Водный раствор мочевины что это?

Карбамид: свойства и применение

Карбамид (мочевина) – химическое соединение, которое образуется на завершающем этапе метаболизма белков и содержится в моче человека в количестве около 2%. В 1818 г. это соединение исследовал Ульям Праут, являющийся английским химиком и доктором.

Карбамид мочевина стала первым органическим соединением, которое удалось создать синтетическим путем на неорганической основе. Этот метод применил на практике Вильгельм Эдуард Вебер. Немецкий физик впервые получил карбамид синтетическим способом в 1828 г. Сейчас для этих целей все чаще используют непрямой способ, основанный на совмещении аммиака и двуокиси углерода. Эта разработка принадлежит химику Базарову А. И.

Формула мочевины, свойства и методы получения

Химическому веществу принадлежит формула H2N-CO-NH2. Карбамид вступает в реакцию с наиболее распространенными растворителями. Он растворим в воде, аммиаке, находящемся в жидком состоянии, и ангидриде сернистом. Чем выше температура растворителя, тем лучше карбамид с ним взаимодействует. В неполярных растворителях вещество пребывает в неизменном состоянии. Примером таких средств являются алканы и хлороформ.

В промышленности карбамид аммония получают в результате проведения реакции Базарова. Аммиак и углекислый газ нагревают до температуры 130-140°С.

Обычно производство аммиака и мочевины совмещено, т. к. аммиак – один из компонентов, требуемых для осуществления методики Базарова.

В карбамиде содержатся нуклеофилы в виде атомов азота, потому при сочетании мочевины с кислотой происходит нитрование с выделением нитромочевины и солей. Планируя применить карбамид в промышленности и сельском хозяйстве (азотное минеральное удобрение), следует учесть эту особенность.

Применение карбамида (мочевины):

  • При выполнении определенных задач в строительстве;
  • В процессе изготовления мебели, для производства ДВП;
  • В фармакологии (вещество требуется для получения медикаментов, которые оказывают на организм противоопухолевое действие);
  • Гранулированный карбамид для сельского хозяйства, в качестве удобрения и содержащий 0 2 — 0 3 % влаги, практически не слеживается;
  • Гуматизированный карбамид, единственное из удобрений, которое применяется как средство борьбы против почкового клеща на смородине, а также грибковых (грибных) и вирусных болезней на плодово-ягодных культурах
  • Для нейтрализации негативного действия дымовых газов (для чистки мотора, работающего на дизельном топливе, и на электростанциях, мусоросжигающих заводах);
  • При изготовлении пищевой продукции в качестве добавки E927b (добавляют в жевательную резинку);
  • В нефтяной промышленности для удаления некоторых составляющих из сырья.

Химический состав карбамида

Мочевина имеет белый цвет и выпускается в виде мелкокристаллического вещества. Кристаллизуется из воды, образуя плоские призмы, которые можно без труда растворить в воде или спирте, и расплавить путем нагревания до температуры 160-190 °C. Когда температура достигает 200 °C, соединение принимает форму циановокислого аммония. В случае повышения температуры до более высоких значений при атмосферном давлении карбамид распадается на биурет, углекислоту, циановую кислоту, аммиак и другие составляющие.

В карбамиде азот содержится в амидной форме, которая отлично усваивается растениями – их корнями и листьями. По этой причине вещество добавляют в грунт в качестве удобрения. Оказавшись в почве, азот меняет свою форму из амидной на аммиачную и в последствии приобретает нитратную форму. Это медленный процесс, потому азот усваивается равномерно.

Видео — производство карбамида

Внешние особенности мочевины

Производится карбамид марки А и В. карбамид марки А является средством промышленного назначения, второй вариант вещества – удобрением. Приобрести карбамид можно в гранулах. Но с недавнего времени запущено производство карбамида в таблетках, потому таблетированную форму этого вещества также можно найти в специализированных магазинах.

