Mocznik
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() Próbka mocznika krystalicznego | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Wzór sumaryczny |
CH4N2O | ||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Inne wzory |
CO(NH | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa molowa |
60,06 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd |
biały krystaliczny proszek o zapachu podobnym do amoniaku[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||||||
DrugBank | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Pochodne |
alantoina, dimetylomocznik, dulcyna, hydroksykarbamid, kwas barbiturowy, kwas kargluminowy | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) |
Mocznik (karbamid, E927b), CO(NH
2)
2 – organiczny związek chemiczny, diamid kwasu węglowego[7].
Występowanie
[edytuj | edytuj kod]Jest to końcowy produkt przemiany białek i innych związków azotowych w organizmach zwierząt ureotelicznych, powstaje w cyklu ornitynowym. Jest wydalany z moczem (90%), a w niewielkich ilościach z potem (10%)[8][9]. Jego stężenie w osoczu wynosi 2,5–6,4 mmol/dm³[10]. Stanowi około ¾ azotu powstałego w procesie metabolizowania białek. [9]
Fizjologicznie wydalany z moczem w ilości 25-35 g/24 h.[9]
Otrzymywanie
[edytuj | edytuj kod]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/48/DBP_1982_1148_Friedrich_W%C3%B6hler.jpg/240px-DBP_1982_1148_Friedrich_W%C3%B6hler.jpg)
Związek ten został po raz pierwszy otrzymany syntetycznie przez Friedricha Wöhlera w 1828 roku. Był to pierwszy związek organiczny otrzymany z całkowicie nieorganicznych substratów w wyniku ogrzewania cyjanianu amonu[8]:
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[8]:
- CO
2 + 2NH
3 → CO(NH
2)
2 + H
2O
Produkcja
[edytuj | edytuj kod]Światowa produkcja mocznika w 2009 wynosiła ok. 152 mln ton[11].
Największymi producentami mocznika w Polsce są:
- Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Puławy” S.A. – 1,2 mln t/r[12]
- Grupa Azoty Zakłady Chemiczne „Police” S.A.
- Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Kędzierzyn” S.A.
Najwięksi producenci mocznika na świecie to:
- QAFCO – 5,6 mln t/r[13]
- Yara – 5,1 mln t/r[14]
- SAFCO – 2,6 mln t/r[15]
- Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Puławy” S.A. – 1,2 mln t/r[16]
- Acron – 800 tys. t/r[17]
Właściwości
[edytuj | edytuj kod]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. Jest higroskopijny, łatwo rozpuszczalny w wodzie. W wyniku kondensacji podczas ogrzewania tworzy biuret[8].
Zastosowanie
[edytuj | edytuj kod]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%[18]. Mocznik jest też stosowany do produkcji preparatów AdBlue. Stosowany również na lotniskach do odladzania powierzchni manewrowej statków powietrznych (pasów startowych, dróg kołowania)[19].
Znaczenie kliniczne
[edytuj | edytuj kod]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 glikokortykoterapii, 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[20].
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)[21].
Biotechnologiczne wytwarzanie kalcytu
[edytuj | edytuj kod]Mocznik jest metabolizowany przez bakterie glebowe Sporosarcina pasteurii (podobny metabolizm wykazuje Sporosarcina ureae[22]) zawierające wysoce aktywny enzym ureazę, katalizujący reakcję:
- CO(NH
2)
2 + H
2O → CO
2 + 2NH
3
W obecności jonów wapnia Ca2+
prowadzi to do wytrącania się kalcytu (tzw. wytrącanie kalcytu indukowane bakteryjnie):
- Ca2+
+ H
2O + CO
2 → CaCO
3↓ + 2H+
Proces ten wykorzystać można do poprawienia właściwości gleby[23], 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[24][25][7].
Zobacz też
[edytuj | edytuj kod]- azot mocznika (BUN)
- hydroksykarbamid
- karbaminian amonu
- roztwór saletrzano-mocznikowy
- żywice mocznikowo-formaldehydowe
- pochodne sulfonylomocznika
Uwagi
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Rozpuszczalność mocznika w wodzie jest dobra, jednak dokładne wartości w literaturze są rozbieżne, nawet dla tej samej temperatury. W CRC Handbook of Chemistry and Physics podane są 790 g/kg (5 °C) i 1200 g/kg (25 °C), jednak baza GESTIS podaje 624 g/l (20 °C) i 545 g/l (25 °C). Jednocześnie baza ta wskazuje na dużą rozbieżność wartości rozpuszczalności mocznika w wodzie w kartach charakterystyki różnych producentów (480–1080 g/l, 20 °C).
