Mocznik
Mocznik (karbamid, E927b), CO(NH
2)
2 – organiczny związek chemiczny, diamid kwasu węglowego[7].
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
 Próbka mocznika krystalicznego | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny |
CH4N2O | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Inne wzory |
CO(NH | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Masa molowa |
60,06 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd |
biały krystaliczny proszek o zapachu podobnym do amoniaku[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| DrugBank | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pochodne |
alantoina, dimetylomocznik, dulcyna, hydroksykarbamid, kwas barbiturowy, kwas kargluminowy | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Występowanie
edytujJest to końcowy produkt przemiany białek i innych związków azotowych w organizmach zwierząt ureotelicznych, powstaje w cyklu ornitynowym. Jest wydalany z moczem (90%), a w niewielkich ilościach z potem (10%)[8][9]. Jego stężenie w osoczu wynosi 2,5–6,4 mmol/dm³[10]. Stanowi około ¾ azotu powstałego w procesie metabolizowania białek. [9]
Fizjologicznie wydalany z moczem w ilości 25-35 g/24 h.[9]
Otrzymywanie
edytuj
Związek ten został po raz pierwszy otrzymany syntetycznie przez Friedricha Wöhlera w 1828 roku. Był to pierwszy związek organiczny otrzymany z całkowicie nieorganicznych substratów w wyniku ogrzewania cyjanianu amonu[8]:
czym dowiedziono niesłuszność teorii „siły życiowej”, rzekomo niezbędnej do syntezy związków produkowanych przez żywe organizmy.
W przemyśle mocznik jest otrzymywany w bezpośredniej reakcji dwutlenku węgla z amoniakiem, przebiegającej w autoklawach pod ciśnieniem 100–200 atm, w temperaturze 160–200 °C[8]:
- CO
2 + 2NH
3 → CO(NH
2)
2 + H
2O
Produkcja
edytujŚwiatowa produkcja mocznika w 2009 wynosiła ok. 152 mln ton[11].
Największymi producentami mocznika w Polsce są:
- Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Puławy” S.A. – 1,2 mln t/r[12]
- Grupa Azoty Zakłady Chemiczne „Police” S.A.
- Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Kędzierzyn” S.A.
Najwięksi producenci mocznika na świecie to:
Właściwości
edytujTworzy bezbarwne kryształy w formie długich i bezbarwnych igieł bez zapachu o temperaturze topnienia ok. 133 °C, przy dalszym ogrzewaniu ulega rozkładowi przed osiągnięciem temperatury wrzenia. Jest higroskopijny, łatwo rozpuszczalny w wodzie. W wyniku kondensacji podczas ogrzewania tworzy biuret[8].
Zastosowanie
edytujMocznik występuje w postaci białych granulek. Jako nawóz stosuje się go na wszystkich glebach, z wyjątkiem gleb o bardzo wysokim odczynie kwaśnym, zasadowym lub gleb świeżo zwapnowanych; pod wszystkie rośliny uprawy polowej, użytki zielone, rośliny warzywnicze, kwiatowe, drzewa i krzewy owocowe oraz trawniki. Można stosować w formie oprysku drobnokroplistego. Znajduje również szerokie zastosowanie jako reduktor w procesie selektywnej redukcji katalitycznej, służącej oczyszczaniu spalin. Produkowany jest przeważnie w stężeniach 45%, 40%, 35%[18]. Mocznik jest też stosowany do produkcji preparatów AdBlue. Stosowany również na lotniskach do odladzania powierzchni manewrowej statków powietrznych (pasów startowych, dróg kołowania)[19].
