Урея - химическо училище
урея
безцветно и без мирис, кристално твърдо вещество [1]
много добре във вода:
урея (Латински и английски урея ), химически въглеродна киселина диамид, е органично съединение, което се произвежда от много живи същества като краен продукт от метаболизма на азотни съединения (напр. аминокиселини) в така наречения цикъл на урея и се екскретира с урината. Чистата урея е бяло, кристално, нетоксично и безвредно за хигиената твърдо вещество, което не бива да се бърка с пикочната киселина.
история
Уреята е синтезирана за първи път през 1828 г. от Фридрих Вьолер чрез взаимодействие на калиев цианат и амониев сулфат. Уреята се счита за първото органично съединение, синтезирано от неорганични суровини.
Това противоречи на широко разпространеното тогава схващане, че органичните вещества основно само от живи същества чрез т.нар "Vis vitalis" (Жизнена сила) може да бъде произведена. Всъщност още през 1824 г. Ф. Вьолер предоставя доказателства, като хидролизира дициан до оксалова киселина, че синтезът на органични молекули не изисква „жизнена сила“. [7]
Физиологично значение
Уреята се образува в метаболизма на протеините и аминокиселините и е едно от веществата, които изискват урина. При бозайниците, костенурките, някои риби и при възрастните земноводни е най-важната форма на екскреция на азота, съдържащ се в протеините.Птиците и повечето влечуги произвеждат вместо това пикочна киселина; Пуголовците, повечето видове риби и други водни животни отделят азот като амоняк.
Амонякът се получава по време на разграждането на аминокиселините и има токсичен ефект върху клетките в съответно високи концентрации. За да се противодейства на увеличаването на концентрацията на амоняк, той се превръща в нетоксична урея чрез урейния цикъл и се екскретира през бъбреците.
Болести като остра или хронична бъбречна недостатъчност, както и нарушена диабетна бъбречна функция, могат да доведат до повишени нива на урея в серума/плазмата (нормална стойност: 10-50 mg/dl).
Нарушения и особености
Високият прием на протеини води до повишени стойности на урея дори при нормална бъбречна функция, което го прави лош бъбречен параметър. В случай на (преди) терминална бъбречна недостатъчност, концентрацията на урея в серума е по-подходяща за оценка на тежестта на уремията, отколкото серумната концентрация на креатинин.
Приложения
Поради високото си съдържание на азот от 46,62%, карбамидът е най-важният азотен тор в световен мащаб.
Уреята също често се използва като фактор на влага в козметиката поради високата си водосвързваща способност. Във фармацията уреята е известна като кератолитик. Това свойство се използва в различни рецепти. Например, той има силно концентриран (40%) ефект в пастите заедно с противогъбично средство (антимикотик) срещу гъбички по ноктите (онихомикоза), при което карбамидът омекотява нокътя, така че заразеното нокътно вещество може да се отстрани парче по парче. Използва се и като овлажнител в мехлемите за борба с атопичната екзема и болестите по лишеите.
Производителите на цигари добавят урея към тютюна, за да може никотинът да се усвои по-добре чрез увеличаване на стойността на рН в белите дробове. Това увеличава ефекта на уж по-леките цигари.
Уреята може да се използва и като заместител на пътната сол, но това не е икономично поради по-високата й цена. Във Виена използването му в това отношение - което води до прекомерно наторяване на почвата - е забранено [8] .
Уреята се използва за намаляване на азотните оксиди в отработените газове от електроцентрали и двигатели с вътрешно горене. Процесът SNCR (селективна некаталитична редукция) се използва в електроцентрали - предимно в по-малки системи. В така наречения SCR процес (селективна каталитична редукция), който се използва в електроцентралите, а все повече и в технологията на превозните средства, урея или амоняк се инжектират в потока на горещите отработени газове. Карбамидът се разлага на амоняк, който намалява азотните оксиди в катализатора надолу по веригата. В автомобилостроенето се използва воден разтвор с 32,5% съдържание на урея, който е известен под търговското наименование AdBlue. Консумацията на разтвор на карбамид е около 2 до 8% от разхода на гориво.
