Сечовина - хімічна школа
сечовина
безбарвна і без запаху, кристалічна тверда речовина [1]
дуже добре у воді:
сечовина (Латинська та англійська сечовина ), хімічно вуглекислий діамід, - це органічна сполука, яка виробляється багатьма живими істотами як кінцевий продукт метаболізму сполук азоту (наприклад, амінокислот) у так званому циклі сечовини та виводиться із сечею. Чиста сечовина - це біла, кристалічна, нетоксична та гігієнічно нешкідлива тверда речовина, яку не слід плутати з сечовою кислотою.
історія
Вперше карбамід був синтезований у 1828 р. Фрідріхом Велером шляхом взаємодії ціанату калію та сульфату амонію. Сечовина вважається першою органічною сполукою, яка синтезується з неорганічної сировини.
Це суперечило поширеному на той час уявленню, що органічні речовини в основному лише з живих істот через т. Зв "Vis vitalis" (Життєва сила) може бути створена. Власне кажучи, ще у 1824 р. Ф. Велер продемонстрував гідролізом диціану до щавлевої кислоти, що синтез органічних молекул не вимагає "життєвої сили". [7]
Фізіологічне значення
Сечовина утворюється в білковому та амінокислотному обміні і є однією з речовин, що потребують сечі. У ссавців, черепах, деяких риб, а у дорослих земноводних це найважливіша форма виведення азоту, що міститься в білках. Натомість птахи та більшість рептилій виробляють сечову кислоту; Пуголовки, більшість видів риб та інші водні тварини виділяють азот у вигляді аміаку.
Аміак утворюється під час розщеплення амінокислот і надає токсичну дію на клітини у відповідно високих концентраціях. Щоб протидіяти збільшенню концентрації аміаку, він перетворюється в нетоксичну сечовину через цикл сечовини і виводиться через нирки.
Такі захворювання, як гостра або хронічна ниркова недостатність, а також порушення діабетичної функції нирок можуть призвести до підвищення рівня сечовини в сироватці/плазмі (нормальне значення: 10-50 мг/дл).
Порушення та особливості
Навіть при нормальній роботі нирок, надмірне споживання білка призводить до підвищення рівня сечовини, що робить його низьким показником нирок. При (до) кінцевій нирковій недостатності концентрація сечовини в сироватці крові більше підходить для оцінки тяжкості уремії, ніж концентрація креатиніну в сироватці крові.
Програми
Завдяки високому вмісту азоту в 46,62%, сечовина є найважливішим азотним добривом у всьому світі.
Сечовина також часто використовується як фактор вологи в косметиці через її високу водозв’язуючу здатність. У фармації сечовина відома як кератолітик. Ця властивість використовується в різних рецептах. Наприклад, він має висококонцентрований (40%) ефект у пастах разом з протигрибковим засобом (антимікотиком) проти грибка нігтів (оніхомікоз), завдяки чому сечовина пом’якшує ніготь, завдяки чому заражену нігтьову речовину можна видалити поштучно. Він також використовується як зволожуючий крем у мазях для боротьби з атопічною екземою та хворобами лишайників.
Виробники сигарет додають сечовину в тютюн, щоб нікотин міг краще засвоюватися, збільшуючи значення рН в легенях. Це збільшує ефект нібито легших сигарет.
Сечовину також можна використовувати як замінник дорожньої солі, але це не економічно через її вищу ціну. У Відні його використання в цьому відношенні - що призводить до надмірного удобрення ґрунту - заборонено [8] .
Сечовина використовується для відновлення оксидів азоту у відпрацьованих газах електростанцій та двигунів внутрішнього згоряння. Процес SNCR (селективне некаталітичне відновлення) використовується на електростанціях - в першу чергу в менших системах. У так званому процесі SCR (селективне каталітичне відновлення), який застосовується на електростанціях, а дедалі більше і в транспортних технологіях, сечовина або аміак впорскується в гарячий потік відпрацьованих газів. Сечовина розкладається на аміак, який відновлює оксиди азоту в подальшому каталітичному нейтралізаторі. В автомобільній техніці використовують водний розчин із вмістом сечовини 32,5%, який відомий під торговою назвою AdBlue. Витрата розчину сечовини становить приблизно від 2 до 8% від споживання палива.
