Karbamid

Karbamid — sidik cövhəri, karbon turşusunun diamidi. Rəngsiz, iysiz, kristallik maddədir.Formulu dəyişkən oldugundan-Hiqroskopikdir. Suda, etanolda, maye ammonyakda asan həll olur. Qeyri-polyar həlledicilərdə (alkanlar, xloro-form) həll olmur.

Karbamid
Ümumi
Sistematik adı	Karbamid
Ənənəvi adı	Sidik cövhəri
Kimyəvi formulu	(NH2)2CO
Molyar kütlə	60.07 q/mol
Fiziki xassələri
Sıxlıq	1,32 q/sm³
Termik xüsusiyyətlər
Ərimə nöqtəsi	132.7 °S
Qaynama nöqtəsi	174 °C
Kimyəvi xassələri
Turşunun dissosasiya sabiti $pK_{a}$	0,18
Təsnifatı
CAS-da qeyd. nöm.	57-13-6
PubChem	1176
RTECS	YR6250000
ChEBI	16199, 48376
ChemSpider	1143

Alınması

Fransız kimyaçısı İ.Ruell tərəfindən 1773-cü ildə kəşf edilmiş, 1818-ci ildə ingilis həkim və kimyaçı W.Praut karbamidi identifikasiya etmişdir. Karbamidin ilk dəfə sintezini 1828-ci ildə alman kimyaçısı F.Völer ammonium sianatı NH₄NCO qızdırmaqla aparmışdır. Qeyri-üzvi maddələrdən üzvi maddənin (sidik cövhərinin) alınması vitalizm nəzəriyyəsinə ilk dəfə zərbə oldu. Sənayedə karbamid karbonoksidin yüksək təzyiq (p 200atm) və temperatur (130-140ºC) şəraitində ammonyakla reaksiyasından alınır:

• CO₂+ 2NH₃ → CO(NH₂)₂ + H₂O

Karbamidin bu üsulla alınması 1870-ci ildə A.Bazarov tərəfindən təklif edilmişdir. Tərkibində 46% azot olan karbamid sənayedə qranul şəklində istehsal olunur.

Kimyəvi xassələri

Karbamid bəzi maddələrlə kompleks birləşmələr əmələ gətirir, məsələn hidrogen peroksidlə CO(NH₂)₂∙ H₂O₂. Doymuş normal karbohidro-genlərlə karbamidin kompleksəmələgətirməsi sənayedə neftlərin parafinsizləşdirilməsində tətbiq olunur.

Tətbiqi

Karbamid azotla ən çox zəngin olan gübrədir. Torpağa verilən karbamid yaxşı həll olur və 2-3 gün ərzində aerob urobakteriyaları tərəfindən ammonium karbonata çevrilir.

• CO(NH₂)₂ + H₂O → (NH₄)₂CO₃

Ammonium karbonat hidrolizə uğrayaraq ammonium bikarbonat və ammonyakın suda məhlulunu (NH₄OH) əmələ gətirir. Əmələ gələn ammonyak TUK(torpağın uducu kompleksi) tərəfindən udulur və tədricən bitki tərəfindən mənimsənilir.

Karbamid əsasında dərman maddələri, karbamid qətranları, plastik kütlələr, sürtkü yağlarının keyfiyyətini yaxşılaşdıran aşqarlar, bəzi boya maddələri istehsal olunur.

Fiziki xassələri

Tetraqonal sinqoniyalı kristallik qəfəsə malik (а = 0,566 nm, b = 0,4712 nm, c= 2) qoxusuz kristallik birməşmədir. Polyar həlledicilərdə yaxşı həll olur (su, maye ammonyak ve s.), lakin həlledicinin polyarlığı aşağı düşdükdə karbamidin həll olması azalır. Qeyri polyar həlledicilərdə karbamid həll olmur (alkanlar, xloroform). 100 q həlledicidə həll olan karbamidin miqdarı (q): suda — 40 (0 °C), 45 (10 °C), 51,83 (20 °C), 57,2 (30 °C), 63,8 (40 °C), 67,2(50 °C), 71,9 (60 °C), 79 (80 °C), 88 (100 °C); maye ammonyakda — 49,2 (20 °C, 709 kPа), 90 (100 °C, 1267 kPа); metanolda — 22 (20 °C); etanolda— 5,4 (20 °C); izopropanolda — 2,6 (20 °C); izobutanolda — 6,2 (20 °C); etilasetatda — 0,08 (25 °C);

