GoodChemistry

Мочевина впервые была обнаружена и названа в конце XVIII века (1773 год) химиком-французом Илером Мареном Руэлем. Изучаемой субстанцией, в которой находилось искомое вещество, была моча осла. Спустя 6 лет учёные Л. Воклен и А. Фуркуа более подробно провели изучение выделенного соединения и присвоили другое название: карбамид (подразумевалось – амид угольной/карбоновой кислоты, от латинского “carbon”– углерод). Оно осталось таким вплоть до современности. Но опыты были несовершенными, и в чистом виде получить вещество никак не удавалось. Только спустя 30 с лишним лет – в 1808 году – осуществить это смог Й.Я. Берцелиус.

Состав и химико-физические свойства карбамида

Интересный факт № 1

Карбамид является производным соединением угольной кислоты и одновременно производным соединением гидроксимуравьиной кислоты. И все же, карбамид - органическое или неорганическое соединение?

Это органическое соединение, полученное путем проведения химических реакций из неорганических веществ. Карбамид (мочевина) – это химическое соединение, которое представляет собой белые кристаллы. Они не имеют характерного запаха. Растворимость в воде и других полярных растворителях – высокая. Соединение относится к 3 классу опасности по экологической систематике влияния веществ на здоровье человека (умеренно опасное, нетоксичное соединение). Химическая формула мочевины: H2N-CO-NH2 (диамид угольной кислоты). Массовая доля азота составляет 46%. Это стратегическое значение позволяет назвать мочевину самым концентрированным и насыщенным удобрением по содержанию азота. Оно решает тему азотного дефицита очень быстро и эффективно. Его ценность в том, что вещество подходит для использования на любых почвах и для любых агрокультур.

Интересный факт № 2

Плюсы использования мочевины (карбамида):

• усваиваемая растениями химическая форма;

• полностью расходуется, не содержит лишних массовых примесей;

• отличный эффект создаёт внесение разведённой мочевины при поливе – усвоение пройдёт лучше (действенно для растений, которым требуется «скорая по-мощь» в отношении азота);

• осуществляет регулировку роста вегетативной массы;

• содержание белка в плодах увеличивается;

• повышается урожайность.

Интересный факт № 3

Карбамид (мочевина) является органическим соединением, так как образуется в живых организмах. Но сторонники витализма (учений, полагающих, что кроме как из животных организмов получить это вещество нельзя) были категорически настроены. Они утверждали, что производство мочевины искусственным путём невозможно. Однако благодаря опытам Берцелиуса и его учеников (Ф. Вёлер) мир узнал, что такой синтез вполне осуществим – из неорганических ком-понентов.

Благодаря своим свойствам, мочевина является веществом, агротехника и агро-химия – не единственные отрасли использования которого. Нефтяная промышлен-ность заинтересована в поставках карбамида, чтобы очищать масла и топлива от парафиновых соединений. Очищают мочевиной и трубы тепловых электростанций, и трубопроводы мусоросжигательных комбинатов, и отопительные котельные. Это делается для того, чтобы дым, формирующийся в системах, не содержал вредных для здоровья человека оксидов азота.

Интересный факт № 4

Такой разный карбимид

Трудно найти более «традиционное» для сельского хозяйства удобрение, чем мочевина. Классическая, гранулированная и приллированная формы карбамида много лет применяются для выращивания разных видов культур. Считалось, что это простое удобрение меньше всего требует модификаций.

Однако со временем карбамид начал претерпевать изменения и появляться в новых формах и с новым содержанием, например, в виде супергранул, которые являются самой крупной модификацией гранулометрического состава мочевины и были разработаны специально для сокращения потерь азота при выращивании риса.

Интересный факт № 5

Азот как макроэлемент является балансиром между ак-тивным ростом и наращиванием вегетативной массы. На первый взгляд можно вспомнить школьную химию и удивиться: как же так растениям может не хватать азо-та, если в воздухе содержание элемента составляет 78%?!

