Мочевина: свойства и применение¶

Мочевина (карбамид, карбонилдиамид, химическая формула CO(NH₂)₂) — органическое соединение, амид угольной кислоты, содержащий 46,7 % азота. Наиболее распространённое азотное удобрение в мировом сельском хозяйстве, а также важный метаболит живых организмов и промежуточный продукт ряда химических производств. Внешне представляет собой белые кристаллические гранулы без запаха, растворимые в воде.

¶Химические свойства

Мочевина легко растворяется в воде и спирте, плавится при температуре 132,7 °C. При нагревании выше точки плавления частично изомеризуется в изомочевину. В растворах подвергается гидролизу с образованием аммиака и углекислого газа, что определяет её поведение в почве и в технических процессах. При температуре выше 130 °C в присутствии воды мочевина разлагается с выделением аммиака; при сухом нагреве выше 150 °C отщепляет аммиак с образованием биурета, а при дальнейшем нагреве — трициандиамидина.

¶Получение

Промышленный синтез мочевины основан на взаимодействии аммиака с диоксидом углерода при высоком давлении (150–200 атм) и температуре 180–200 °C. Процесс проходит в две ступени: сначала образуется карбамат аммония, затем он дегидратируется до мочевины. Изобретателем промышленного способа считается немецкий химик Фридрих Вёлер, который в 1828 году впервые синтезировал мочевину из неорганических веществ (цианата аммония), что стало одним из ключевых экспериментов, опровергнувших теорию «жизненной силы» и доказавших, что органические вещества могут быть получены вне живого организма.

¶Применение в сельском хозяйстве

Основная область применения мочевины — производство азотных удобрений. На её основе выпускают твёрдые гранулированные удобрения (карбамид марок А и Б), а также жидкие азотные удобрения (КАС — карбамидно-аммиачная смесь). Мочевина применяется для:

• основной (предпосевной) обработки почвы;
• подкормки зерновых, технических, плодовых и овощных культур;
• некорневой обработки по листьям для повышения белка в зерне;
• внесения под кормовые культуры.

Азот мочевины в почве преобразуется под действием фермента уреазы в аммонийную форму, доступную для растений. Важный недостаток — летучесть: при неправильном внесении на поверхность почвы часть азота может утрачиваться в виде аммиака, поэтому рекомендуется заделка в грунт.

¶Медицина и биология

В организме человека и животных мочевина образуется в печени в результате обезвреживания аммиака — конечный продукт белкового обмена. В сутки взрослый человек выделяет около 20–30 г мочевины с мочой. Концентрация мочевины в крови (обычно 2,5–8,3 ммоль/л) является важным диагностическим показателем работы почек: повышение уровня (азотемия) может указывать на почечную недостаточность, обезвоживание или сердечные заболевания.

В медицинской практике мочевина и её производные используются в составе мочегонных средств (маннитол, гидрохлоротиазид), а также в препаратах для лечения кожных заболеваний. Мочевина входит в состав увлажняющих косметических средств, так как способна удерживать влагу в коже.

¶Промышленное применение

В промышленности мочевина применяется как:

• сырьё для производства формальдегида и карбамидных смол (клеи, пластмассы, ДСП);
• компонент дизельных выхлопных газов (солярка) — раствор мочевины (типа AdBlue) используется в системах SCR для снижения выбросов оксидов азота;
• компонент взрывчатых веществ, в частности мочевинной селитры;
• исходное вещество для получения некоторых лекарственных средств.

¶Мочевина в пищевой промышленности

В пищевой промышленности мочевина (обозначение Е292) применяется как вспомогательное вещество, например, для осветления вин и в процессах брожения. В России и большинстве стран ЕАЭС использование мочевины в пищевых целях допускается в строго ограниченных количествах.

¶Экологические аспекты

Избыточное внесение азотных удобрений, включая мочевину, приводит к вымыванию нитратов в грунтовые воды и эвтрофикации водоёмов. В то же время мочевина считается относительно экологичным удобрением по сравнению с аммиачной селитрой, так как не содержит хлора и не подкисляет почву при заделке.

Источники:

• ГОСТ 2-85. Мочевина. Технические условия.
• Химическая энциклопедия / Под ред. Кнунянца И. Л. — М.: Большая Российская энциклопедия.
• Справочник агрохимика / Под ред. А. В. Петрова.
• Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия. 10 класс.
• Биохимия / Под ред. В. В. Пономарёва.