قناة علوم عظيمة على اليوتيوب

الموسوعة الحرة

يوريا

هذا المقال يخضع للمعالجة الالية من طرف كشًاف، إذا كانت لديك أي ملاحظات عليه لا تتردد في مراسلتنا.

‌كرباميد بيروكسيدcarbamide peroxide ويستخدم...
كرات يوريا
الكَرْبامِيد (بالإنجليزية: carbamide)‏ أو اليُوْرِيا أو البَوْلَة (بالإنجليزية: urea)‏ في الكيمياء و الكيمياء الحيوية هي مركب عضوي صيغته الكيميائية CO(NH2)2. اسم الكارباميد موصى به في الأسماء غير الاحتكارية العالمية والمستخدم في أوروبا. كمثال: المركب بيروكسيد الهيدروجين - يوريا Hydrogen peroxide - urea (الاسم المصدق عليه قديمًا في إنجلترا) أصبح الآن يستخدم في الأوساط الطبية كـ ‌كرباميد بيروكسيدcarbamide peroxide ويستخدم في تبييض الأسنان . عبر الأسماء الأخرى راتنج الكرباميد (بالإنجليزية: carbamide resin)‏ ، إيزو‌يوريا، ثنائي أميد الكربونيل (بالإنجليزية: carbonyl diamide)‏، ثنائي أميد الكربونيل (بالإنجليزية: carbonyldiamine)‏.
تنتج هذه المادّة لدى الكثير عبر الحيوانات، كمركّب نهائي لعمليّة استقلاب المركّبات الآزوتيّة (كالحموض الأمينيّة مثلاً) في دورة الكرباميد التي تحدث في الكبد، وتُطرد عبر الجسم عن طريق البول والعرق.
الكرباميد الصافي مادّة بلورية بيضاء رائحتها قريبة عبر رائحة النشادر، غير سامّة وحتّى نظافيًّا غير ضارّة. اليوريا النقية تكون بيضاء اللون في شجميع بلورات ،عديمة الرائحة، غير سامة ، وتعتبر طاهرة ، تذوب بسهولة في الماء. يبلغ الإنتاج العالمي منها 200 مليون طن في السنة وهي أحد الكيماويات التي يكثر إنتاجها. تستخدم اليوريا في صناعة السماد الصناعي المحتوي علي الأزوت (النتروجين)، واليوريا مادة أولية للصناعات الكيماوية حيث تستخدم في تصنيع الراتنج ، و اللواصق ، و العوازل الكهربائية . وهي مادة تستخدم في تصنيع ميلامين و كافيين و هيدرازين و الورنيش و مواد التبييض وكيماويات أخرى.
نبذة تاريخيّة
كانت اليوريا أول مركّب عضوي ينتج اصطناعياً عبر مواد بادئة لا عضوية، وأدى ذلك إلى هدم مبدأ الحياتية (بالإنجليزية: vitalism)‏ أو «vis vitalis» أي القوّة الحياتيّة باللغة اللاتينيّة.
اكتُشفت المادّة كمادّة بذاتها عام 1773 عبر قبل "هيلار مارين رووٍيلّ" Hilaire Rouelle. وأوّل عبر قام بتصنيعها كان "فريدريش فوولر" Friedrich Wöhler سنة 1828 عبر عمليّة تفاعل كيميائيّة بين سيانات البوتاسيوم وسلفات الأمونيوم؛ بهذه الطريقة مهّدت الطريق لفرع الكيمياء العضوية، بعد إثباتها أنّ الموادّ العضوية يمكن حتى تُنتج عبر أشياء وموادّ غير حيّة.
طريقة فوهلر لتحضير اليوريا
قام فريدريش فوولر بتحضير اليوريا أول مرة في عام 1838 عبر تفاعل سيانات الفضة (AgNCO) مع جميعوريد الأمونيوم (NH4Cl):
أو كذلك عبر تفاعل سيانات الرصاص (Pb(NCO)2) مع الأمونيوم السائل .
ومن الناتج الوسطي سيانات الأمونيوم (NH4NCO) تعرّف على المادة الأصلية لليوريا :
بهذا كانت اليوريا هي أول مادة عضوية تحضر اصطناعيا عبر مواد غير عضوية. وكان هذا يتعارض آنذلك مع الفكرة السائدة بحتى المواد العضوية لا تنتج سوى عبر كائنات حية عن طريق ما يسمى "القوة الحية" .
إنتاج الأمونيا 1946–2007
في عام 1868 خط "الكسندر باساروف" لأول مرة طريقة التحضير الإصطناعي لليوريا عبر كاربامات الأمونيوم ، وذلك عبر الأمونيا و ثاني أكسيد الكربون تحت ضغط عال.
توصل كارل بوش في عام 1922 إلى الإنتاج الصناعي لليوريا على المستوى الكبير بتطبيق "طريقة هابر-بوش" عندما كانت الأمونيا متوفرة وكذلك توفر الضغط العالي تقنيا.