Но проблема в том, что молекулярную форму растения усваивать и преобразовывать не могут.

Поэтому помочь могут им либо клубеньковые азотфиксирующие бактерии-симбионты (например, они часто поселяются на корнях бобовых), либо растворимые в воде формы азота: мочевина или нитраты и нитриты. Но нитраты с избытком в со-бранном урожае мало кого устроят. Поэтому – карбамид!

Первые внешние признаки, говорящие о нехватке (избытке) азота в раститель-ном организме можно определить по таблице.

Интересный факт № 6

Это универсальное удобрение, которое подходит для любых агрокультур в любом фенологическом состоянии, любой фазе роста и развития. Сюда относятся растения закрытого и открытого грунта, плодовые деревья и ягодные кустарники, декоративные и цветущие культуры, зелёные декоративные насаждения (изгороди, газон) и кустарники, рассада.

Интересный факт № 7

Ещё одно неоспоримое достоинство мочевины в том, что её можно использовать на протяжении всего сезона, от ранней весны до поздней осени. Осеннее внесение в сухом виде с обязательной заделкой в почву на 4-5 см (например, при перекопке и подготовки огорода на зиму) обеспечивает устойчивость растениям к болезням, парше, вредителям. Весной с заделкой в почву – предотвращает недостаток азота в активной вегетационной поре и фазе роста. На протяжении летне-осеннего сезона возможны 1-2 профилактические подкормки в соответствии с необ-ходимой дозировкой тем или иным насаждениям. Рассада в период выращивания также отлично воспринимает жидкую подкормку азотсодержащим удобрением, так как набирает зелёную массу и активно фотосинтезирует.

Интересный факт № 8

Мочевина (карбамид) — это химическое соединение, которое имеет твёрдую структуру и представляет собой россыпь белых или слабоокрашенных кристаллов без запаха. Мочевина является конечным продуктом метаболизма белка у млекопитающих и некоторых рыб. Формула мочевины — NH2CONH2.

Интересный факт № 9

Мочевина получила такое название, поскольку её открытие имеет непосредственное отношение к моче. В 1773 году французский химик Илер Марен Руэль выделил её из жидкого продукта жизнедеятельности человека.

Впрочем, в 1828 году немецкий химик и врач Фридрих Вёлер получил подобное мочевине вещество путём упаривания растворённого в воде цианата-аммония (NH4 CNO). Именно с этого события начинается отсчёт истории органической химии, так как впервые было получено органическое соединение синтетическим путём. Как раз мочевина, полученная таким образом, и используется сегодня в самых разных от-раслях экономики.

Интересный факт № 10

После аммонификации азота карбамида происходит нитрификация. Для того, чтобы продлить стадию нитрификации в сельском хозяйстве применяют ингибиторы карбамида. При добавлении ингибитора нитрификации к удобрениям, содержащим мочевину, т. е. карбамид, фаза аммонийного азота в почве удлиняется.

Вследствие замедления образования нитратов из аммония растения получают обеспечение азотом в соответствии со своими потребностями. Помимо этого снижает-ся риск накопления нитратов в почве.

Стабилизированные ингибиторами нитрификации удобрения позволяют вносить более высокие дозы азота, не создавая рисков перехода излишков азота в нитраты.

И в завершении о Технике безопасности:

• все работы с карбамидом необходимо проводить с соблюдением мер индивидуальной защиты (специальные костюмы, ботинки или сапоги, перчатки, респиратор);

• при транспортировке карбамида следует исключать его неконтролируемое попадание в окружающую среду.

Также важно помнить!

🆘 Карбамид не рекомендуется смешивать с такими удобрениями, как простой суперфосфат, мел, доломит и известь. Это связано с тем, что они понижают кислотность мочевины при совместном внесении в почву.