Гранулированное средство белое, имеет незначительно выраженный серовато-желтоватый оттенок. Считается, что мочевина в таблетках действует эффективнее, т. к. они покрыты особой оболочкой, которая прекрасно растворяется в воде, но не позволяет азоту испаряться при разложении удобрения. Кроме того, при добавлении в почву карбамида таблетированной формы удается сэкономить запасы удобрения, поскольку его требуется меньше, чем гранул. Но поскольку таблетки эффективнее, они и дороже.

У млекопитающих при метаболизме белка образуется мочевина, это конечный продукт данного процесса. При внесении этого удобрения в грунт подобные процессы протекают и в клетках растений.

Карбамид имеет свойства:

  • способствует более быстрому наращиванию вегетативной массы;
  • удобен в применении – придание веществу жидкой формы происходит легко, без образования осадка;
  • повышает количество белка в составе растений, особенно у злаковых культур;
    при использовании в рекомендованных количествах не приводит к накапливанию нитратов в растениях;
  • помогает бороться с вредителями и является профилактическим средством, предотвращающим их размножение.

Имеются и недостатки:

  • в виде раствора имеет температуру ниже, чем воздух;
  • сочетается не со всеми удобрениями;
  • в результате превышения допустимых дозировок вызывает ожоги у растений и может привести к их уничтожению.

Применение карбамида в сельском хозяйстве

Карбамид широко применяется в сельском хозяйстве, как высокоэффективное азотное удобрение.

Если применить удобрение в бедной почве, азота в его составе может оказаться мало для достижения необходимого эффекта. Чтобы сделать подкормку более концентрированной, не допустив ожогов корней и зеленой части растений, в нее добавляют магния сульфат. Дополнительный компонент требуется в количестве трех килограммов на 100 литров раствора.

Занимаясь приготовлением жидкого состава, учитывайте, что в итоге он получится холоднее, чем воздух. В таком виде раствор использовать запрещено. Идеальная температура удобрения идентична температуре воздуха. Холодный полив является стрессовым воздействием для растений, из-за такой ошибки не только повышается риск возникновения болезней, но и возможна гибель культур.

Температура раствора снижается при растворении гранул, когда протекает эндотермическая реакция. При растворении 20 кг удобрения в 100 л воды раствор становится холоднее на 8-10°С.

Весной и осенью, кроме карбамида (мочевины), необходимо вносить и другие удобрения. Их применяют одновременно, чтобы добиться раскисления и насыщения почвенного субстрата питательной средой в виде макро- и микроэлементов. Но не забывайте обращать внимание на сочетаемость минеральных добавок.

Дополнительное поступление азота поможет растениям быстрее развиться, ускорит набор зеленой массы и увеличит скорость протекания межклеточных процессов, синтеза белка.

Азотосодержащие добавки следует использовать весной, когда начинается период вегетации. Если делать это осенью относительно многолетних растений, озимых видов лука и чеснока, можно нанести определенный вред в виде заболеваний и гибели культур.

Внесение карбамида осенью

В некоторых случаях допускается применение мочевины осенью. Это должны быть пустые участки земли, на которых планируется посадка растений после завершения зимы. Но все же такие действия нельзя назвать полностью оправданными, поскольку прологированный эффект не наблюдается, удобрение частично улетучивается и разлагаются с высокой скоростью.

Если планируется использовать азот осенью, воздействие должно быть комплексным. Поскольку карбамид несочетаем с суперфосфатом, эффект от применения которого пролонгированный, эти удобрения рекомендуется использовать в разные сезоны.

В целях насыщения грунта фосфором, осенью вносят монофосфат, обогащение азотом откладывают до весны.

Внесение карбамида весной

Для плодовых деревьев и многолетников готовьте раствор. Жидкий состав добавляйте во влажную почву. Лучше всего выполнять подкормку после дождя, но можно и после предварительного полива большим количеством воды.

