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尿素

 
 
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更新 2015-11-10 15:19
 

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  尿素

尿素是由碳、氮、氧和氫組成的有機化合物,又稱脲(與尿同音)。其化學公式為 CON2H4、(NH2)2CO 或 CN2H4O,國際非專利藥品名稱為 Carbamide。外觀是白色晶體或粉末。它是動物蛋白質代謝后的產物,通常用作植物的氮肥。

尿素在肝合成,是哺乳類動物排出的體內含氮代謝物。這代謝過程稱為尿素循環。

尿素是第一種以人工合成無機物質而得到的有機化合物。活力論從此被推翻。

生產

全世界每年工業的尿素產量約為十億噸。中國目前尿素產能在6400萬噸,年產量約5700萬噸。商業尿素是通過氨與二氧化碳的反應生產的,成品尿素可以為藥片狀、顆粒狀、片狀、晶體或者溶液。90%以上的生產的尿素被用作肥料。在所有的一般使用的估計氮肥料中尿素的含氮量最高(46.4%),因此相對而言其每氮營養的運輸費最低。

尿素在水中的可溶性非常高,因此非常適合被加在可溶的肥料中。

尿素一般以藥片或者顆粒的形式上市。

生產反應

商用尿素的原料是氨與二氧化碳。后者在以焦炭或烴(如天然氣和石油)為原料生產氨的過程中,會大量產生。尿素因此直接從這些原料中就產生了。

尿素生產是一個平衡的化學反應,其反應物不完全成為反應結果。生產過程、設定的反應條件、如何處理未轉化的反應物,皆可能不同。未反應的反應物可用以生產其它產品,(如硝酸銨或***銨),也可回收再投入反應。

尿素生產有兩個主要反應。前者放熱,后者吸熱。但整個過程仍是放熱的。

2NH3 + CO2 → NH2COONH4

NH2COONH4 → (NH2)2CO + H2O }}

應用

尿素在商業上,可作為:

特殊塑料的原料,尤其尿素甲醛樹脂,某些膠類的原料,肥料和飼料的成分,

取代防凍的鹽撒在街道,優點是不使金屬腐蝕,加強香煙的氣味 賦予工業生產的椒鹽卷餅棕色 某些洗發劑、清潔劑的成分,急救用制冷包的成分,因為尿素與水的反應會吸熱

處理柴油機、發動機、熱力發電廠的廢氣,尤其可降低其氧化氮催雨劑的成分〈配合鹽〉,過去用來分離石蠟,因為尿素能形成包合物,耐火材料,環保引擎燃料的成分,

美白牙齒產品的成分。

飼料添加劑

人類糧食資源與蛋白質的短缺,也造成飼料工業一大難題。業者積極尋找蛋白質的新來源,并擴及蛋白質以外的氮來源,例如含氮量高的尿素。

1897,Waesk 等人提出反芻動物能轉化非蛋白質氮為菌體蛋白質的想法。1949,C. J. Watson 等人喂食綿羊含有N15標記的尿素膠囊,4天后在綿羊血液、肝臟、腎臟中檢驗出含有N15的蛋白質。這證實了反芻動物可以利用非蛋白質氮。同年 J. K. Looli 等人以尿素當作唯一氮源喂食綿羊,發現綿羊能夠正氮平衡,表明綿羊瘤胃里的微生物能利用尿素合成其生長所需的10種必需氨基酸。自此,尿素及尿素化合物成為反芻動物的飼料添加劑了。

 實驗室應用

尿素能非常有效的使蛋白質變性,尤其能非常有效地破壞非共價鍵結合的蛋白質。這特點可以提高某些蛋白質的可溶性,其濃度可達10摩爾體積。尿素也可用來制造硝酸尿素。

 醫學應用

皮膚科以含有尿素的某些藥劑來提高皮膚的濕度。非手術摘除的指甲使用的封閉敷料中,含有40%的尿素。

測試幽門螺桿菌存在的碳-14-呼氣試驗,使用了含有碳14或碳13標記的尿素。因為幽門螺桿菌的尿素酶使用尿素來制造氨,以提高其周邊胃里的pH值。同樣原理也可測試生活在動物胃中的類似細菌。

 紡織工業

尿素是紡織工業在染色和印刷時的重要輔助劑,能提高顏料可溶性,并使紡織品染色后保持一定的濕度。

脲是化合物,含有官能團RR'N-CO-NRR'。這官能團的羰基帶著兩個有機的氨基。實驗室中,***可與此二氨基反應。脲類化合物包括過氧化脲、尿囊素、乙內酰脲。脲與縮二脲非常接近。脲的化學結構與酰胺、氨基甲酸、雙偶氮化合物、碳二亞胺等接近。

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