بعد الحرب العالمية الثانية ازداد تصنيع اليوريا في بلاد كثيرة حول العالم ، كما زاد إنتاج الأمونيا. ووصل الإنتاج العالمي في عام 2016 ما يزيد عن 200 مليون طن .
شجميع الجزيء
المسافات بين الأيونات والزاوية .
رابطة الكربون مع النتروجين تبدي خصائص الرابطة الثنائية ولذلك فتلك الرابطة نجدها أقصر في جزيء اليوريا عن رابطة الكربون - نتروجين في الألكالي أمين بنحوعشرة بيكو متر . المسافة بين النتروجين والهيدروجين تبلغ 105 بيكومتر ، والمسافة بين الكربون والأكسجين تبلغ 126 بيكومتر ، وتبلغ المسافة بين النتروجين والكربون 134 بيكومتر .
الترابط بين الذرات N–C–N ليست مستقيمة وإنما يشجميع الجزيء زاوية ، وهو في مستوى واحد ، أما شجميع الرابطة N–H فهي في شجميع هرمي. الزاوية بين الذرات N–C–O تبلغ 121 °.
تواجدها
دورة النتروجين في الطبيعة
اليوريا الطبيعية واليوريا الإصطناعية التي تتسرب إلى الطبيعة تحللها البكتيريا سريعا إلى أمونيا وأيونات نتريت ونترات وهذه هي مواد في دورة النتروجين. جميعا عبر حمض البول واليوريا هي عبر المواد التي تـُخرجها الطيور والخفافيش . توجد اليوريا كمادة طبيعية في المناطق ذات المناخ الجاف . فقد عثر عليها طبيعيا في عام 1973 في "تروبن هيل"بالقرب عبر بحيرة راسون في غرب أستراليا, وكانت محفوفة بأمونيوم فثيتاليت وفوسفات الأمونيا .
اهميتها البيولوجية
دورة اليوريا في الجسم
كثير عبر الحيوانات الفقرية مثل صفيحية الخياشيم الغضروفية كأسماك القرش و الشفنينيات و البرمائيات و الثدييات تنتج اليوريا كناتج نهائي عبر عملية الأيض التي تتم على مركبات النتروجين مثل الأحماض الأمينية.
عند تحلل حمض أميني تنتج أمويا أولا ، وهي مادة سامة عندماقد يحدث في هجريزها عاليا حيث تؤثر سلبا على الخلايا .
وتتكون اليوريا في الكبد خلال تفاعل جزيئين إثنين عبر الأمونيا مع جزيء ثاني أكسيد الكربون في دورة اليوريا . وتنتقل اليوريا عبر الكبد إلى الجميعيتين وتخرج عبر الجسم مع البول. نصف المواد الصلبة التي توجد في البول تقريباقد يحدث عبر اليوريا. الاختلال في دورة اليوريا تكون مسبباته وراثية وهي أحد أمراض التمثيل الغذائي ، وهو سقم متعلق باختلال في تفاعلات الأمونيا. وهو يؤدي إلى ازدياد في كمية الأمونيا في الدم ، وهي ضار للخلايا العصبية.
كما تخرج كميات قليلة عبر اليوريا عبر الإنسان مع العرق وإفرازات الأمعاء . وينتج جسم الإنسان بين 20 - 39 جرام عبر اليوريا في اليوم.
بعض الحيوانات تستغل اليوريا في حمايتها عبر التصلب بسبب البرودة.
أسماك القرش و الشفنينيات لا تــُخرج جميعها اليوريا ولكن تستخدمها لضبط الضغط الإسموزي الذي يساعد على انتنطق المواد المتنوعة بين الخلايا .
تناول طعام غني بالبروتينات بؤدي إل ازدياد نسبي في نسبة اليوريا حتى ولو كانت الجميعيتان سليمتان، وهذا يُبدي نشاطا منخفضا لعمل الجميعى. وإذا كانت الجميعى معرضة للسقم أو إذا كانت كفاءة الجميعى متواضعة بسبب سقم السكري فإذا ذلك يؤدي إلى ازدياد في مستوى وجود اليوريا في الدم (المستوى المعتاد : 10–50 مليغرام/ديسيلتر) في الدم.
توجد اليوريا في الحليب والألبان، وكمية اليوريا بالمليغرام في لتر اللبن هي مقياس هام في تغذية البقر. إذا نسبة اليوريا في الحليب يحدد عن طريق تغذية البقرة بكمية مناسبة عبر البروتينات في اليوم و كمية الكربوهيدرات التي تخمّرها معدة البقرة ، وهي تستغل كمقياس لكفاءة الحيوان في الاستفادة عبر البروتينات الي يأجميعها. فإذا زادت نسبة البروتينات أو نقصت عن الحد المناسب في تغذية الحيوانقد يحدث لها عواقب وخيمة على صحة الحيوان.