Пустые участки, которые планируется перекапывать или подвергать глубокому рыхлению, удобряйте сухим веществом. Чтобы извлечь максимальную пользу, запланированные работы выполняйте в кратчайшие сроки. В противном случае добавка может трансформироваться в аммиак. Помните, что карбамид разлагается всего за 2 дня, максимум за 4.

Некоторые дачники решают действовать заранее, распределяя удобрение по не растаявшему снегу, или же применяют данное средство во время дождя, видимо рассчитывая на способность к быстрому и полному растворению. Это бесполезно, такие способы неэффективные. Если их применить, добавка просто вымоется или испарится. Единственное, что можно получить в итоге – лишние затраты денег, увеличение трудоемкости и плохой урожай.

Для получения желаемого эффекта весной и в вегетационный период, подготовьте траншеи и ямки, добавьте в них приготовленный раствор, затем засыпьте грунтом. Мочевина останется на глубине и растения смогут насытиться азотом. С пустыми участками, предназначенными для перекопки, производите те же манипуляции.

Карбамидом рекомендуется пользоваться при вегетации в случае азотного голодания, которое проявляется медленным процессом развития культур, ослабленным видом, маленькими соцветиями и листьями, осыпанием завязей. Явным признаком недостатка азота является желтоватый цвет зеленой части растений и осветление. Но желтый цвет может появиться и по другой причине – низкое содержание железа и влаги. Оценивайте состояние культур в дневное время суток, при нехватке азота они не увядают, и желтеть начинают сначала старые листья, только потом молодые.

Кроме внесения сухим и в виде раствора, можете применить удобрение для опрыскиваний.

Тест жидкостей AdBlue для турбодизелей: по заветам Василия Алибабаевича

BAT_8943

ЧТО ТАКОЕ ADBLUE?

AdBlue — это раствор технически чистой мочевины (32,5%) в деминерализованной воде (67,5%). Он применяется в качестве добавочной рабочей жидкости в дизелях, использующих технологию селективной каталитической нейтрализации SCR. Эта технология подразумевает дозированный впрыск AdBlue в поток отработавших газов в присутствии катализатора — при этом происходит реакция превращения оксидов азота в безвредные азот и воду. Использование AdBlue позволяет дизельным моторам достигать уровня требований экологических нормативов Евро‑4, — 5 и —6.

AdBlue не стоит путать с обычной мочевиной. Мочевина, она же карбамид, — это азотное удобрение, добавка к кормам жвачных животных, компонент отдельных лекарств и т. п. Технологии приготовления этих продуктов сильно различаются, а любые доморощенные технологии неизбежно перерастут в дорогостоящий ремонт.

Примерный расход AdBlue составляет 3–6% расхода топлива.

Кажется, что это было буквально вчера. Коллега наткнулся на неожиданное сообщение в новостях: мол, дизельные автомобили собираются во благо экологии потчевать мочевиной! Тогда это воспринималось как известие о шнобелевских премиях, однако же всё вышло наоборот…

Конечно, с мочевиной дизтопливо не смешивают и сегодня. А вот жидкость AdBlue стала неотъемлемым расходником современного дизельного автомобиля и даже удостоилась отдельного бака.

Читайте также  Нужны ли международные права в Черногории?

Более того, расхожая цитата про Василия Алибабаевича, разводившего в известной кинокомедии топливо ослиной мочой, обрела новую практическую реализацию. Теперь, наряду с плохим топливом, нас запросто могут угостить и дрянной «автомочевиной».

Кстати, по нашим сведениям, примерная потребность в AdBlue по России — около 5000 тонн в месяц. При этом больше половины продаваемой жижи — некондиция.

BAT_2252

AdBlue заливают не только в грузовики, но и в легковушки — в дизельные БМВ‑X5 и —X6, «фольксвагены» с моторами TDI, «мерседесы» с двигателями «Блютек»… Процесс, как говорится, пошел, и потому особенно интересно узнать, в самом ли деле у нас всё плохо с качеством AdBlue.