🆘 Мочевину в больших дозах (например, в качестве припосевного удобрения) лучше вносить заблаговременно, т. к. в данном удобрении есть биурет, который в больших дозах может навредить растениям (период полного разложения биурета составляет две недели).

И все же карбамид – это органическое или неорганическое соединение?

Ответ за наукой! Но то, что полезное для агротехники – точно!

Недавно нам на глаза попался российский фильм 2020 года «Серебряные коньки». Он рассказывает об истории любви молодых людей из разных слоев обществе начала XX века, но наиболее интересно, что героиня мечтает стать химиком, что для женщин в то время было не просто – для обучения необходимо было разрешение супруга или родителей.

Тем не менее, наша героиня по имени Алиса показывает настоящее упорство и изучает науку самостоятельно. Знание химических реакций помогает ей разоблачить «волшебство» иностранного мага, который погружает руки в огонь и не обжигается. В конце фильма Алиса – уже в статусе преподавателя – объясняет этот фокус с точки зрения химических процессов.

Давайте подумаем: Как сделать холодный огонь и можно ли его потрогать?

Холодный огонь - химический термин, означающий вид низкотемпературного пламени. Таким пламенем горят сложные органические и неорганические эфиры, например, этиловый эфир борной кислоты.

Как можно догадаться, основная особенность этого вещества в том, что его можно потрогать в буквальном смысле этого слова.

Неорганическая борная кислота В(ОН)3 (или Н3ВО3), как и другие карбоновые кислоты, способна образовывать летучие эфиры.

Смешаем борную кислоту В(ОН)3 (или Н3ВО3) с этиловым спиртом С2Н5ОН.

Добавим концентрированную серную кислоту H2SO4 (ее функция отнимать воду, т. к. в присутствие воды реакция может пойти в обратном направлении).

Нагреем смесь.

Легкокипящий борноэтиловый эфир – триэтилборат (С2Н5О)3В испаряется. При поджигании он горит красивым зеленым пламенем за счет присутствия в смеси частичек бора В.

В общем виде уравнение выглядит следующим образом:

Почему пламя видимое? Почему «холодное»? И чем определяется его яркость?

Некоторое пламя почти не видно, а другое наоборот светит очень ярко. Например, водород горит почти совершенно бесцветным пламенем; пламя чистого спирта тоже светит весьма слабо, а свеча и керосиновая лампа горят ярким светящимся пламенем.

Дело в том, что большая или меньшая яркость всякого пламени зависит от присутствия в нем раскаленных твердых частичек.

В этиловом спирте содержится углерод. Частички углерода, раньше, чем сгореть, накаливаются, оттого-то пламя светит, т. к. его подсвечивают раскаленные частицы углерода.

Таким образом, можно и несветящееся или слабо светящееся пламя сделать ярким, обогащая его углеродом или раскаляя им негорючие вещества.

Как получить разноцветное пламя?

Для получения цветного пламени к горящему веществу прибавляют не углерод, а соли металлов, окрашивающих пламя в тот или иной цвет.

Стандартный способ окрашивания слабосветящегося газового пламени - введение в него соединений металлов в форме легколетучих солей - обычно, нитратов (соли азотной кислоты) или хлоридов (соли соляной кислоты):

желтое – соли натрия,

красное – соли кальция, стронция,

зеленое – соли бора (в виде борноэтилового или борнометилового эфира) или цезия,

голубое – соли меди (в виде хлорида).

В синий окрашивает пламя селен, а в сине-зеленый - бор.

Этой способностью горящих металлов и их летучих солей придавать определенную окраску бесцветному пламени пользуются для получения цветных огней (например, в пиротехнике).

Чем определяется цвет пламени (научным языком)

Цвет огня определяется температурой пламени и тем, какие химические вещества в нём сгорают.

Высокая температура пламени дает возможность атомам перескакивать на некоторое время в более высокое энергетическое состояние. Когда атомы возвращаются в исходное состояние, они излучают свет с определённой длиной волны. Она соответствует структуре электронных оболочек данного элемента.

