- Proprietes physiques et chimiques
- Structure chimique
- Curiosités structurelles
- Applications
- Des risques
- Références
Le carbonate d'ammonium est un sel inorganique azoté, ammoniacal spécifiquement, de formule chimique (NH 4) 2 CO 3. Il est réalisé par des méthodes de synthèse, parmi lesquelles se distingue la sublimation d'un mélange de sulfate d'ammonium et de carbonate de calcium: (NH 4) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4) 2 CO 3 (s) + CaSO 4 (s).
En général, les sels de carbonate d'ammonium et de calcium sont chauffés dans un récipient pour produire le carbonate d'ammonium. La méthode industrielle qui produit des tonnes de ce sel consiste à faire passer du dioxyde de carbone dans une colonne d'absorption contenant une solution d'ammonium dans l'eau, suivi d'une distillation.
Les vapeurs contenant de l'ammoniac, du dioxyde de carbone et de l'eau se condensent pour former des cristaux de carbonate d'ammonium: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4) 2 CO 3 (s). Dans la réaction, de l'acide carbonique, H 2 CO 3, est produit après dissolution du dioxyde de carbone dans l'eau, et c'est cet acide qui cède ses deux protons, H +, à deux molécules d'ammoniac.
Proprietes physiques et chimiques
C'est un solide blanc, cristallin et incolore avec de fortes odeurs et saveurs d'ammoniaque. Il fond à 58 ° C, se décomposant en ammoniac, eau et dioxyde de carbone: exactement l'équation chimique précédente mais dans la direction opposée.
Cependant, cette décomposition se produit en deux étapes: d'abord une molécule de NH 3 est libérée, produisant du bicarbonate d'ammonium (NH 4 HCO 3); et deuxièmement, si le chauffage continue, le carbonate est disproportionné et libère encore plus d'ammoniac gazeux.
C'est un solide très soluble dans l'eau et moins soluble dans les alcools. Il forme des liaisons hydrogène avec l'eau et lorsque 5 grammes sont dissous dans 100 grammes d'eau, il génère une solution basique avec un pH d'environ 8,6.
Sa forte affinité pour l'eau en fait un solide hygroscopique (absorbe l'humidité), et il est donc difficile de le trouver sous sa forme anhydre. En fait, sa forme monohydratée, (NH 4) 2 CO 3 · H 2 O), est la plus courante de toutes et explique comment le sel transporte le gaz ammoniac, ce qui provoque des odeurs.
Dans l'air, il se décompose pour générer du bicarbonate d'ammonium et du carbonate d'ammonium (NH 4 NH 2 CO 2).
Structure chimique
L'image du haut illustre la structure chimique du carbonate d'ammonium. Au milieu se trouve l'anion CO 3 2–, le triangle plat avec un centre noir et des sphères rouges; et sur ses deux faces, les cations ammonium NH 4 + à géométries tétraédriques.
La géométrie de l'ion ammonium est expliquée par l'hybridation sp 3 de l'atome d'azote, en disposant les atomes d'hydrogène (les sphères blanches) autour de lui sous la forme d'un tétraèdre. Parmi les trois ions, les interactions sont établies par des liaisons hydrogène (H 3 N- H -O-CO 2 2–).
Grâce à sa géométrie, un seul anion CO 3 2– peut former jusqu'à trois liaisons hydrogène; tandis que les cations NH 4 + peuvent ne pas être capables de former leurs quatre liaisons hydrogène correspondantes en raison de répulsions électrostatiques entre leurs charges positives.
Le résultat de toutes ces interactions est la cristallisation d'un système orthorhombique. Pourquoi est-il si hygroscopique et soluble dans l'eau? La réponse est dans le même paragraphe ci-dessus: les liaisons hydrogène.
Ces interactions sont responsables de l'absorption rapide de l'eau du sel anhydre pour former (NH 4) 2 CO 3 · H 2 O). Cela entraîne des changements dans la disposition spatiale des ions et, par conséquent, dans la structure cristalline.