На испытания в лабораторию государственного НИИ химических реактивов и особо чистых химических веществ (ФГУП «ИРЕА») мы отправили десять канистр с водным раствором AUS 32. Именно так химики величают ту самую AdBlue, которую большинство автомобилистов по-шоферски называет мочевиной, хотя это вовсе не одно и то же.

МОЖНО ЛИ ИСПОРТИТЬ МОЧЕВИНУ?

Оказывается, можно! Из десяти проверенных образцов AdBlue только три удостоились сухой строчки в протоколе: «Соответствует нормам ISO 22241-2-2009». Кстати, каждый препарат проверялся по 19 параметрам, из которых далекому от химии человеку понятен разве что один — плотность при 20 ºС. В тонкости лезть не будем — для этого есть протоколы.

Препараты, получившие негативную оценку, на всякий случай перепроверили по другой технологии. Реабилитации не случилось: во всех жидкостях, не прошедших по содержанию натрия, обнаружен «Уресофт» — так называемый антислёживатель (непорядок с натрием указывает на наличие антислёживающей добавки). А для производства AdBlue необходим карбамид высокой очистки (марки А), без добавок.

Для чего вообще нужен этот самый антислёживатель? Карбамид используют также в качестве сельскохозяйственного удобрения — и, чтобы удобнее было разбрасывать гранулят по полям, обрабатывают его модификатором «Уресофт‑150», который предотвращает слёживание, слипание гранул. Но что хорошо для удобрения, то смертельно для двигателя: «Уресофт‑150» выводит из строя систему селективной каталитической нейтрализации SCR и узлы выхлопной системы.

Итак, исследование показало, что из отобранных нами образцов лишь 30% годны к применению. Результат ниже плинтуса.

А КОМУ НУЖНА ЭКОЛОГИЯ?

Нам с вами — кому же еще? Чего нельзя сказать ни о продавцах «ослиной мочи XXI века», ни о тех, кто внес очередные изменения в Технический регламент. На сей раз росчерком пера разрешено отключать функцию бортовой диагностики автомобилей, обеспечивающую работоспособность системы очистки газов в период эксплуатации. Ее смысл заключается в принудительном снижении мощности двигателя на 40% (после многократного предупреждения водителя и только после очередной остановки двигателя) в случае отсутствия жидкости AdBlue в баке и при других неисправностях, имеющих следствием повышенное содержание NOx в отработавших газах.

Иными словами, система переводила мотор в аварийный режим, который позволял добраться до ближайшего сервиса. Поскольку систему разрешили отключать, то теперь двигателю нет разницы, есть ли в бачке AdBlue или нет: будет работать с полной отдачей. Но для нас с вами разница есть! Теперь фактически отменены требования 4‑го и 5‑го экологических классов для дизелей, что автоматически переводит эти автомобили по выбросам оксидов азота на уровень Евро‑1 и даже Евро‑0. Иными словами, современный дорогой тягач будет выбрасывать в воздух вредных веществ не меньше, чем древний КамАЗ.

Конечно, и без того есть множество способов обмануть электронику — например, можно сымитировать замерзание температурного датчика. Но одно дело, когда мелкими пакостями занимаются отдельные мальчиши-плохиши, и совсем другое, когда госпожу Экологию отпихивают в сторону на официальном уровне. К чему приводит использование негодной AdBlue и как нам всем аукнется новая правка Технического регламента, можно прочитать в комментариях специалиста.

Препараты расставлены по местам по принципу «от худшего к лучшему», а при равных показателях — с учетом цены.