Уреята се добавя към храната като стабилизатор. В ЕС е етикетиран като хранителна добавка E 927b одобрен само за дъвки без добавена захар.
Уреята играе роля на доставчик на протеини в млечните фуражи за говеда.
Добавянето на урея във по-високи концентрации към водни разтвори води до денатурация на протеини, така че карбамидът действа като денатурант или като хаотропно съединение. Малките концентрации на урея обаче могат да имат обратен ефект, а именно да увеличат хидрофобния ефект и по този начин да стабилизират протеиновата структура. [9]
характеристики
Когато се нагрее над точката на топене, карбамидът се кондензира, образувайки биурет, отделяйки амоняк (NH3):
Уреята реагира с ензима уреаза, образувайки въглероден диоксид и амоняк.
Промишлено производство
Карбамидът се произвежда промишлено в големи количества (2004: 127 милиона тона в целия свят) и се използва напр. Б. като азотен тор или като редуктор на NOx в процеса на SNCR. Първият производствен завод е поръчан от BASF през 1922 година. Амониевият карбамат, образуван в реактор с високо налягане в първия етап при 150 бара, след това се разделя термично на карбамид в разложители. Излишният амоняк е използван за направата на амониев сулфат и амониев нитрат като тор. В края на 20-те години процесът се подобрява и излишният амоняк се връща в производствения процес. Различни процеси на общ цикъл се развиват от това. Общото между всички процеси е, че амониевият карбамат, образуван екзотермично в реактор при високо налягане, се превръща ендотермично в карбамид в следващите етапи на разлагане при ниско налягане и излишните газове се връщат в реактора, поради което днес се използват икономични процеси на отстраняване.
В страни с големи запаси от природен газ, които в миналото често са били само факелни, природният газ сега се превръща в карбамид. Това се прави от големи инсталации, които използват природен газ, въздух и вода в процесите на производство на водород → производство на амоняк → синтез на карбамид и накрая карбамид. (Строго погледнато, споменатите изходни материали се превръщат в технологичен газ, състоящ се от H2, N2 и CO2, от който се отстранява CO2. Водородът и азотът след това се превръщат в амоняк. Чистият водород не се среща в тази верига). Само 2/3 от CO2, отделен за производството на амоняк, е свързан с уреята. Карбамидът, който първоначално се получава в разтвор, се превръща в гранули и се продава в торбички или в насипно състояние. Най-големите растения в света произвеждат около 4000 тона карбамид на ден.
$ \ mathrmCOO \ rbrack NH_4> $ Амонякът и въглеродният диоксид реагират екзотермично, образувайки амониев карбамат. $ \ mathrmCOO \ rbrack NH_4 \ longrightarrow H_2NCONH_2 + H_2O> $ Амониевият карбамат реагира ендотермично, образувайки карбамид и вода.
Промишлено използване на карбамид е производството на меламин, който е напр. Б. се обработва с формалдехид до синтетични смоли и карбамид-формалдехидни смоли (карбамидна смола, така наречените UF смоли), z. Б. да се използва за производството на ПДЧ.
Урея като минерал
Уреята е открита през 1973 г. като естествен вторичен минерал в хълма Топин на езерото Разон (Западна Австралия). Той е признат за самостоятелен минерал от Международната минералогична асоциация (IMA). Според систематиката на минералите според Strunz (9-то издание), те са изброени като "Различни органични съединения" под система №. "10.CA.35". Систематиката на минералите според Дана, която също е често срещана в англоговорящите страни, изброява минерала под система №. "50.4.6.1". [10] [11] [12] Уреята кристализира в тетрагоналната кристална система. Развива безцветни до бледожълти или бледокафяви кристали с форма на игла. [13]
Уреята е компонент на урината или екскрементите на птици и прилепи и следователно е компонент в гуано и гуано прилепи (Хироптерит) [14]. Като минерал уреята не е стабилна и може да се образува само при сухи условия.