Carbonato de amônio: propriedades, estrutura, usos e riscos

O carbonato de amónio é um sal de azoto inorgânico, amoniacal especificamente, a fórmula química (NH 4 ) 2 CO 3 . É feita por métodos de síntese, entre os quais se destaca a sublimação de uma mistura de sulfato de amônio e carbonato de cálcio: (NH 4 ) 2 SO 4 (s) + CaCO 3 (s) => (NH 4 ) 2 CO 3 (s) + CaSO 4 (s).

Geralmente, os sais de amônio e carbonato de cálcio são aquecidos em um recipiente para originar o carbonato de amônio. O método industrial que produz toneladas desse sal é passar o dióxido de carbono através de uma coluna de absorção que contém uma solução de amônia na água e depois destilar.

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Os vapores contendo amónio, dióxido de carbono e água são condensados para formar cristais de carbonato de amónio: 2NH 3 (g) + H 2 O (l) + CO 2 (g) → (NH 4 ) 2 CO 3 (s ) Na reacção do ácido carbónico ocorre H 2 CO 3 , depois de dissolver o dióxido de carbono em água, e este ácido é que cede dois protões, H + , duas moléculas de amoníaco.

Propriedades físicas e químicas

É um sólido branco, cristalino e incolor, com odores fortes e sabores amoniacais. Derrete a 58 ° C, decompondo-se em amônia, água e dióxido de carbono: exatamente a equação química acima, mas na direção oposta.

No entanto, esta decomposição ocorre em duas etapas: a primeira molécula é libertado NH 3 a produção de bicarbonato de amónio (NH 4 HCO 3 ); e segundo, se o aquecimento continuar, o carbonato é desproporcional, liberando ainda mais amônia gasosa.

É um sólido muito solúvel em água e menos solúvel em álcoois. Ele forma ligações de hidrogênio com a água e, quando dissolve 5 gramas em 100 gramas de água, gera uma solução básica com um pH em torno de 8,6.

Sua alta afinidade com a água faz com que seja um sólido higroscópico (absorve a umidade), e é por isso que é difícil encontrá-lo em sua forma anidra. Na verdade, a sua forma mono-hidratado, (NH 4 ) 2 CO 3 .H 2 O), é o mais comum de todos e explica como o sal é um transportador de gás amoníaco fazendo com que o odor.

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No ar, decompõe-se para gerar bicarbonato de amônio e carbonato de amônio (NH 4 NH 2 CO 2 ).

Estrutura quimica

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A estrutura química do carbonato de amônio é ilustrada na imagem acima. No meio está o ânion CO 3 2– , o triângulo plano com o centro preto e as esferas vermelhas; e dois lados, a catiões de amónio NH 4 + com geometria tetraédrica.

A geometria do ião de amónio é explicado por hibridação sp 3 átomo de azoto de encomendar os átomos de hidrogénio (cerca de áreas brancas) como um tetraedro. Entre os três íons, as interações da ponte de hidrogênio são estabelecidas (H 3 N-H— O-CO 2 2– ).

Graças à sua geometria, um único ânion de CO 3 2 – pode formar até três ligações de hidrogênio; enquanto os cátions NH 4 + podem não ser capazes de formar suas quatro ligações de hidrogênio correspondentes devido a repulsões eletrostáticas entre suas cargas positivas.

O resultado de todas essas interações é a cristalização de um sistema ortorrômbico. Por que é tão higroscópico e solúvel em água? A resposta está no mesmo parágrafo acima: pontes de hidrogênio.

Estas interacções são responsáveis para a rápida absorção de água a partir do sal anidro de modo a formar (NH 4 ) 2 CO 3 .H 2 O). Isso resulta em mudanças no arranjo espacial dos íons e, consequentemente, na estrutura cristalina.

Curiosidades estruturais

No entanto simples olhar para o (NH 4 ) 2 CO 3 , é tão sensível às numerosas transformações que a sua estrutura é submetida a um mistério a verdadeira composição do sólido. Essa estrutura também varia de acordo com as pressões que afetam os cristais.

Alguns autores descobriram que os íons são ordenados como cadeias coplanares ligadas por ligações de hidrogênio (isto é, uma cadeia com uma sequência de NH 4 + – CO 3 2 – – …) na qual as moléculas de água provavelmente servirão como conectores a outras correntes

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Ainda mais, transcendendo o céu terrestre, como estão esses cristais em condições espaciais ou interestelares? Quais são suas composições em termos de estabilidade das espécies carbonatadas? Existem estudos que confirmam a grande estabilidade desses cristais presos em massas e cometas planetárias de gelo.

Isso permite que funcionem como reservas de carbono, nitrogênio e hidrogênio, que, recebendo radiação solar, podem ser transformadas em material orgânico, como aminoácidos.

Ou seja, esses blocos de amônia congelados podem ser portadores da “roda que inicia as máquinas da vida” no cosmos. Por essas razões, seu interesse no campo da astrobiologia e bioquímica está crescendo.

Usos

É utilizado como agente de fermentação, pois quando aquecido produz dióxido de carbono e gases de amônio. O carbonato de amônio é, se desejado, um precursor dos pós de cozimento modernos e pode ser usado para assar biscoitos e bolos planos.

No entanto, seu uso para assar bolos não é recomendado. Devido à espessura dos bolos, os gases de amônio são retidos no interior e produzem um sabor desagradável.

É usado como expectorante, ou seja, alivia a tosse descongestionando os brônquios. Possui ação fungicida, sendo utilizado por esse motivo na agricultura. É também um regulador da acidez presente nos alimentos e é usado na síntese de uréia orgânica sob condições de alta pressão e hidantoína.

Riscos

O carbonato de amônio é altamente tóxico. Produz em humanos uma irritação aguda da cavidade oral em contato.

Além disso, se ingerido causa irritação gástrica. Uma ação semelhante é observada nos olhos expostos ao carbonato de amônio.

A inalação de gases de decomposição de sal pode irritar o nariz, garganta e pulmões, causando tosse e desconforto respiratório.

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A exposição aguda de cães em jejum ao carbonato de amônio na dose de 40 mg / kg, causa vômitos e diarréia. As doses mais altas de carbonato de amônio (200 mg / kg de peso) são geralmente letais. O dano cardíaco é indicado como a causa da morte.

Se aquecido a temperaturas muito altas e em um ar enriquecido com oxigênio, libera gases tóxicos de NO 2 .

Referências

  1. PubChem (2018). Carbonato de amônio Retirado em 25 de março de 2018, do PubChem: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Portal de Química Orgânica. ((2009-2018)). Reação de Bucherer-Bergs . Retirado em 25 de março de 2018, do Organic Chemistry Portal: www.organic-chemistry.org
  3. Kiyama, Ryo; Yanagimoto, Takao (1951) Reações químicas sob pressão ultra alta: síntese de uréia a partir de carbonato de amônio sólido. The Review of Physical Chemistry of Japan, 21: 32-40
  4. Fortes, AD, Wood, IG, Alfè, D., Hernández, ER, Gutmann, MJ e Sparkes, HA (2014). Estrutura, ligação de hidrogênio e expansão térmica do carbonato de amônio monohidratado.Acta Crystallographica Seção B, Ciências Estruturais, Engenharia e Materiais de Cristal , 70 (Pt6), 948-962.
  5. Wikipedia (2018). Carbonato de amônio Recuperado em 25 de março de 2018, da Wikipedia: en.wikipedia.org
  6. The Chemical Company (2018). A Companhia Química . Recuperado em 25 de março de 2018, de The Chemical Company: thechemco.com

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