КОММЕНТАРИИ СПЕЦИАЛИСТОВ

anons

Юлий КУНИН, заведующий отделом экологической безопасности и устойчивого развития транспорта Научно-исследовательского института автомобильного транспорта

Ситуация с жидкостью AdBlue — типичный пример того, что порой хорошая идея из-за бессистемной реализации погибает, не родившись. Когда в 2005 году принимался первый в России технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ», соответствующий передовому европейскому законодательству, Минтранс России, предвидя «трудности перевода», поставил условие, что будет разработан и принят план внедрения этого документа. В нем, кроме всего прочего, следовало предусмотреть мероприятия по обеспечению поставки на рынок качественной эксплуатационной жидкости. Увы, ничего не было сделано. Теперь же под предлогом отсутствия этой жидкости принята поправка в Технический регламент (постановление Правительства РФ от 30 июля 2014 года № 730), позволяющая производителям отключать функцию ограничения мощности двигателя при отсутствии жидкости или при неработающей системе селективной очистки выбросов отработавших газов SCR от вредных оксидов азота. А это был единственный рычаг, заставлявший водителя эксплуатировать автомобиль на территории России в полностью снаряженном состоянии, с работающей системой нейтрализации. Теперь мы будем иметь автомобили, соответствующие по комплектации Евро‑4 и выше, а по выбросам — Евро‑1 и ниже. Хотели как лучше, а получилось… некрасиво!

Последствия применения негодной жидкости AdBlue:

  • увеличение концентрации оксидов азота в выхлопных газах; помимо ухудшения экологии, это ведет к ограничению крутящего момента двигателя системой бортовой диагностики;
  • блокирование элементов системы дозирования AdBlue; как правило, это приводит к выходу из строя дорого- стоящих компонентов, не подлежащих ремонту;
  • возможно известкование каталитического блока SCR, результат — повышенное противодавление, вплоть до полного блокирования выхлопной системы; ремонту не подлежит;
  • возникновение отложений мочевины в глушителе-нейтрализаторе; ведет к снижению характеристик изделия, возникновению посторонних шумов, механическому повреждению элементов системы очистки отработавших газов

Карбамид (мочевина)

Минеральные удобрения , статья из раздела: Базовые удобрения

Карбамид (мочевина)

Мочевина , диамид угольной кислоты

P

K

Ca

Mg

S

Fe

Микроэлементы, %

Ag

B

Mo

Mn

Cu

Zn

Co

I

V

Карбамид (мочевина) – удобрение с амидной формой азота. Это самое концентрированное из всех азотных удобрений. Выпускается в гранулированном виде. Гранулированная мочевина обладает отличными физическими характеристиками: не слеживается, сохраняет хорошую рассеиваемость. Применяется под все сельскохозяйственные культуры в виде раствора, как для основного внесения, так и для некорневой подкормки.

Мочевина используется в качестве компонента для производства сложных удобрений и новых видов медленно действующих азотных удобрений. [5]

Нажмите на фотографию для увеличения

Содержание:

  • Физические и химические свойства
  • Карбамид (в чистом виде)
  • Карбамид (удобрение)
  • Применение
  • Сельское хозяйство
  • Промышленность
  • Поведение в почве
  • Применение на различных типах почв
  • На легких дерново-подзолистых почвах
  • В богарных условиях
  • На почвах с нейтральной и щелочной реакцией
  • Способы внесения
  • Влияние на сельскохозяйственные культуры
  • Фитотоксичность
  • Озимая пшеница
  • Получение

Физические и химические свойства

Карбамид (в чистом виде)

  • Растворимость в воде (в 100 г): при +20°C – 51,8 г, при +60°C – 71,7 г, при +120 °C – 95,0 г.
  • Карбамид растворим в метаноле, этаноле, изопропаноле, изобутаноле, этилацитате, не растворим в хлороформе.
  • Мочевина способна образовывать соединения с включением неорганических веществ и с органическими веществами.
  • Температура плавления – +132,7°C.
  • Плотность при +25°C – 1330 кг/м 3
  • При нагревании до 150°C и выше карбамид превращается в NH4NCO, затем NH3 и CO2, биурет, циануровую кислоту.
  • В разбавленных растворах при 200°C возможен полный гидролиз мочевины с образованием NH3 и CO2. [7]

Карбамид (удобрение)

  • Массовая доля биурета не должна превышать 1,4 %.
  • Массовая доля воды по методу высушивания – не более 0,3 %.
  • Рассыпчатость – не менее 100 %. [3]