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ a b Henri A. Favre , Warren H. Powell , Nomenclature of Organic Chemistry. IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013, wyd. 1, Royal Society of Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014, s. 416, DOI: 10.1039/9781849733069, ISBN 978-0-85404-182-4 (ang.).
- ↑ a b c d e Urea, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 13010 [dostęp 2017-09-04] (niem. • ang.).
- ↑ a b c d e Haynes 2016 ↓, s. 3-546.
- ↑ Haynes 2016 ↓, s. 5-97.
- ↑ Urea (nr 33247) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2017-09-04]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ Mocznik (nr 33247) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2017-09-04]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ a b Piotr Chmielewski: Chemia: Słownik encyklopedyczny. Wrocław: Wydawnictwo Europa, 2001, s. 386. ISBN 83-87977-40-3.
- ↑ a b c d Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 251, ISBN 83-7183-240-0 .
- ↑ a b c Ewa Birkner i inni, Ćwiczenia praktyczne z biochemii: skrypt dla studentów II roku Wydziału Lekarskiego z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym, Ewa Birkner (red.), wyd. III, Katowice: Śląski Uniwersytet Medyczny, 2008, s. 132, ISBN 978-83-7509-080-2 [dostęp 2024-04-26] (pol.).
- ↑ Tablice biologiczne, Witold Mizerski (red.), wyd. 4, Warszawa: Wydawnictwo Adamantan, 2004, s. 249, 252, ISBN 83-7350-059-6 .
- ↑ Mocznik – na fali wzrostu [online], www.chemiaibiznes.com.pl [dostęp 2019-06-02] [zarchiwizowane z adresu 2015-04-24] .
- ↑ Wirtualny Nowy Przemysł , W ZA Puławy padł rekord produkcji mocznika [online], chemia.wnp.pl [dostęp 2013-11-26] .
- ↑ Qatar tops world in urea exports [online], thepeninsulaqatar.com [dostęp 2013-11-26] [zarchiwizowane z adresu 2014-02-24] (ang.).
- ↑ Production of Urea [online], www.yara.com [zarchiwizowane z adresu 2015-04-06] (ang.).
- ↑ Production of Urea [online], www.safco.com.sa [dostęp 2013-11-26] (ang.).
- ↑ Rekord ustanowiony [online], pulawy.com [dostęp 2013-11-26] .
- ↑ Production of Urea [online], www.acron.ru [zarchiwizowane z adresu 2014-10-31] (ang.).
- ↑ PULNOx® [online], zapulawy.pl [zarchiwizowane z adresu 2013-03-15] .
- ↑ Runway De-icing – SKYbrary Aviation Safety [online], www.skybrary.aero [dostęp 2021-08-04] .
- ↑ BADANIA PODSTAWOWE BIOCHEMICZNE – mocznik w krwi DIAGNOSTYKA laboratoria medyczne i analityczne.
- ↑ BADANIA PODSTAWOWE BIOCHEMICZNE – mocznik w moczu DIAGNOSTYKA laboratoria medyczne i analityczne.
- ↑ Hans Günter Schlegel , Mikrobiologia ogólna, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003, s. 135, ISBN 83-01-13999-4 .
- ↑ Jason T. DeJong i inni, Bio-mediated soil improvement, „Ecological Engineering”, 36 (2), 2010, s. 197–210, DOI: 10.1016/j.ecoleng.2008.12.029 (ang.).
- ↑ Suzanne LaBarre , The Better Brick: 2010 Next Generation Winner [online], Metropolis Magazine, 12 maja 2010 [zarchiwizowane z adresu 2013-05-11] (ang.).
- ↑ Drukarka cegłowa zmniejszy emisję CO2 [online], futureblog.pl, 13 maja 2010 [zarchiwizowane z adresu 2010-11-23] .
Bibliografia
[edytuj | edytuj kod]- CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4987-5429-3 (ang.).