Nukleofillik

Karbamid molekulundakı hər iki azot atomu nukleofildirlər, güclü turşularla duz əmələ gətirirlər. Karbamid hallogenləşmə reaksiyası zamanı N-hallogentörəmələr əmələ gətirir. Alkilləşmə reaksiyası zamanı N-alkilkarbamidlər (RNHCONH₂), aldehidlərlə isə qarşılıqlı təsir zamanı 1-aminospirtlərin törəmələri RC(OH)NHCONH₂ əmələ gəlir. Sərt şəraitdə karbamid karbon turşularının xloranhidridi ilə ureidlər (N-asilkarbamid) əmələ gətirir. Karbamid bikarbon turşuları və onların törəmələri ilə qarşılıqlı təsiri zamanı tsiklik ureidlər əmələ gətirir və bu tip reaksiya məhsulları heterotsiklik birləşmələrin sintezində geniş istifadə olunur. Oksalat turşusu ilə reaksiya zamanı paraban turşusu, efirlərlə reaksiya zamanı barbituratların törəmələri sintez edilir, bunlar isə öz növbəsində yuxu gətirici preparat kimi istifadə olunur. Sulu məhlulda ammonyak və karbon dioksid əmələ gətirərək karbamid hidrolizə uğrayır, bu isə onu mineral gübrə kimi istifadəsinə zəmin yaradır.

Elektrofillik

Karbamid molekulundakı kabonil qrupunun karbon atomu zəif elektrofil xassəyə malikdir, lakin spirtlər karbamiddən ammonyakı çıxardaraq uretanlar əmələ gətirir. H₂NCONH₂ + ROH → H₂NCOOR + NH₃ Bu tip reaksiyalara karbamidin ammonyakla qarşılıqlı təsir zamanı alkilkarbamidin əmələ gəlmə reaksiyası da aiddir. RNH₂ + H₂NCONH₂ → RNHCONH₂ + NH₃ Karbamidin hidrogen peroksidlə reaksiyasından CO(NH₂)₂-H₂O₂ kompleks birləşmə sintez edilir, bu isə öz növbəsində istifadədə rahat və təhlükəsiz olan “quru” hidrogen peroksid (hidroperit) kimi istifadə edilir. Karbamidin n-alkanlarla kompleksi neftin deparafinləşməsində tətbiq edilir. Karbamid xolin xloridlə, sink xloridlə və s. maddələrlə dərin evtektik məhlullar əmələ gətirir. Bu cür qarışıqların ərimə temperaturu başlanğıc maddələrinkindən nəzərə çarpacaq qədər aşağıdır.

Bioloji əhəmiyyəti

Nitrokarbamidin törəmələri farmakalogiyada şiş əleyhinə dərman vasitəsi kimi istifadə edilir. Karbamidin (moçevinanın) analizi qanın biokimyəvi analizinə daxildir. Normalar: 14 yaşına qədər uşaqlar- 1.8-6.4 mmol/l 60 yaşa qədər -2.5-8.32 mmol/l 60 yaşdan yuxarı- 2.9-7.5 mmol/l

Sənayedə alınması və tətbiqi

Karbamid istehsal edən ilk sənaye qurğuları XX əsrin əvvələrində Almaniyada, Fransada və ABŞ-da yaradılmışdır. Hər il dünyada təxminən 100 milyon ton karbamid istehsal edilir.