Удобрения , содержащие Карбамид

Применение

Выпускается две марки карбамида: А – для промышленности и Б – для растениеводства. [3]

Сельское хозяйство

Карбамид применяют под все сельскохозяйственные культуры в качестве основного удобрения (для основного внесения), для ранневесенней подкормки озимых культур с немедленной заделкой в почву, а также для подкормки овощных и пропашных культур при помощи культиваторов-растениепитателей. Карбамид идеально подходит для некорневых подкормок растений [8] и фертигации. [6]

Зарегистрированные и допущеные к использованию в сельском хозяйстве на территории России марки карбамида размещены в таблице справа. [4]

Промышленность

Карбамид используется в промышленности в качестве сырья при изготовлении смол, клеев, а также в животноводстве в качестве кормовой добавки. [3]

Поведение в почве

Мочевина в почве растворяется почвенным раствором и под влиянием уробактерий, выделяющих уразу (пециальный фермент), за два-три дня аммонифицируется и превращается в углекислый аммоний:

Углекислый аммоний – соединение нестойкое, на воздухе разлагается, образуя бикарбонат аммония и аммиака:

По этой причине при внесении мочевины без заделки в почву в отсутствие осадков часть азота в виде аммиака теряется. Такие потери значительнее в почвах с нейтральной и щелочной реакцией.

Углекислый аммоний, заделанный в почву, подвергается гидролизу. При этом образуется бикарбонат аммония и гидроксид аммония:

Образующийся при внесении в почву карбомида аммоний поглощается коллоидной фракцией и постепенно усваивается растениями. Установлено, что мочевина может быть поглощена корнями и листьями растений без предварительного превращения. Но существует опасность вымывания из почвы мочевины, не прошедшей аммонификацию.

По мере процесса аммонификации мочевины происходит временное локальное подщелачивание почвы из-за гидролиза углекислого аммония. По истечении некоторого времени аммоний подвергается нитрификации, образуя кислоту и двигая реакцию в сторону подкисления:

Таким образом, карбамид является биологически кислым удобрением. Но после усвоения растениями азота из данного удобрения в почве не остается ни кислотных, ни щелочных остатков. [2]

Читайте также  Как построить автодом своими руками?

Если мочевина ударила в голову: что такое SCR, BlueTEC, AdBlue или DeNOxtronic и зачем это надо?

Ещё не так давно непонятная заливная горловина на некоторых «немцах» вызывала удивление, а объяснение про мочевину – сдержанное хихиканье. Прошли годы, и упоминание системы SCR вызывает не глупые смешки, а благородный гнев владельцев машин с этой самой системой. Думали, ничего хуже EGR и сажевого фильтра придумать уже нельзя, а оказалось, что можно. Так что такое – эта самая мочевина? Для чего она нужна и что делать, если что-то в этой системе перестаёт работать?

Покой нам только снится

Всё началось с того, что на современных автомобилях с дизельными моторами слишком много систем, задачами которых стала борьба за экологию. Не думайте, что я противник «зелёных», но если эти системы начинают воевать друг против друга, то что-то в них есть что-то определённо порочное. А воюют они насмерть.

Вот, например, система рециркуляции EGR. Для чего она нужна? В первую очередь – для снижения температуры отработавших газов. Тут вроде бы всё просто: чем выше температура, тем больше в газах оксидов азота NO. А они – штука действительно вредная. И EGR, снижая температуру, довольно успешно с ними борется.

Но тем временем интенсивность партикуляции (появления твёрдых частиц в газах) тоже зависит от температуры. Только в обратную сторону: чем температура выше, тем ниже содержание твёрдых частиц (читай – сажи). Но ведь есть EGR… И вот тут эта система наоборот приносит вред: снижая температуру, она помогает расти количеству сажи. Обидно. Что делать?

