Mocznik

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Mocznik
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Próbka mocznika krystalicznego
Próbka mocznika krystalicznego
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny CH4N2O
Inne wzory CO(NH2)2
H2NCONH2
Masa molowa 60,06 g/mol
Wygląd białe kryształy lub proszek, pachnące po pewnym czasie amoniakiem[1]
Identyfikacja
Numer CAS 57-13-6
PubChem 1176[2]
Podobne związki
Podobne związki fosgen, tiomocznik, acetamid, aceton, biuret, guanidyna
Pochodne alantoina, dimetylomocznik, dulcyna, hydroksykarbamid, kwas barbiturowy, kwas kargluminowy
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Znaczek pocztowy wydany w 100 rocznicę śmierci Friedricha Wöhlera upamiętniający syntezę mocznika

Mocznik (karbamid, E927b), CO(NH2)2organiczny związek chemiczny, diamid kwasu węglowego[8]. W wyniku kondensacji podczas ogrzewania tworzy biuret[6].

SynthesisBiuret.png

Występowanie[edytuj]

Jest to końcowy produkt przemiany białek i innych związków azotowych w organizmach zwierząt ureotelicznych, powstaje w cyklu ornitynowym. Jest wydalany z moczem, a w niewielkich ilościach z potem[6]. Jego stężenie w osoczu wynosi 2,5–6,4 mmol/dm3[9].

Znaczenie kliniczne[edytuj]

Oznaczenie 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 glikokorykoterapii, 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[10].

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)[11].

Otrzymywanie[edytuj]

Związek ten został po raz pierwszy otrzymany syntetycznie przez Friedricha Wöhlera w 1828 r. Był to pierwszy związek organiczny otrzymany z całkowicie nieorganicznych substratów w wyniku ogrzewania cyjanianu amonu[6]:

Urea Synthesis Woehler.png
Mocznik - odczynnik produkcji radzieckiej

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[6]:

CO2 + 2NH3 → CO(NH2)2 + H2O

Biotechnologiczne wytwarzanie kalcytu[edytuj]

Mocznik jest metabolizowany przez bakterie glebowe Sporosarcina pasteurii (zwana też Bacillus pasteurii; podobny metabolizm wykazuje Sporosarcina ureae[12]) zawierające wysoce aktywny enzym ureazę, katalizujący reakcję:

CO(NH2)2 + H2O → CO2 + 2NH3

W obecności jonów wapnia Ca2+ prowadzi to do wytrącania się kalcytu (tzw. wytrącanie kalcytu indukowane bakteryjnie):

Ca2+ + H2O + CO2 → CaCO3↓ + 2H+

Proces ten wykorzystać można do poprawienia właściwości gleby[13], 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[14][15][8].

Właściwości[edytuj]

Tworzy 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[1]. Jest higroskopijny, łatwo rozpuszczalny w wodzie.

Wykorzystanie[edytuj]

Mocznik 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%[16]. Mocznik jest też stosowany do produkcji preparatów AdBlue.

Produkcja[edytuj]

Światowa produkcja mocznika w 2009 wynosiła ok 152 mln ton[17]. Cena tony mocznika w Polsce wynosi 1314 zł[18]. Największymi producentami mocznika w Polsce są:

Najwięksi producenci mocznika na świecie to:

Zobacz też[edytuj]

Przypisy[edytuj]

  1. a b c Environmental Health & Safety: Urea (material safety data sheet) (ang.). Mallinckrodt Baker, Inc., 2009-09-09. [dostęp 2009-11-27].
  2. Mocznik (CID: 1176) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  3. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 3-516, ISBN 9781420090840.
  4. a b Mocznik (nr 33247) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2014-02-20].
  5. R. Williams: pKa Data (ang.). 2001-10-24. [dostęp 2009-11-27].
  6. a b c d e Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 251, ISBN 8371832400.
  7. Mocznik (ZVG: 13010) (ang. • niem.) w bazie GESTIS, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA).
  8. a b Piotr Chmielewski: Chemia: Słownik encyklopedyczny. Wrocław: Wydawnictwo Europa, 2001, s. 386. ISBN 83-87977-40-3.
  9. Tablice biologiczne. Witold Mizerski (red.). Wyd. IV. Warszawa: Wydawnictwo Adamantan, 2004, s. 249, 252. ISBN 83-7350-059-6.
  10. BADANIA PODSTAWOWE BIOCHEMICZNE - mocznik w krwi DIAGNOSTYKA laboratoria medyczne i analityczne
  11. BADANIA PODSTAWOWE BIOCHEMICZNE - mocznik w moczu DIAGNOSTYKA laboratoria medyczne i analityczne
  12. Hans Günter Schlegel: Mikrobiologia ogólna. Warszawa: PWN, 2003, s. 135. ISBN 83-01-13999-4.
  13. Jason T. DeJong, Brina M. Mortensen, Brian C. Martinez, Douglas C. Nelson. Bio-mediated soil improvement. „Ecological Engineering”. 36 (2), s. 197-210, 2010. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2008.12.029 (ang.). 
  14. Suzanne LaBarre: The Better Brick: 2010 Next Generation Winner (ang.). Metropolis Magazine, 2010-05-12. [dostęp 2010-05-26].
  15. Drukarka cegłowa zmniejszy emisję CO2 (pol.). futureblog.pl, 2010-05-13. [dostęp 2010-05-26].
  16. zapulawy.pl: PULNOx®. [dostęp 2013-11-17].
  17. Mocznik - na fali wzrostu
  18. PULREA® - MOCZNIK Puławy
  19. Wirtualny Nowy Przemysł: W ZA Puławy padł rekord produkcji mocznika. [dostęp 2013-11-26].
  20. thepeninsulaqatar.com: Qatar tops world in urea exports (ang.). [dostęp 2013-11-26].
  21. yara.com: Production of Urea (ang.). [dostęp 2013-11-26].
  22. safco.com.sa: Production of Urea (ang.). [dostęp 2013-11-26].
  23. pulawy.com: Rekord ustanowiony. [dostęp 2013-11-26].
  24. acron.ru: Production of Urea (ang.). [dostęp 2013-11-26].

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.