Вам понадобится - спирт этиловый, сухая борная кислота, капля серной или соляной кислоты.

Инструкция

1. Подготовьте основу, на которую будет наноситься смесь. Наносить раствор непосредственно на руки достаточно вредно. Именно по этой причине стоит сделать небольшие палочки или шарики, на которые можно было бы нанести огонь.

2. Возьмите шерстяную плотную нитку и намотайте небольшой клубочек. 2-3 сантиметрового клубка будет вполне достаточно, чтобы 2-4 минуты наблюдать холодное горение. Чтобы сделать своего рода факел, наматывайте нитку на спицу или карандаш.

3. Подготовьте ингредиенты для огня. Операцию желательно производить быстро и аккуратно, поэтому старайтесь, чтобы у вас всё было под рукой, и вы имели свободный доступ ко всем составляющим состава пламени. Следите, чтобы не происходило досрочного смешения, так как вы работаете с весьма сложными и опасными веществами.

4. Возьмите небольшую чашку и вылейте в неё столовую ложку спирта. После чего добавьте туда же сухой борной кислоты (тоже ложку) и добавьте одну каплю серной или соляной кислоты. Будьте аккуратны в пропорциях. Желание сделать "поярче" может привести к отравлению и другим негативным последствиям.

5. Подогрейте получившуюся смесь. Самый безопасный способ - это при помощи пара. 2-3 минуты на пару будет вполне достаточно. Попробуйте кончиком пальца, если кожа терпит, значит всё в норме.

6. Будьте внимательны. Как только вы промочите шарик и подожжете его, начнет гореть борная кислота. Она не будет обжигать и даже ощутимо греть руки. Но будьте готовы, что, как только бор выгорит, начнет гореть спирт, а его пламя вполне ощутимо.

Полезный совет

Чтобы резко затушить пламя, достаточно перекрыть доступ воздуха. Сожмите ладонь с шариком или обмотайте руку полотенцем.

Сбрейте лишние волосы с рук. Вы можете не уследить за моментом, когда одно пламя сменится другим. Волосы особо не жалко, но вот запах, который останется, придется выводить еще очень долго.

Ну, вот теперь вы знаете почему пламя видимое и «холодное» и чем определяется его яркость.

Родственники или нет янтарьи синтетическая смола? Попробуем разобраться!

Начнем с янтаря.

Янтарь – это солнечный камень. Такое название получил он благодаря своему яркому окрасу желтого цвета. На солнце он переливается и имеет очень необычный оттенок. В некоторых источниках можно встретить другие его названия – Слезы моря или Дар солнца.

Впервые человек познакомился с янтарем в эпоху неолита. Этот самоцвет представлял большую ценность и еще тогда его умели правильно обрабатывать. Согласно данным, древние люди ценили янтарь за красоту и необычный вид. Первое описание было сделано в 10 веке до нашей эры. Сейчас экземпляры того времени можно посмотреть в музее Лондона.

Ученые не одно тысячелетние пытались постичь уникальную структуру камня.

Чем же образован янтарь?

Химическая формула — C10H16O + (H2S).

Состав янтаря:

– углерод С – 79 %, Н – 10,5 % и кислород О – 8,5 %, остальное S.

Основные особенности янтаря:

- янтарь не тонет в соленой воде;

- при контакте с пресной водой янтарь разбухает;

- увеличение объема ощутимо только, если камень находится в воде длительное время;

- при взаимодействии с кипятком янтарь превращается в смолу;

- растворим в кислотах, некоторых маслах и спирте;

- легко подвергается изменению плотности и окраса;

- проводит электричество;

- при разных температурах камень изменяет свою структуру. При температуре до 150 0С он становится мягким, от 1500С до 3500С – начинает плавиться, а от 3500С до 10000С – вовсе исчезает.