Znaczenie kliniczne
edytujOznaczenie stężenia mocznika w surowicy krwi przydatne jest w diagnostyce funkcji nerek i chorób metabolicznych. Mocznik jest końcowym produktem rozpadu białek, wytwarzanym głównie w wątrobie. Stężenie mocznika w surowicy zależy od, często przeciwstawnych, mechanizmów oraz nawyków żywieniowych. Najważniejsze czynniki wpływające na poziom mocznika w krwi, to: wydalanie i reasorbcja nerkowa mocznika, rozpad własnych (endogennych) białek organizmu i wątrobowa synteza białek oraz podaż białka w diecie (dieta wysoko lub nisko białkowa). U dzieci, ze względu na przeważające procesy anaboliczne, stężenie mocznika jest niższe niż u dorosłych. Zwiększenie stężenia mocznika jest prawie zawsze związane z obniżeniem perfuzji nerkowej, skąpomoczem i bezmoczem, rzadziej z nasileniem katabolizmu białek np.: w przypadku glikokortykoterapii, nadczynności tarczycy, chemioterapii nowotworów i w chorobach o ciężkim przebiegu. W ciężkich uszkodzeniach nerek z ograniczeniem filtracji dochodzi do znacznego zmniejszenia wydalania mocznika i w konsekwencji znacznego wzrostu stężenia w surowicy. Ze względu na rozmaitość czynników decydujących o poziomie mocznika w krwi, stężenie mocznika nie jest jednak precyzyjnym parametrem oceny przesączania kłębuszkowego. Wskazaniem do oznaczenia stężenia mocznika w krwi jest: różnicowanie przyczyn nadmiaru związków azotowych w krwi (azotemia przednerkowa i pozanerkowa), ocena toksemii mocznicowej u chorych z terminalną niewydolnością nerek oraz ocena nasilenia katabolizmu białkowego u chorych dializowanych. W diagnostyce różnicowania przyczyn azotemii znalazł zastosowanie wskaźnik mocznik/kreatynina[20].
Mocznik w przypadkowej próbce moczu jest oznaczeniem przydatnym głównie w kontroli funkcjonowania nerek. Mocznik powstaje w wątrobie jako uboczny produkt metabolizmu białek. Jest najważniejszą formą wydalania białka u ludzi i ssaków. W nerkach podlega procesowi filtracji kłębuszkowej oraz sekrecji i reabsorpcji w kanalikach nerkowych. Jego stężenie zależy w większym stopniu od metabolizmu, poziomu nawodnienia i równowagi jonowej niż stężenie kreatyniny. Badanie mocznika w moczu jest jednym z oznaczeń wykonywanych w ramach ogólnego badania moczu. Mocznik w moczu stanowi zasadniczą część azotu pozabiałkowego i jest uwzględniany w wyliczaniu bilansu azotowego. Oznaczenie mocznika w moczu wykonuje się w celu kontroli pracy nerek i określenia równowagi białkowej organizmu. W tych sytuacjach należy uwzględniać podaż białka w diecie. Znacznie częściej badaniu i interpretacji poddaje się jednak oznaczenie mocznika w surowicy krwi. Oznaczenie w moczu jest bardziej miarodajne w przypadku zbiórki dobowej, lecz może być wykonywane również w próbce przypadkowej. Podniesione stężenie mocznika może być skutkiem ostrej lub przewlekłej niewydolności nerek, wysokobiałkowej diety, utrudnionego odpływu moczu i spadku przepływu nerkowego, a także ciężkich urazów tkanek i oparzeń. Obniżony poziom mocznika może wiązać się z niskobiałkową dietą, niedożywieniem, zespołem złego wchłaniania, ciążą, chorobami wątroby lub poliurią (wydzielanie powyżej 2 litrów moczu na dobę)[21].
Biotechnologiczne wytwarzanie kalcytu
edytujMocznik jest metabolizowany przez bakterie glebowe Sporosarcina pasteurii (podobny metabolizm wykazuje Sporosarcina ureae[22]) zawierające wysoce aktywny enzym ureazę, katalizujący reakcję:
- CO(NH
2)
2 + H
2O → CO
2 + 2NH
3
W obecności jonów wapnia Ca2+
prowadzi to do wytrącania się kalcytu (tzw. wytrącanie kalcytu indukowane bakteryjnie):
- Ca2+
+ H
2O + CO
2 → CaCO
3↓ + 2H+
Proces ten wykorzystać można do poprawienia właściwości gleby[23], a także do produkcji cegieł niewymagających wypalania. W technologii opracowanej przez Ginger Krieg Dosier z American University of Sharjah (Zjednoczone Emiraty Arabskie), cegły wytwarzane są przez nanoszenie cienkich warstw piasku, mocznika, chlorku wapnia i bakterii, a po zakończeniu wiązania mogą uzyskać twardość porównywalną ze zwykłymi cegłami[24][25][7].
