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碳酸铵

碳酸(Ammonium 碳酸根)别名碳酸氢铵,是一种无机化合物,为具有氨臭味的无色或白色晶体或粉末,分子式为(NH4)2CO3,摩尔质量为96.09 g/摩尔,密度为1.5 g/cm3,熔点为58 °C(分解),能溶于水,不溶于乙醇二硫化碳水溶液呈弱碱性。碳酸铵性质不稳定,常温下逐渐分解成碳酸氢铵并放出氨气,而碳酸氢铵遇热后,再分解为二氧化碳、氨和水。

一般将二氧化碳通入过量的氨溶液可以制备碳酸铵。碳酸铵可用于面点的膨松剂,常温下易分解产生剧臭,其膨松力较碳酸氢钠大2~3倍,分解产物氨气绝大部分逸散,对口味影响较小。此外,碳酸铵还可以用作羊毛精练剂、药物(如祛痰剂)、肥料、棉蚜虫防治剂、杀菌剂等。但是,碳酸铵具有一定的刺激性,吸入碳酸铵会引起鼻子和喉咙的刺激;摄入可能会引起胃刺激;与眼睛或皮肤接触同样会引起刺激。

理化性质

物理性质

碳酸铵(Ammonium 碳酸根)别名碳酸氢铵,为具有氨臭味的无色或白色羽果乐队或粉末,分子式为(NH4)2CO3,摩尔质量为96.09 g/摩尔,密度为1.5 g/cm3,熔点为58 °C(分解),能溶于水,不溶于乙醇二硫化碳

化学性质

碳酸铵的水溶液呈弱碱性,pH约为8.6(5%的溶液)。碳酸铵性质不稳定,在空气中常渐渐的分解成碳酸氢铵并放出氨气,而碳酸氢铵遇热后,会分解为二氧化碳、氨和水,反应式分别如下:

加过量的盐酸溶液于碳酸铵中,碳酸铵可以分解出二氧化碳,反应如下:

碳酸铵是硫酸钙垢的垢转化剂,它可与硫酸钙发生下面的转化反应:

碳酸铵还可以与碱反应,如与氢氧化钡反应

制备方法

工业上制备碳酸铵一般是把二氧化碳通入过量的氨溶液,反应式如下:

总反应方程为:

应用

食品加工

碳酸铵可用于面点的膨松剂,能够不经过发酵就可以让面团产生气体、变得膨大松软。常温下易分解产生剧臭,其膨松力较碳酸氢钠大2~3倍,分解产物NH3绝大部分逸散而不致影响口味,但由于分解温度过低,在烘焙初期即分解散尽,不能在饼坯凝固定型之前持续产气,一般不单独使用。此类膨松剂分解产物易挥发,在食品中残留很少,或为正常食品成分,在正常使用量范围内对人无害。但如用量过大,食品中可残留碳酸钠或碳酸铵,使食品呈碱性或有氨气的气味,并破坏维生素。此外,在食品加工中碳酸铵可以用作发酵剂、酸度调节剂、稳定剂等。碳酸铵作为酸度调节剂,用于控制食品加工过程或调节产品pH,能用于可可粉桃酥、面包、饼干等食品。

化学化工

羊毛精练剂

碳酸铵可以作羊毛精练剂,羊毛通常用肥皂及纯碱配制的溶液来精练,由于纯碱的碱性比较强,会影响羊毛的强力,所以在精练上等羊毛时,往往用碳酸铵替代纯碱。

金属回收

铜精矿熔炼过程产生的烟气通过节能锅炉后,得到了含有铜、锌、铅、铋、等多种金属元素的烟灰。烟灰不及时处理不但会造成严重的环境污染,还造成了资源的浪费。铜烟灰成份复杂,物相组成波动较大,很难有统一的处理方法。研究人员发现经过碳酸铵溶液浸出回收铜,铜的浸出率可以达到85%以上,烟灰中铜的浸出取得了较好的效果。

塑料工业

碳酸铵在塑料工业中常用作酚醛树脂脲醛树脂聚氯乙稀氯磺化聚乙烯泡沫剂聚氨酯泡沫的辅助发泡剂。其特点是价廉、发气量高,但因贮存稳定性差,分散困难,有氨味,因此使得用途受到限制。掺入碳酸镁氧化锌等可改善其贮存稳定性。