Применяется янтарь для лечения желтухи, заболеваний горла и глаз, поражение органов человека и зубной боли. А еще обладает магическими свойствами - это камень молодости, он наполняет крепким здоровьем изнутри и дарит бодрость на целый день тем, кто янтарь носит. Поэтому самая популярная сфера использования янтаря – это ювелирное искусство.

Ну а теперь давайте разберемся с синтетическими смолами!

В настоящее время существует два промышленных способа получения синтетических смол: поликонденсация и полимеризация.

Поликонденсация – это сложный процесс, он протекает по принципу замещения и, как правило, сопровождается образованием побочных низкомолекулярных продуктов.

Поликонденсация бывает гомо- или гетеро-типа, равновесная и неравновесная. Конечный результат зависит от количества реакционноспособных групп в молекуле и их происхождения.

Одной из наиболее востребованных сегодня смол являются карбамидные смолы. Ее получают поликонденсацией формальдегида с мочевиной. Данные вещества являются исходными соединениями, то есть мономерами, включающими одну или несколько групп, каждая из которых выполняет определенную функцию. При их взаимосвязи образуется новая группа, связывающая остатки реагирующих молекул.

Поликонденсация бывает гомо- или гетеро-типа, равновесная и неравновесная. Конечный результат зависит от количества реакционноспособных групп в молекуле и их происхождения.

Производство смол сопряжено с определенными трудностями. Они взрывоопасны, поэтому на заводах-изготовителях используют реакторы, конденсаторы, вакуумное оборудование и другое специальное оборудование. При получении составов необходима регулярная очистка оборудования, а также обязательным является наличие собственных площадок и химических лабораторий, и, безусловно, присутствие квалифицированных сотрудников.

Процесс поликонденсации представляет собой соединение разнородных мономеров, в результате которого получается полимер и выделяется побочный продукт.

Таким способом изготавливается, например, карбимидоформальдегидная смола, в основе которой – формальдегид и мочевина.

Таким же образом можно получить и меламиноформальдегидную смолу.

Основные особенности синтетических смол, в частности карбамидоформальдегидной смола

Для получения карбамидных смол резольного типа реакцию поликонденсации ведут при избытке формальдегида на 1 моль карбамида, т. е. формальдегид и карбамид берут в соотношении (1,1...2):1.

Для получения клеящих смол в реакции поликонденсации всегда должно быть больше формальдегида. При взаимодействии карбамида с недостаточным количеством формальдегида образуются вещества, не обладающие клеящими свойствами. Реакцию ведут в среде с переменной кислотностью, то есть сначала в нейтральной или слабощелочной среде, pH = 7-8, а затем в кислой.

В качестве отвердителя для карбамидоформальдегидных смол горячего отверждения наиболее широко применяют хлорид аммония NH4Cl. В производстве клееных материалов карбамидоформальдегидные смолы применяют в качестве клеев горячего и холодного отверждения.

Поговорим о КФС горячего отверждения:

КФ-0 - карбамидоформальдегидная смола общего назначения, нашла применение в производстве фанеры, для склеивания бумаги, в строительной промышленности и для других целей;

КФ-Б - карбамидоформальдегидная смола быстрого отверждения, применяется в производстве фанеры, при склеивании массивной древесины, теплоизоляционных материалов, деталей мебели;

КФ-Ж - карбамидоформальдегидная смола повышенной жизнеспособности, используется в производстве фанеры, при склеивании деталей мебели, столярно-строительных изделий и других целей;

КФ-БЖ - карбамидоформальдегидная смола быстрого отверждения и повышенной жизнеспособности, применяется в производстве фанеры, при склеивании деталей мебели, столярно-строительных изделий.

