Карбамид — органическое соединение¶

Карбамид (карбамидная мочевина, химическая формула CO(NH₂)₂) — органическое соединение, амид угольной кислоты; белое кристаллическое вещество без запаха, сладковатое на вкус, растворимое в воде и спирте. Карбамид является основным конечным продуктом белкового обмена у млекопитающих и одним из важнейших азотных удобрений в мировом сельском хозяйстве. В промышленности карбамид синтезируют из аммиака и диоксида углерода; мировое производство превышает 180 млн тонн в год.

¶Свойства

Карбамид представляет собой бесцветные кристаллы с температурой плавления 132,7 °C. При нагревании выше 150 °C вещество разлагается с выделением аммиака и изоциановой кислоты. В воде карбамид растворяется в большом количестве; при 20 °C в 100 г воды растворяется около 108 г вещества. В жидком состоянии карбамид способен образовывать эвтектические смеси с водой, что используется при производстве удобрений.

Карбамид проявляет свойства слабого основания и слабой кислоты: в растворах он может гидролизоваться с образованием аммиака и углекислого газа. При взаимодействии с кислотами образуются соли — карбамидные, например карбамид-нитрат. Соединение вступает в реакцию с альдегидами и кетонами, образуя производные, что используется в органическом синтезе.

¶Получение

¶Промышленный синтез

Основной промышленный способ получения карбамида — реакция аммиака и диоксида углерода при температуре 180–200 °C и давлении 150–200 атм:

CO₂ + 2NH₂ → CO(NH₂)₂ + H₂O

Процесс ведут в две стадии: сначала получают карбамат аммония, затем его дегидратируют. В России крупнейшими производителями карбамида являются «Метафракс» (Губаха, Пермский край), «ФосАгро» (Череповец) и «Новомосковский азотно-туковый завод».

¶Лабораторные методы

В лабораторных условиях карбамид получают несколькими способами:

• нагреванием цианата аммония (перегруппировка Вюрца);
• взаимодействием аммиака с карбонатом или карбаматом;
• гидролизом цианамида кальция;
• реакцией аммиака с мочевиной (в промышленном масштабе — переработка отходов).

¶Применение

¶Сельское хозяйство

Карбамид — самое распространённое азотное удобрение в мире. Содержание азота в чистом веществе составляет около 46 %, что делает его одним из самых концентрированных азотных удобрений. Карбамид применяют для подкормки зерновых, технических, плодовых и овощных культур. Он используется как основное удобрение при основной обработке почвы, а также для некорневых подкормок растений.

Для предотвращения неравномерного распределения азота в почве и снижения потерь аммиака карбамид гранулируют и покрывают специальными ингибиторами нитрификации — веществами, замедляющими превращение аммонийной формы азота в нитратную.

¶Промышленность

Карбамид применяется в производстве:

• мочевиноформальдегидных смол и клеёв (строительная промышленность, производство ДСП и МДФ);
• пластмасс и синтетических волокон;
• лекарственных препаратов (мочегонные средства, средства для лечения почечной недостаточности);
• косметики и средств личной гигиены (компонент увлажняющих кремов);
• взрывчатых веществ (карбамид-нитрат, используемый в горнодобывающей промышленности);
• кормовых добавок для жвачных животных (источник азота для рубцового синтеза белка).

В нефтегазовой промышленности карбамид применяется при бурении скважин как компонент буровых растворов.

¶Биологическая роль

В организме человека и животных карбамид образуется в печени в результате цикла мочевины — основного механизма обезвреживания аммиака, токсичного продукта распада аминокислот. Цикл мочевины был открыт Гансом Кребсом и Куртом Генрихем в 1932 году. Карбамид выводится из организма почками с мочой; его концентрация в крови и моче является важным диагностическим показателем функции почек.

¶Историческая справка

Впервые карбамид был синтезирован в 1828 году немецким химиком Фридрихом Вёлером при нагревании цианата аммония. Этот эксперимент стал одним из ключевых в истории химии: он опроверг представление о «живой силе» (витализме) и показал, что органические вещества могут быть получены из неорганических. Промышленное производство карбамида началось в начале XX века, а массовое использование как удобрения — после Второй мировой войны.

¶Источники

• Гесс Л. Р. Химия удобрений. — М.: Колос, 1970.
• Гурьевич А. И. Производство карбамида. — М.: Химия, 1984.
• Справочник химика. Том 2. — Л.: Химия, 1964.
• Удобрения. Справочник / под ред. Д. Н. Прянишникова. — М.: Агропромиздат, 1983.