Выход, конечно же, нашли: стали ставить сажевые фильтры. Они терпеливо собирают в себе то, что натворила EGR – несгоревшую сажу. Вроде бы всё прекрасно, но нет.

Со временем сажевый фильтр забивается. Его как-то надо прочистить. А как? Правильно, пойти логическим путём – сжечь всё, что в него забилось. Наступить, так сказать, на горло системе EGR и запредельно поднять температуру отработавших газов. Для этого есть режим регенерации сажевого фильтра. Реализуется он по-разному, но смысл всегда одинаковый: в выпуск подаётся дополнительная порция солярки, которая там сгорает и выжигает почти всю гадость, которая скопилась в сажевом фильтре. Правда, для этого необходимы некоторые условия: машина должна на более-менее постоянной и достаточно высокой скорости ехать какое-то определённое время. Так что обычно регенерация включается на трассе. Ну а если автомобиль эксплуатируется исключительно в городе, приходится запускать принудительную регенерацию. В этом случае машина просто стоит на месте и дымит, как Москва после безобразий Наполеона. Сажа выгорает, после чего фильтр работает дальше. Прекрасно? Прекрасно, но… да-да, для этого процесса нужна очень высокая температура! А это – оксиды азота и плевок в душу системе EGR. Круг замкнулся, системы экологии опять продолжают свой великий и вечный бой, в котором победителей нет. В конце концов в этом бою умрут все.

Аммиак и все-все-все​

«Умирать – так всем!» решили инженеры и придумали систему selective catalytic reduction, которую сокращенно называют SCR, а производители – как-нибудь по-своему (например, BlueTEC, AdBlue или DeNOxtronic). Для чего она нужна? Если вкратце – всё за тем же: для нейтрализации вредных соединений азота. Если поподробнее, то попробуем обойтись без погружения в дебри менделеевщины и объяснить всё на восьми пальцах инженера по технике безопасности токарного цеха.

Итак, кроме бака с соляркой в дизельной машине есть ещё один бак, куда заливается реагент – раствор мочевины в воде. Стандартная концентрация – 32,5% мочевины. Это та самая, простите за выражение, смердящая жижа. Запах у неё действительно неприятный. Оттуда этот реагент под давлением попадает в систему выпуска – в отработавшие газы. Дальше начинается химия: в отработавших газах мочевина разлагается на аммиак и изоциановую кислоту. Изоциановая кислота в свою очередь распадается на опять же аммиак (никакой ошибки нет, аммиак образуется на обеих стадиях распада) и углекислый газ. И вот как раз аммиак нейтрализует оксиды азота. В конце реакции получаются совершенно безвредные вещества: углекислый газ, азот и водяной пар. Это ли не мечта Греты Тунберг?

Основное преимущество использование мочевины – это сохранение достаточно высокой температуры сгорания топливной смеси. То есть партикуляры (сажа по-научному) в её присутствии в большом количестве всё-таки сгорают и не оседают на фильтре. Прекрасно? Почти. Но плачь, Грета, плачь: тут тоже не всё идеально.

Самая большая проблема при использовании мочевины – это её нетерпимость к русским холодам. Уже при -11 градусах Цельсия она замерзает в своём баке. А если замерзает, то и не работает. Скажу по секрету, что отчасти это не так уж плохо, потому что сама по себе эта мочевина здорово воняет и отличается завидной токсичностью.

Второй недостаток – это необходимость эту мочевину покупать и даже возить с собой канистру про запас. Владельцы Кайенов и Гелендвагенов, моющие свои автомобили на мойках самообслуживания, здорово негодуют и печалятся, потому что без мочевины загорается «джеки чан», мотор вываливается в ошибку и иногда просто сообщает, что его пуск невозможен.

Третий недостаток – это относительно сложная конструкция. Дополнительные датчики, форсунка и прочее, что может сломаться – всё это потенциальный риск. А если говорить честнее, то не потенциальный, а вполне даже реальный: иногда всё это ломается. И тогда приходит время что-то в этой системе ремонтировать.