Сечовина додається в їжу як стабілізатор. В ЄС його позначають як харчову добавку E 927b схвалено лише для жувальної гумки без додавання цукру.
Сечовина відіграє роль постачальника білка у молочних кормах для худоби.
Додавання сечовини у вищих концентраціях до водних розчинів призводить до денатурації білків; отже, сечовина діє як денатурант або як хаотропна сполука. Однак невеликі концентрації сечовини можуть мати протилежний ефект, а саме посилити гідрофобний ефект і, таким чином, стабілізувати структуру білка. [9]
характеристики
При нагріванні вище температури плавлення сечовина конденсується з утворенням біурету, розщеплюючи аміак (NH3):
Сечовина реагує з ферментом уреазою, утворюючи вуглекислий газ та аміак.
Промислове виробництво
Сечовина виробляється промислово у великих кількостях (2004: 127 млн. Т у всьому світі) і використовується, наприклад Б. як азотне добриво або як відновник NOx у процесі SNCR. Перший завод був замовлений BASF у 1922 році. Потім карбамат амонію, утворений в реакторі високого тиску на першому етапі при 150 бар, був термічно розщеплений на сечовину в розкладачах. Надлишок аміаку використовувався для отримання сульфату амонію та нітрату амонію як добрива. Наприкінці 1920-х років процес вдосконалили, а надлишок аміаку повернули у виробничий процес. З цього розвивалися різні процеси загального циклу. Загальним для всіх процесів є те, що екзотермічно утворений в реакторі при високому тиску карбамат амонію ендотермічно перетворюється в сечовину на наступних стадіях розкладання при низькому тиску, а надлишкові гази повертаються в реактор, саме тому сьогодні застосовуються економічні процеси відпарювання.
У країнах з великими запасами природного газу, які в минулому часто просто спалювались, природний газ зараз перетворюється на сечовину. Це роблять великі заводи, які використовують природний газ, повітря і воду в процесі виробництва водню → виробництво аміаку → синтез сечовини і, нарешті, сечовини. (Власне кажучи, згадані вихідні речовини перетворюються на технологічний газ, що складається з H2, N2 та CO2, з якого видаляється CO2. Потім водень та азот перетворюються на аміак. Чистий водень у цьому ланцюгу не зустрічається). Лише 2/3 СО2, виділеного для виробництва аміаку, пов'язане сечовиною. Сечовина, яку спочатку отримують у розчині, перетворюється на гранули і продається в пакетах або в розсипі. Найбільші заводи у світі виробляють близько 4000 тон сечовини на добу.
$ \ mathrmCOO \ rbrack NH_4> $ Аміак і вуглекислий газ екзотермічно реагують з утворенням карбамату амонію. $ \ mathrmCOO \ rbrack NH_4 \ longrightarrow H_2NCONH_2 + H_2O> $ Карбамат амонію реагує ендотермічно з утворенням сечовини та води.
Промислове використання сечовини - це виробництво меламіну, який є, наприклад, Б. переробляється формальдегідом до синтетичних смол і карбамідоформальдегідними смолами (карбамідна смола, так звані UF-смоли), z. Б. використовувати для виробництва ДСП.
Сечовина як мінерал
Сечовина була знайдена в 1973 році як природний вторинний мінерал на пагорбі Топпін на озері Расон (Західна Австралія). Міжнародна мінералогічна асоціація (ІМА) визнала його самостійним мінералом. Відповідно до систематики корисних копалин за даними Strunz (9-е видання), вони зазначені як "Різні органічні сполуки" за системою №. "10.CA.35". Систематика мінералів згідно Дани, яка також поширена в англомовних країнах, перераховує мінерал за системою №. "50.4.6.1". [10] [11] [12] Сечовина кристалізується в тетрагональній кристалічній системі. Він розвиває безбарвні до блідо-жовтих або блідо-коричневих кристалів у формі голки. [13]
Сечовина є компонентом сечі або екскрементів птахів і кажанів, а тому є компонентом гуано та гуано кажанів (Хіроптерит) [14]. Як мінерал сечовина не є стабільною і може утворюватися лише в посушливих умовах.