositats estructurals
Per molt simple que llueixi el (NH 4) 2 CO 3, és tan sensible a infinitat de transformacions que la seva estructura és un misteri sotmès a la composició veritable de l'sòlid. Aquesta estructura també varia d'acord a les pressions que incideixen sobre els vidres.
Alguns autors han trobat que els ions s'ordenen com cadenes coplanars unides per ponts d'hidrogen (és a dir, una cadena amb una seqüència NH 4 + -CO 3 2- -…) en què probablement les molècules d'aigua serveixin com a connectors a altres cadenes.
Encara més, transcendint el cel terrestre, com són aquests cristalls en condicions espacials o interestel·lars? Quines són les seves composicions en termes de les estabilitats de les espècies carbonatades? Hi ha estudis que confirmen la gran estabilitat d'aquests cristalls atrapats en les masses de gel planetàries i dels estels.
Això els permet exercir com a reserves de carboni, nitrogen i hidrogen, els quals, rebent radiacions solars, poden transformar-se en material orgànic com els aminoàcids.
És a dir, aquests gelats blocs amoniacals podrien ser portadors de "la roda que inicia la maquinària de la vida" en el cosmos. Per aquestes raons és creixent el seu interès en el camp de l'astrobiologia i la bioquímica.
usos
És usat com a agent leudante, ja que a l'ésser escalfat produeix diòxid de carboni i gasos d'amoni. El carbonat d'amoni és, si es vol, un precursor dels pols d'enfornar moderns i pot usar-se per coure galetes i bescuits plans.
No obstant això, no és recomanable el seu ús per coure coques. A causa de l'espessor de les coques, els gasos d'amoni queden retinguts a l'interior i produeixen un gust desagradable.
S'usa com expectorant, és a dir, alleuja la tos a l'descongestionar els bronquis. Té acció fungicida, usant-per aquesta raó en l'agricultura. També és un regulador de l'acidesa present en aliments i és utilitzat en les síntesis orgàniques d'urea en condicions d'altes pressions, i de hidantoïnes.
Riscos
El carbonat d'amoni és altament tòxic. Produeix en els éssers humans, una irritació aguda de la cavitat oral a l'posar-se en contacte.
A més, si és ingerit provoca una irritació gàstrica. Una acció semblant és observada en els ulls exposats a l'carbonat d'amoni.
La inhalació dels gasos de la descomposició de la sal, poden irritar el nas, la gola i els pulmons, causants de tos i dificultat respiratòria.
L'exposició aguda de gossos en dejú a l'carbonat d'amoni a una dosi de 40 mg / kg de pes, provoca en ells vòmit i diarrea. Les dosis més elevades de l'carbonat d'amoni (200 mg / kg de pes) solen ser letals. Un dany cardíac és assenyalat com el causant de la mort.
Si s'escalfa a molt altes temperatures i en un aire enriquit amb oxigen, desprèn gasos tòxics de NO 2.
referències
- PubChem. (2018). Ammonium Carbonate. Recuperat el 25 de març de 2018, de PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Organic Chemistry Portal. ((2009-2018)). Bucherer-Bergs Reaction. Recuperat el 25 de març de 2018, d'Organic Chemistry Portal: www.organic-chemistry.org
- Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Chemical reactions under ultra high pressure: urea synthesis from solid ammonium carbonate. The Review of Physical Chemistry of Japan, 21: 32-40
- Fortes, AD, Wood, IG, Alfe, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ, & Sparkes, HA (2014). Structure, hydrogen bonding and thermal expansió of ammonium carbonate monohydrate. Acta Crystallographica Section B, Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 70 (PT6), 948-962.
- Wikipedia. (2018). Ammonium carbonate. Recuperat el 25 de març de 2018, de Wikipedia: en.wikipedia.org
- The Chemical Company. (2018). The Chemical Company. Recuperat el 25 de març de 2018, de The Chemical Company: thechemco.com