Смола КФ-А представляет собой невакуумированный продукт конденсации карбамида с формальдегидом. В процессе её получения стадия вакуум-сушки, применяемая для удаления воды из смолы с целью повышения её концентрации, отсутствует. При хранении сохраняет стабильные свойства. Отличительной особенностью карбамидной смолы марки КФ-А в сравнении со смолами, полученными по традиционной технологии, является то, что она получается при синтезе исходных продуктов без образования токсичных над смольных сточных вод.

Параметры, характеризующие свойства этих смол, согласно ГОСТ 14231, приведены ниже.

Внешний вид - однородная суспензия от белого до светло-желтого цвета без посторонних включений.

В зависимости от марки смолы:

ü массовая доля нелетучих веществ составляет от 53% до 70 %;

ü условная вязкость при (20,0±0,5°С) от 15 до 300 с;

ü массовая доля свободного формальдегида - не более 0,9%;

ü концентрации водородных ионов, pH = 6,8 - 8,5;

ü время желатинизации: - при 100 °С, от 30 до 70с;

- при (20±1) °С не менее 2 ч.

Полимеризация – это соединение мономеров в одну сложную молекулу без выделения посторонних веществ. При этом получают инден-кумароновые, нефтеполимерные смолы. Одним из главных видов сырья для получения большой группы смол выступают нефть и природный газ.

Современная технология получения формалина состоит в окислении метанола кислородом воздуха с использованием металлооксидного катализатора, что позволяет достичь, практически полной (более 99 %), конверсии метанола и получить безметанольный формалин концентрацией 55,5 %. Дальнейшее проведение синтеза высококонцентрированного формалина и карбамида обеспечивает получение безметанольного карбамидоформальдегидного концентрата.

Применение КФК вместо обычного товарного формалина при синтезе карбамидоформальдегидных смол обусловливает получение смолы 60-70 % концентрации. При этом вакуум-сушка не проводится, а значит, сточные воды не образуются.

Обязательным условием изготовления синтетических смол является соблюдение требований ГОСТ на карбамидоформальдегидную смолу и контроль всех стадий производства опытными специалистами.

Карбамидоформальдегидные смолы применяют:

- в производстве картонного и бумажного материала с пропиткой, устойчивой к повышенной влажности;

- при изготовлении отделочных материалов и строительных, например, древесностружечных плит и фанер;

- при выпуске лаков, красок, шпаклевочных смесей,;

- для получения пенопласта.

НАДЕЮСЬ ТЕПЕРЬ У ВАС ПОЛУЧИТСЯ ОТЛИЧИТЬ ЯНТАРЬ ОТ СИНТЕТИЧЕСКОЙ СМОЛЫ?

И в завершении, предлагаю вам способы определения подлинности янтаря в домашних условиях.

1. Визуальная проверка янтаря

Настоящие янтарные бусины имеют неповторимый внешний вид, поэтому ищем несовершенства - крошечные трещины и пузырьки воздуха, разный размер не обязательно круглая форма. Настоящий янтарь на ощупь, как правило, слегка теплый. Чего не скажешь об искусственной смоле.

2. Проверка соленой водой

Для проверки понадобится примерно 7 чайных ложек соли и 200 мл воды среднего размера. Добавьте всю эту соль в воду и хорошо перемешайте до полного растворения. Затем положите в воду камень янтаря. Настоящий янтарь должен легко плавает в воде в отличие от синтетической смолы (она тонет).

3. Проверка трением

Поскольку настоящий янтарь обладает электростатическими свойствами, он, при достаточной зарядке, способен притягивать крошечные кусочки бумаги и пылинки. Чтобы зарядить, заверните его в ткань и потрите янтарь об тряпочку примерно 20-60 секунд. После этого поднесите камень к пряди волос. Если волосы притягиваются к нему, значит, образовалось статическое электричество, и у вас в руках, скорее всего, настоящий янтарь. И наоборот, если это смола синтетическая данного эффекта вы не увидите.

УСПЕХОВ ВАМ В РЕШЕНИИ ЗАГАДОК ПРИРОДЫ И ХИМИИ!