Sənayedə karbamidi Bazarov reaksiyası əsasında ammonyak və karbon dioksiddən 130-140 °C qızdırmaqla alırlar. 2NH₃ + CO₂ → H₂NCONH₂ + H₂O Karbamid kənd təsərrüfatının müxtəlif sahələrində uzun müddət müvəffəqiyyətlə yoxlanılmış azot tərkibli gübrədir. Onun tərkibində başqa gübrələrlə müqayisədə daha çox azot (46,2%) var ki, bu da karbamidin müxtəlif növ torpaqlar və bitkilər üçün ekonomik baxımdan daha geniş istifadəsinin məqsədəuyğunluğunu göstərir. Karbamid həmçinin bəzi yeyinti məhsullarına əlavə kimi E927b qatılır və heyvandarlıqda müəyyən miqdarda əlavə yem kimi istifadə olunur. Karbamid sənayedə də geniş istifadə olunur. Karbamid əsasında istehsal olunan bir çox qiymətli plastik kütlələr və qətranlar tikintidə, maşınqayırmada və digər sahələrdə geniş tətbiq edilir. Karbamid kristallarının alkanlarla kompleks yaratma qabiliyyəti neftin deparafinizasiya prosesində mühüm rol oynayır.

Karbamidin törəmələri əsasında bir sıra dərmanlar işlənib hazırlanmışdır. Karbamidin ekoloji baxımdan mühüm tətbiq sahələrindən biri istilik elektrostansiyalarında və zibilyandırma zavodlarında əmələ gələn tüstü qazlarının azot oksidlərindən təmizlənməsi prosesidir. Eyni mexanizm üzrə dizel mühərriklərindən çıxan işlənmiş qazların karbamidlə təmizlənməsi bu qazların tərkibini Euro-4 və Euro-5 proyektlərinin tələb etdiyi səviyyəyə uyğunlaşdırır.

İstehsal olunan karbamidin bir hissəsi melaminin sintezinə sərf olunur. Melamin-1,3,5-triazin-2,4,6-triamin (C₃H₆N₆) suda zəif həll olan, ərimə temperaturu 345°C olan şəffaf kristal kimyəvi maddədir. Onun illik istehsalı bir milyona qədərdir. Melamin plastik materialların, ion qətranlarının, dəri aşılayıcı və boya maddələrinin, həmçinin herbisidlərin istehsalında geniş istifadə olunur. Melamin əsasında sintez olunan plastik materiallar tikinti və maşınqayırma sənayesində, həmçinin məişət əşyalarının istehsalında tətbiq edilir. Geniş praktiki əhəmiyyətini nəzərə alaraq ölkəmizdə karbamid istehsal edən zavod inşa edilir. Qeyd olunduğu kimi, karbamid əsasında bir çox illər boyu kənd təsərrüfatının, sənayenin müxtəlif sahələrində və məişətdə geniş tətbiq olunan çoxsaylı qiymətli materiallar istehsal edilmişdir. Bununla belə, yeni yüksək keyfiyyətli materialların yaradılması istiqamətində karbamidin potensialı hələ tükənməmişdir. Hal-hazırda karbamidin kondensasiyası vasitəsilə sintez olunan polimer karbon nitrid “Nanokompozit katalizatorlar” laboratoriyasında intensiv tədqiq olunur. Karbamid əsasında köhnəlməyə və korroziyaya qarşı çox davamlı örtüklərin, yüksək keyyfiyətli elektron və optiki təbəqələrin, həmçinin müxtəlif çoxfunksiyalı kompozit innovativ materialların yaradılması mümkündür.

Mənbə

1. Kurzer, Frederick; Sanderson, Phyllis M. "Urea in the History of Organic Chemistry" Journal of Chemical Education. American Chemical Society. 33 (9): 452–459 (1956). doi:10.1021/ed033 p452.
2. Nicolaou, Kyriacos Costa; Tamsyn Montagnon. Molecules That Changed The World. Wiley-VCH. p. 11. (2008). ISBN 978-3-527-30983-2.
3. "Market Study Urea". Ceresana.com. (2012). Retrieved 2013-05-17.
4. Kishimoto, S.; Shimura, R.; Kamijo, T. (2008). "MHI Proprietary Process for Reducing CO₂ Emission and Increasing Urea Production". Nitrogen + Syngas, International Conference and Exhibition, Moscow (2008).
5. Meessen, J.H. "Urea". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (2010). doi:10.1002/14356007.a27_333.pub2. ISBN 3527306730.
6. Baeder, Albert. "Rotoform Urea Particles – The Sustainable Premium Product" (PDF). UreaKnowHow.com. Retrieved (2014).