آمونیوم بی‌کربنات

آمونیوم بی کربنات

1-مقدمه

بی کربنات آمونیوم ترکیبی با فرمول شیمیایی (NH4)HCO3 می باشد که در برخی موارد به NH5CO3 ساده سازی می شود. این ترکیب نام های زیادی دارد که نشان دهنده تاریخ طولانی استفاده از آن است. از نظر شیمیایی، این نمک، بی کربنات یون آمونیوم است. این محصول یک جامد بی رنگ است که به راحتی به دی اکسید کربن، آب و آمونیاک تجزیه می شود. نام آیوپاک این ترکیب آمونیوم هیدروژن کربنات می باشد. 

2-تاریخچه

استفاده از بی کربنات ها قدمت بسیار طولانی ای دارد. اما به طور دقیق تر در سال 1791 سدیم و آمونیوم بی کربنات توسط نیکولاس لبلانس فرانسوی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت.

3-کاربردها

1-3-مواد غذایی

بی کربنات آمونیوم در صنایع غذایی به عنوان یک ماده خمیر کننده برای محصولات پخته شده مانند کلوچه و بیسکوییت استفاده می شود. قبل از در دسترس قرار گرفتن بیکینگ پودر های امروزی، معمولاً در خانه ها از این ماده استفاده می شده است. بسیاری از کتاب‌ های آشپزی ، به‌ ویژه از کشورهای اسکاندیناوی، ممکن است هنوز از آن به عنوان هارتشورن یا هورنسالت یاد کنند، اگرچه در حین پخت، بوی بسیار اندکی از آمونیاک به مشام می رسد، اما به سرعت از بین می رود و طعمی باقی نمی گذارد. در بسیاری از موارد ممکن است با جوش شیرین یا بیکینگ پودر، یا ترکیبی از هر دو، بسته به ترکیب دستور پخت و نیازهای خمیر مایه جایگزین شود. در مقایسه با جوش شیرین یا پتاس، هارتشورن این مزیت را دارد که با همان مقدار ماده، گاز بیشتری تولید می کند و هیچ طعم شور یا صابونی در محصول نهایی باقی نمی گذارد، زیرا کاملاً به آب و محصولات گازی تجزیه می شود که در طول پخت تبخیر می شوند. نمی توان از آن برای پخته های مرطوب و حجیم مانند نان یا کیک های معمولی استفاده کرد، زیرا مقداری آمونیاک در داخل آن به دام می افتد و باعث ایجاد طعم ناخوشایند می شود. شماره E E503 برای استفاده به عنوان افزودنی غذا در اتحادیه اروپا به آن اختصاص داده شده است.

2-3-کود

این ماده در نقش کود و معمولاً به عنوان کود نیتروژن دار ارزان در چین استفاده می شود، اما اکنون در بسیاری از مناطق استفاده از آن کنار گذاشته شده است. 

3-3-سایر کاربردها

این ترکیب به عنوان یک جزء در تولید ترکیبات اطفاء حریق (به عنوان تولید کننده گاز کربن دی اکسید)، داروها، رنگ ها و رنگدانه ها استفاده می شود. بی کربنات آمونیوم هنوز به طور گسترده در صنعت پلاستیک و لاستیک، در ساخت سرامیک، در دباغی چرم و برای سنتز کاتالیزورها استفاده می شود. همچنین برای بافر کردن محلول‌ها به منظور قلیایی کردن آن ها در طی تصفیه شیمیایی و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، استفاده می‌شود. از آنجا که به طور کامل به ترکیبات فرار تجزیه می شود، امکان بازیابی سریع ترکیب مورد نظر را با خشک کردن انجمادی فراهم می کند. در صنایع داروسازی، بی کربنات آمونیوم جزء کلیدی شربت خلط آور سرفه می باشد.

4-واکنش ها

این ترکیب در آب حل می شود و یک محلول قلیایی ملایم ایجاد می کند. آمونیوم بی کربنات در استون و الکل نامحلول است.