农业生产

肥料

碳酸铵是一种生理酸性肥料,因为铵会被植物吸收,碳酸则会残留在土壤中,但它的酸性作用是暂时的,对土和作物都不会有危害。所含的氮素形态为铵态氮,溶于水后可以被作物吸收利用,也能被土壤吸收保存,或者经硝化细菌作用,把铵态氮转化成硝酸态氮再供作物利用。

棉蚜虫防治剂

棉蚜虫防治剂是以碳酸氢铵、碳酸铵、煤油等为原料,经混合调制而成,主要用于防治棉花虫的发生。该试剂具有无毒、无刺激、使用方便等特点。同时,碳酸氢铵、碳酸铵均是农作物肥料,本剂的使用,对增加土壤的肥效也有一定的益处。

杀菌剂

由酸腐病菌引起的酸腐病是柑橘重要的采后病害,目前缺少有效控制酸腐病的杀菌剂。研究人员分析了碳酸铵作为通常认为安全的药剂对酸腐病菌的抑菌活性和可能的作用机制,结果显示:碳酸铵可以抑制孢子萌发和芽管伸长,抑制菌丝生长,并且抑制效应与质量浓度呈正相关,在一定条件下能够完全抑制孢子萌发和菌丝生长。因此碳酸铵可作为杀菌剂的替代方法控制柑橘果实的酸腐。

医药

碳酸铵在医药领域也有一定的应用,例如在家畜治疗中可以作为祛痰剂,作用与氯化铵相似,但效力较弱,在体内不易引起酸血症。另外,碳酸铵可以用于制作嗅盐,早在古代就从鹿角炼取碳酸铵以做嗅盐,由碳酸铵制成的嗅盐可以把昏迷的病人唤醒,因为嗅盐具有刺激性的气味能够刺激病人的嗅觉器官。

安全事宜

毒理数据

小鼠经静脉LD50:96 mg/kg;

狗经静脉LDLo:200 mg/kg;

兔子经皮下LDLo:900 mg/kg;

兔子经静脉LDLo:200 mg/kg;

兔子经直肠LDLo:800 mg/kg;

青蛙经皮下LDLo:250 mg/kg;

青蛙经肠外LDLo:758 mg/kg。

GHS分类

H302(99.18%):吞咽有害;

H319(26.12%):引起严重的眼睛刺激;

H412(39.59%):对水生生物有害,具有长期影响。

危害

碳酸铵易分解生成氨气,氨气主要作用于上气道,吸入后可引起咽喉痛、发音嘶哑。吸入较高浓度的氨气会引起喉头肌肉痉挛声带水肿,并发生窒息。此外,氨气进入气管支气管会引起咳嗽、咳痰等。氨气具有强烈刺激性气味,接触后会出现眼睛流泪、晶体混浊、虹膜炎症等,可导致失明

应对措施

急救

皮肤接触时应立即脱掉被污染衣物,并用大量清水冲洗皮肤;眼睛接触时用大量清水冲洗至少15min;若不慎吸入,应立即将患者移至空气新鲜处;呼吸停止,施行呼吸复苏术,并及时就医。

泄漏和消防

若碳酸铵不慎发生泄漏,应及时疏散未穿戴防护设备的人员,并且移走现场的火源,将碳酸铵收集后存放在密封容器中,再对清理完成后的区域进行通风。如果物质或受污染的液体进入水道,应当及时通知下游居民。碳酸铵在火灾中会生成有毒的氨气,但其反应不具有爆炸性。若发生火灾应及时喷水、使用干粉或二氧化碳灭火器来进行灭火,消防员在进行救火时应当佩戴自给式呼吸器。

储存和运输

碳酸铵应用具有塑料内衬的铁桶或编织袋包装,外套用聚丙烯编织袋两层包装。碳酸铵应储存于干燥库房内,防潮、防雨、防晒,避光、密封保存。运输中轻拿轻放,防止包装破裂。

参考资料

Ammonium Carbonate | (NH4)2CO3 | CID 517111 - PubChem.pubchem.2024-03-18