تصنيع اليوريا
برج تصنيع اليوريا في أحد مصانع مدينة لينز،النمسا.
تـُحضر اليوريا في المختبر عن طريق تفاعل الأمونيا مع الفوسجين أو مع إستر حمض الكربونيك أو كذلك التحلل المائي لسياناميد. أما التحضير الصناعي لليوريا فهو يتم بكميات كبيرة ، ففي عام 2012 وصل الإنتاج العالمي منها 184 مليون طن. وطبقا لتقديرات الاتحاد الدولي لصناعة الأسمدة (IFA) فمن المتسقط زيادة الإنتاج خلال الأعوام 2013 - 2018 بنحو 41 مليون طن ، عبر ضمنهاخمسة مليون طن في الولايات المتحدة وحدها. ولزيادة الإنتاج عبر اليوريا في الولايات المتحدة سيستلزم زيادة في استخراج الغاز عبر أحجار الأردواز.
لانتاج اليوريا في مصانع كبيرة يستخدم الغاز الطبيعي و الهواء و الماء طبقا لطريقة هابر - بوش التي تنتج أمونيا أولا ثم أخيرا اليوريا. لإنتاج الهيدروجين أولا يُفصل ثاني أكسيد الكربون الذي يستخدم ثلثيه لإنتاج اليوريا.
طريقة انتاج اليوريا الإصطناعي بواسطة الضغط العالي ترجع إلى "كارل بوش" و "فلهلم مايزر". شيد م الكيماويات باسف مصنعه في عام 1922 حيث أنشأ فيه مفاعلا للضغط العالي كخطوة أولية بقدر 150 ضغط جوي للأمونيا وتاني أكسيد الكربون ، حيث يتم هذا التفاعل وهو تفاعل منتج للحرارة فتنتج كربامات الأمونيوم (NH4CO2NH2) : />
وتتحول كربامات الأمونيوم خلال تفاعل ماص للحرارة +15,5 kJ/mol وتتحول إلى يوريا وماء:
وهو تفاعل متوازن . ولتحسين كمية الإنتاج فإذا العمل يتم بكمية كبيرة غالبة أكثر عبر اللازم عبر الأمونيا. ويستحسن أنقد يحدث الغاز الذي يُعاد إلى العملية جافا وخاليا عبر الماء ، ذلك لحتى الماء يزيح التفاعل إلى ناحية كربامات الأمونيا. التفاعل الجميعي يتميز بأنه تفاعل ناشر للحرارة . ويتكون عبره ماتج ثانوي وهو حمض إيزوسيانيك.
هذا التفاعل يمكن تخشىيضه عن طريق العمل بنسبة عالية عبر الأمونيا. وتستخدم شركة بي إيه إف إس في مصنعها زيادة في نسبة الأمونيا في تصنيع سلفات الأمونيا و نترات الأمونيا. في نهاية العشرينيات عبر القرن الماضي تم تحسين التفاعل وأعيد أرسال الأمويا الزائدة إلى عملية الإنتاج. وبنفس الطريقة طوّرت طرق شمولية تدوير للتفاعل ، قامت بتطويرها شركة DuPont, وشركة Pechiney وشركة Stamicarbon".
تختلف العمليات فيما بينها عبر وجهة طريقة تحلل كربامات الأمونيا ، وفصل وانتاج ثاني أكسيد الكربون والأمونيا وكذلك في التعامل مع اليوريا وتصنيعها.
تبلغ درجة حرارة التفاعل حسب الطريقة بين 170 - 220 درجة مئوية ، وضعط التفاعل بين 125 و 250 ضغط جوي . وتشهجر جميع الطرق الحديثة في شيء وهو إعادة الغازات الزائدة إلى المفاعل ، حيث تتم عملية الانسلاخ stripping. يلزم لإنتاج 1 طن عبر اليوريا 0,58 طن عبر الأمونيا و 0,7 طن عبر ثاني أكسيد الكربون. وبحسب طريقة العملية تستخدم في أنتاجه بين 85 - 160 كيلووات ساعي عبر الكهرباء و بين 0,9 - 2,3 طن عبر البخار . خلال الإنتاج يراد خفض إنتاج مادة بيوريت التي تتكون عبر اليوريا عند درجات الحرارة العالية وتظل تلك المادة في اليوريا المنتجة صناعيا كمادة دخيلة شائبة. ويرغب المنتج في خفض وجود البيوريت في اليوريا إلى أقل عبر 1% ، حيث حتى البيوريت له أثرا سلبيا على حبوب البذر مما له تأثير سيء على الناتج الزراعي.