Curiosités structurelles
Aussi simple que cela puisse paraître (NH 4) 2 CO 3, il est si sensible à d'innombrables transformations que sa structure est un mystère sujet à la véritable composition du solide. Cette structure varie également en fonction des pressions qui affectent les cristaux.
Certains auteurs ont découvert que les ions sont disposés sous forme de chaînes coplanaires liées à l'hydrogène (c'est-à-dire une chaîne avec une séquence NH 4 + -CO 3 2– -…) dans lesquelles les molécules d'eau servent probablement de liaisons aux autres. chaînes.
De plus, transcendant le ciel terrestre, à quoi ressemblent ces cristaux dans l'espace ou dans des conditions interstellaires? Quelles sont leurs compositions en termes de stabilité des espèces carbonates? Il existe des études qui confirment la grande stabilité de ces cristaux piégés dans les masses de glace planétaires et les comètes.
Cela leur permet d'agir comme des réserves de carbone, d'azote et d'hydrogène, qui, recevant le rayonnement solaire, peuvent être transformées en matière organique comme les acides aminés.
En d'autres termes, ces blocs d'ammoniac congelés pourraient être porteurs de «la roue qui met en marche les rouages de la vie» dans le cosmos. Pour ces raisons, son intérêt pour le domaine de l'astrobiologie et de la biochimie grandit.
Applications
Il est utilisé comme agent levant, car lorsqu'il est chauffé, il produit du dioxyde de carbone et des gaz d'ammonium. Le carbonate d'ammonium est, si vous voulez, un précurseur des poudres de cuisson modernes et peut être utilisé pour cuire des biscuits et des pains plats.
Cependant, il n'est pas recommandé pour la cuisson des gâteaux. En raison de l'épaisseur des gâteaux, les gaz d'ammonium sont emprisonnés à l'intérieur et produisent un goût désagréable.
Il est utilisé comme expectorant, c'est-à-dire qu'il soulage la toux en décongestionnant les bronches. Il a une action fongicide, étant utilisé pour cette raison dans l'agriculture. C'est également un régulateur de l'acidité présente dans les aliments et est utilisé dans la synthèse organique de l'urée sous haute pression et des hydantoïnes.
Des risques
Le carbonate d'ammonium est hautement toxique. Produit une irritation aiguë de la cavité buccale chez l'homme au contact.
De plus, s'il est ingéré, il provoque une irritation gastrique. Une action similaire est observée dans les yeux exposés au carbonate d'ammonium.
L'inhalation des gaz issus de la décomposition du sel peut irriter le nez, la gorge et les poumons, provoquant une toux et une détresse respiratoire.
L'exposition aiguë des chiens à jeun au carbonate d'ammonium à une dose de 40 mg / kg de poids corporel provoque des vomissements et de la diarrhée. Des doses plus élevées de carbonate d'ammonium (200 mg / kg de poids corporel) sont souvent mortelles. Une lésion cardiaque est indiquée comme la cause du décès.
S'il est chauffé à des températures très élevées et dans de l'air enrichi en oxygène, il libère des gaz NO 2 toxiques.
Références
- PubChem. (2018). Carbonate d'ammonium. Extrait le 25 mars 2018 de PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Portail de la chimie organique. ((2009-2018)). Réaction de Bucherer-Bergs. Récupéré le 25 mars 2018 sur le portail de la chimie organique: www.organic-chemistry.org
- Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Réactions chimiques sous ultra haute pression: synthèse d'urée à partir de carbonate d'ammonium solide. La revue de chimie physique du Japon, 21: 32-40
- Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ et Sparkes, HA (2014). Structure, liaison hydrogène et dilatation thermique du carbonate d'ammonium monohydraté. Acta Crystallographica Section B, Sciences structurales, génie cristallin et matériaux, 70 (Pt6), 948–962.
- Wikipédia. (2018). Carbonate d'ammonium. Récupéré le 25 mars 2018 de Wikipedia: en.wikipedia.org
- La société chimique. (2018). La société chimique. Extrait le 25 mars 2018 de The Chemical Company: thechemco.com