Zobacz też
edytujUwagi
edytuj- ↑ Rozpuszczalność mocznika w wodzie jest dobra, jednak dokładne wartości w literaturze są rozbieżne, nawet dla tej samej temperatury. W CRC Handbook of Chemistry and Physics podane są 790 g/kg (5 °C) i 1200 g/kg (25 °C), jednak baza GESTIS podaje 624 g/l (20 °C) i 545 g/l (25 °C). Jednocześnie baza ta wskazuje na dużą rozbieżność wartości rozpuszczalności mocznika w wodzie w kartach charakterystyki różnych producentów (480–1080 g/l, 20 °C).
Przypisy
edytuj- ↑ a b Henri A. Favre, Warren H. Powell, Nomenclature of Organic Chemistry. IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013, wyd. 1, Royal Society of Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014, s. 416, DOI: 10.1039/9781849733069, ISBN 978-0-85404-182-4 (ang.).
- ↑ a b c d e Urea, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank [online], Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 13010 [dostęp 2017-09-04] (niem. • ang.).
- ↑ a b c d e Haynes 2016 ↓, s. 3-546.
- ↑ Haynes 2016 ↓, s. 5-97.
- ↑ Urea (nr 33247) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2017-09-04]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ Mocznik (nr 33247) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2017-09-04]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ a b Piotr Chmielewski: Chemia: Słownik encyklopedyczny. Wrocław: Wydawnictwo Europa, 2001, s. 386. ISBN 83-87977-40-3.
- ↑ a b c d Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 251, ISBN 83-7183-240-0.
- ↑ a b c Ewa Birkner i inni, Ćwiczenia praktyczne z biochemii: skrypt dla studentów II roku Wydziału Lekarskiego z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym, Ewa Birkner (red.), wyd. III, Katowice: Śląski Uniwersytet Medyczny, 2008, s. 132, ISBN 978-83-7509-080-2 [dostęp 2024-04-26] (pol.).
- ↑ Tablice biologiczne, Witold Mizerski (red.), wyd. 4, Warszawa: Wydawnictwo Adamantan, 2004, s. 249, 252, ISBN 83-7350-059-6.
- ↑ Mocznik – na fali wzrostu [online], www.chemiaibiznes.com.pl [dostęp 2019-06-02] [zarchiwizowane z adresu 2015-04-24].
- ↑ Wirtualny Nowy Przemysł, W ZA Puławy padł rekord produkcji mocznika [online], chemia.wnp.pl [dostęp 2013-11-26].
- ↑ Qatar tops world in urea exports [online], thepeninsulaqatar.com [dostęp 2013-11-26] [zarchiwizowane z adresu 2014-02-24] (ang.).
- ↑ Production of Urea [online], www.yara.com [zarchiwizowane z adresu 2015-04-06] (ang.).
- ↑ Production of Urea [online], www.safco.com.sa [dostęp 2013-11-26] (ang.).
- ↑ Rekord ustanowiony [online], pulawy.com [dostęp 2013-11-26].
- ↑ Production of Urea [online], www.acron.ru [zarchiwizowane z adresu 2014-10-31] (ang.).
- ↑ PULNOx® [online], zapulawy.pl [zarchiwizowane z adresu 2013-03-15].
- ↑ Runway De-icing – SKYbrary Aviation Safety [online], www.skybrary.aero [dostęp 2021-08-04].
- ↑ BADANIA PODSTAWOWE BIOCHEMICZNE – mocznik w krwi DIAGNOSTYKA laboratoria medyczne i analityczne.
- ↑ BADANIA PODSTAWOWE BIOCHEMICZNE – mocznik w moczu DIAGNOSTYKA laboratoria medyczne i analityczne.
- ↑ Hans Günter Schlegel, Mikrobiologia ogólna, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003, s. 135, ISBN 83-01-13999-4.
- ↑ Jason T. DeJong i inni, Bio-mediated soil improvement, „Ecological Engineering”, 36 (2), 2010, s. 197–210, DOI: 10.1016/j.ecoleng.2008.12.029 (ang.).
- ↑ Suzanne LaBarre, The Better Brick: 2010 Next Generation Winner [online], Metropolis Magazine, 12 maja 2010 [zarchiwizowane z adresu 2013-05-11] (ang.).
- ↑ Drukarka cegłowa zmniejszy emisję CO2 [online], futureblog.pl, 13 maja 2010 [zarchiwizowane z adresu 2010-11-23].
Bibliografia
edytuj- CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4987-5429-3 (ang.).