1-4-تجزیه

بی کربنات آمونیوم در دمای بالای 36 درجه سانتیگراد در یک فرآیند گرماگیر به آمونیاک، گاز دی اکسید کربن و آب تجزیه می شود. این فرایند واکنشی گرماگیر است و گرمای خود را از محیط اطراف می گیرد, در نتیجه این واکنش روشی نا ایمن برای کاهش دمای محیط آن می باشد:

2-4-نمک آمونیوم

هنگامی که این نمک با اسیدها وارد واکنش می شود، نمک های آمونیوم تولید می شوند:

3-4-واکنش باز

واکنش آمونیوم بی کربنات با یک باز باعث تولید آمونیاک می شود.

4-4-سولفات

این محصول می تواند با نمک های سولفات فلزات قلیایی خاکی واکنش دهد و نمک های کربنات های آن ها را رسوب دهد:

5-4-آمونیوم هالید

این ترکیب می تواند با هالید های فلزات قلیایی (فلزات قلیایی هالوژنه) واکنش می دهد و بی کربنات فلز قلیایی و آمونیوم هالید ها را به عنوان محصول بدهد:

5-روش تولید

1-5-تهیه از گاز

بی کربنات آمونیوم از ترکیب دی اکسید کربن و آمونیاک تولید می شود:

بی کربنات آمونیوم از نظر حرارتی ناپایدار است، به همین علت محلول واکنش در هنگام تولید آن سرد نگه داشته می شود، که اجازه می دهد تا محصول به صورت جامد سفید رنگ رسوب کند. در سال 1997 حدود 100000 تن از این طریق آمونیوم بی کربنات تولید شده است.
گاز آمونیاک وارد شده به محلول آبی آبپوشی می شود و در کنار کربنات آن را به کربنات آمونیوم تبدیل می کند. این ترکیب با قرار گرفتن در معرض هوا، آمونیاک می دهد و به بی کربنات آمونیوم تبدیل می شود.

6-تحقیقات جدید

امروزه با پیشرفت تکنولوژی و روی کار آمدن نرم افزار های مختلف مهندسی و شبیه ساز, بسیاری از واکنش ها و فرایند های شیمایی مورد بررسی کامپیوتری قرار می گیرند. از جمله این مطالعات " شبیه سازی فرایند جذب کربن دی اکسید خروجی از فرمانتور کارخانه بیواتانول و تولید بی کربنات آمونیوم با نرم افزار اسپن پلاس" می باشد که تولید آمونیوم بی کربنات را در آن مورد مطالعه و شبیه سازی قرار داده است.

7-روش نگهداری

این ماده دارای تحریک پذیری بالایی است, لذا وجود تهویه مناسب در محل نگهداری این ماده ضروری است و بایستی ماده مورد نظر در ظرف های در بسته نگهداری شوند.
یکی دیگری از نکات مهم در نگهداری این ماده, نگهداری آن در مکانی خنک و به دور از گرما و نور مستقیم می باشد, زیرا این ماده به سرعت به گاز کربن دی اکسید و آمونیاک تجزیه می شود.

8- ایمنی

بی کربنات آمونیوم یک عامل تحریک کننده برای پوست، چشم و سیستم تنفسی است. اثرات کوتاه مدت آن بر سلامتی ممکن است بلافاصله یا اندکی پس از قرار گرفتن در معرض آن رخ دهد. تنفس بی کربنات آمونیوم می تواند بینی، گلو و ریه ها را تحریک کند و باعث سرفه، خس خس سینه و یا تنگی نفس شود. مواجهه مکرر ممکن است باعث ایجاد برونشیت همراه با سرفه و یا تنگی نفس شود. اثرات سلامتی ممکن است کوتاه مدت یا بلند مدت باشند.
در صورت امکان، واکنش های آن باید محصور باشد و استفاده از تهویه خروجی در محل انتشار مواد شیمیایی توصیه می شود. اگر از تهویه استفاده نمی شود، ماسک تنفسی ضروری است. پوشیدن لباس کار محافظ توصیه می شود.