استخدامات اليوريا
أحد استخدامات اليوريا في الصناعة هو تصنيع الميلانين الذي يستخدم في صناعة أنواع متعددة عبر الراتنج ، وبعض هذا الراتنج يستخدم في صناعة الأخشاب الرقائقية. وكذلك تستخدم في تحضير راتنج يوريا-فورمالدهيد. بالإضافة إلى ذلك فإذا اليوريا تستخدم غالبا في تصنيع الأسمدة الأزوتية ، كما تستخدم كمادة اختزال .
ويتزايد استخدامات اليوريا سنويا ، قد تضاعف إنتاجها بين عامي 1960 إلى 1970 أربعة مرات. وبين عامي 1990 إلى 2010 تزايد إنتاجها والطلب عليها بمعدل 3% سنويا. ومع ذلك فإذا الكفايات التقنية في تصنيعها تزيد عن الطلب بنسبة بين 10% إلى 20%. وقد يزيد عبر الطلب عليها يمكن حتى تكون رغبة المشرعيين في خفض أكاسيد النتروجين الناتجة عبر سيارات المرور والحافلات وعربات النقل ـ وكذلك الرغبة في توسع إنتاج الوقود البيولوجي.
الاستخدام الطبي
تستخدم الكريمات المحتوية على اليوريا في طب الجلد كمنتجات جلدية موضعية تستخدم لعلاج جفاف الجلد. ويستخدم اليوريا بنسبة 40٪ لعلاج الصدفية و جفاف الجلد والأكزيما والتقران وغيرها.
الإنتاج العالمي لمواد اليوريا
اليوريا هي المادة رائجة الاستخدام في العالم في الأسمدة الأزوتية ، وهذه الأسمدة تحتسب قيمتها على أساس ما تحتويه عبر نتروجين. في مناطق مختلفة عبر العالم ، مثل أسيا ، كانت نسبتها في عام 1997 ما يزيد عن 50%.
وتزايد استهلاك اليوريا شديدا في البلدان الأسيوية . في عام 2013 كانت الهند و الصين و باكستان هم أكثر الدول في العالم في أستهلاك اليوريا.
قائمة العشرة دول الولى في استخدام منتجات اليوريا
البلد السنة الإاستهلاك
مليون طن
الهند 2013 30,60
الصين 2012 28,50
باكستان 2013 5,89
الولايات المتحدة 2013 5,60
إندونيسيا 2013 4,77
البرازيل 2013 4,56
كندا 2013 3,38
تايلاند 2013 2,37
مصر 2013 1,93
إيران 2013 1,84
ثمن اليوريا
بقي ثمن اليوريا حول 100 دولار أمريكي للطن ، وارتفع سريعا بين 2003 - 2008 إلى 770 دولار/طن . لكنه عاد وانخفض حتى أصبح ثمنها في يونيو 2016 نحو 200 دولار/طن.
نسب أنواع الأسمدة المتنوعة في العالم
(على أساس النتروجين; 1997)
السماد نسبته المئوية
اليوريا 44,22
نترات الأمونيا 09,52
أمونيا 05,67
Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung 04,96
Kalkammonsalpeter 04,31
Ammoniumsulfat 03,06
Andere 28,26
مراجع
  1. مُعرِّف "بَب كِيم" (PubChem CID): https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/1176 — تاريخ الاطلاع: 19 نوفمبر 2016 — العنوان : urea — الرخصة: محتوى حر
  2. ^ مُعرِّف "بَب كِيم" (PubChem CID): https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/1176
  3. ^ Williams, R. (200أ-ر-24). "pKa Data" (PDF). مؤرشف عبر الأصل (PDF) في 18 فبراير 2015. اطلع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2009.
  4. ^ http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik_khimika_i_tekhnologa/07_khimicheskoe_ravnovesie_svoystva_rastvorov/5018
اقرأ أيضا
  • -بيوريت
  • -سيانات الأمونيوم
  • -سيانات الفضة
مجلوبة عبر «https://ar.wikipedia.org/w/index.php title=يوريا&oldid=53917989»
السابق
بيكبريتيت
التالي
ليثيوفون

0 تعليقات

أضف تعليقا

اترك تعليقاً