Propriedades, Estrutura, Usos e Riscos do Carbonato de Amônio

O carbonato de amônio é um sal de nitrogênio inorgânico, especificamente amoniacal, cuja fórmula química é (NH₄)₂CO₃. É elaborado por métodos de síntese, dentre os quais vale citar o uso de sublimação de uma mistura de sulfato de amônio e carbonato de cálcio: (NH₄)₂SO₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(s)

Geralmente, os sais de amónio e carbonato de cálcio são aquecidos num recipiente para originar o carbonato de amónio. O método industrial que produz toneladas desse sal é passar o dióxido de carbono através de uma coluna de absorção contendo uma solução de amônia em água, seguida de destilação.

Vapores contendo amônio, dióxido de carbono e água condensam para formar cristais de carbonato de amônia: 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g) → (NH₄)₂CO₃(s) O ácido carbônico é produzido na reação, H₂CO₃, depois que o dióxido de carbono se dissolve na água, e é esse ácido que desiste de seus dois prótons, H⁺, para duas moléculas de amônia.

Índice

• 1 Propriedades físicas e químicas
• 2 estrutura química
  • 2.1 Curiosidades Estruturais
• 3 usos
• 4 Riscos
• 5 referências

Propriedades físicas e químicas

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

No entanto, esta decomposição ocorre em duas etapas: primeiro uma molécula de NH é liberada₃, produzindo bicarbonato de amônio (NH₄HCO₃); e segundo, se o aquecimento continuar, o carbonato estará desproporcionalmente liberando ainda mais amônia gasosa.

É um sólido muito solúvel em água e menos solúvel em álcoois. Forma pontes de hidrogênio com água e, ao dissolver 5 gramas em 100 gramas de água, gera uma solução básica com pH em torno de 8,6.

Sua alta afinidade pela água faz com que seja um sólido higroscópico (absorve umidade), e é por isso que é difícil encontrá-lo em sua forma anidra. De fato, sua forma mono-hidratada, (NH₄)₂CO₃· H₂O), é o mais comum de todos e explica como o sal é o portador do gás de amônia, que causa odor.

No ar, ele se decompõe para gerar bicarbonato de amônio e carbonato de amônio (NH₄NH₂CO₂).

Estrutura química

A estrutura química do carbonato de amônio é ilustrada na imagem superior. No meio está o ânion CO₃^2-o triângulo plano com o centro preto e as esferas vermelhas; e em ambos os lados, os cátions NH de amônio₄⁺ com geometrias tetraédricas.

A geometria do íon amônio é explicada pela hibridização sp³ do átomo de nitrogênio, ordenando os átomos de hidrogênio (as esferas brancas) em torno dele na forma de um tetraedro. Interações são estabelecidas entre os três íons por pontes de hidrogênio (H₃N-H-O-CO₂^2-).

Graças à sua geometria, um único ânion CO₃^2- pode formar até três pontes de hidrogênio; enquanto os cátions NH₄⁺ talvez eles não possam formar suas quatro pontes de hidrogênio correspondentes por causa das 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.

Essas interações são responsáveis ​​pela rápida absorção da água do sal anidro para formar (NH₄)₂CO₃· H₂O) Isso resulta em mudanças no arranjo espacial dos íons e, portanto, na estrutura cristalina.

Curiosidades Estruturais

Tão simples quanto parece (NH₄)₂CO₃É tão sensível a infinitas transformações que sua estrutura é um mistério sujeito à 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 NH).₄⁺-CO₃^2-- ...) em que as moléculas de água são susceptíveis de servir como conectores para outras cadeias.

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

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 gelados de amônia poderiam ser portadores da "roda que inicia a maquinaria da vida" no cosmos. Por estas 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 amônia. O carbonato de amônio é, se preferir, um precursor dos pós de cozimento modernos e pode ser usado para assar biscoitos e bolachas.

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

É usado como expectorante, isto é, alivia a tosse ao descongestionar os brônquios. Tem ação fungicida, sendo utilizada por este motivo na agricultura. É também um regulador da acidez presente nos alimentos e é usado na síntese orgânica de uréia sob condições de alta pressão e hidantoínas.

Riscos

O carbonato de amônio é altamente tóxico. Produz nos seres humanos uma irritação aguda da cavidade bucal ao se colocar em contato.

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

A inalação de gases de decomposição do sal pode irritar o nariz, a garganta e os pulmões, causando tosse e dificuldade respiratória.

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

Se for aquecido a temperaturas muito altas e num ar enriquecido com oxigénio, liberta gases NO. Tóxicos.₂.

Referências

1. PubChem. (2018) Carbonato De Amônio. Obtido em 25 de março de 2018, pela 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 Portal de Química Orgânica: 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. A revisão da química física do Japão, 21: 32-40
4. Fortes, A. D., Wood, I. G., Alfè, D., Hernandez, E.R., Gutmann, M. J., & Sparkes, H. A. (2014). Estrutura, ligação de hidrogênio e expansão térmica do mono-hidrato de carbonato de amônio.Acta Crystallographica Seção B, Ciências Estruturais, Engenharia de Cristal e Materiais, 70(Pt6), 948-962.
5. Wikipédia. (2018) Carbonato de amônio. Obtido em 25 de março de 2018, da Wikipedia: en.wikipedia.org
6. A companhia química. (2018) The Chemical Company. Retirado em 25 de março de 2018, da The Chemical Company: thechemco.com