Всё и сразу

Итак, есть несколько проблем: мочевина замерзает, душит жаба её постоянно покупать, выходят из строя компоненты системы. Что со всем этим делать? О, тут народная фантазия просто бурлит. Правда, не всегда в нужном русле.

Разумеется, наиболее правильное решение – это покупать мочевину и следить за работой системы. На самом деле, она не так уж плоха, и что касается снижения выброса оксидов азота, то работает SCR очень эффективно. Но правильно – это иногда дорого. Поэтому на помощь приходит смекалка.

Первым делом люди решили, что систему можно обмануть, залив вместо мочевины воду. Какая ей разница, чего жрать? Жидкое – и ладно. Но система оказалась умнее. И это понятно: датчики оксидов азота перед и после катализатора следят за эффективностью работы мочевины. Если что-то идёт не так, по их команде насос качает всё больше жидкости, пока концентрация NO на выходе не упадёт до нормы. Само собой, воду можно качать бесконечно долго, но ситуация с оксидами азота не улучшится. Система от этого впадает в ступор и выпадает в ошибку. Мотор в аварийном режиме, машина не едет, владелец в расстройстве. Что придумать ещё?

Оk, попробуем по-другому: разбавим мочевину водой. Может, хотя бы расход снизим. Фокус не проходит по той же причине: SCR видит, что работает неэффективно, и добавляет разбавленный реагент до тех пор, пока не начнёт работать как положено. Фиаско.

Хорошо, идём ва-банк: покупаем мочевину в гранулах (её продают как удобрение в виде карбамида) и делаем раствор сами. Пользуемся своей машиной, а если повезёт, то ещё и продать её можно – себестоимость копеечная, почему бы и отбить затраты? Теоретически раствор сделать можно (только воду надо брать деминерализованную, хотя найти такую сложно). Вот только гранулы удобрений для этих целей не подойдут: гранулы обрабатывают таким составом, который полностью отфильтровать не получается. Да и сам состав немного не тот, который нужен для мочевины SCR: в нём слишком много биурета – амида аллофановой кислоты. Можно, конечно, упереться рогом в землю и найти подходящие ингредиенты, но овчинка выделки стоить не будет. Проще будет купить готовую мочевину.

Иногда пытаются обмануть машину, убедив температурный датчик в баке мочевины в том, что она замёрзла. Иногда помогает, но чаще в попытках разморозить мочевину перегорает система её подогрева. Так себе выход из положения.

Есть ещё один радикальный способ: забить на систему и просто ничего не заливать. Ездить машина будет, но медленно. Процентов на 60-70 от того, как она может. В общем, тоже не выход.

Особенно обидно, что все эти эксперименты с водой почти всегда приводят к смерти каких-то элементов SCR. Умирает подогрев, перегорает насос, забивается форсунка. В случае с использованием воды из-под крана и самопальной мочевины можно загубить и катализатор.

Остаётся одно решение: удалить всю систему полностью. Повторю ещё раз: этот выход всё-таки не самый лучший, и будет правильнее поддерживать рабочее состояние SCR. Но уже если совсем прижало, то почему бы и нет. Правда, тут нужно обратить внимание на две вещи: во-первых, удалять мочевину лучше вместе с глушением EGR, а возможно – и с сажевыми фильтрами, во-вторых, придётся программно влезать в диагностику этой системы. Теперь немного подробнее.

Недостаток EGR – очень быстрое загаживание сажей впускного коллектора. Чтобы избежать этого процесса в дальнейшем, лучше всего будет заглушить каналы отработавших газов. Заглушки не дадут саже попадать обратно во впуск. А чтобы забыть о проблеме наверняка, можно заодно удалить и сажевый фильтр. А вот катализатор можно не трогать (если он пока ещё целый).

С программными изменениями ситуация сложнее. Конечно, можно отключить систему диагностики полностью. Часто так и делают: это проще и быстрее всего. Но при этом перестают работать защитные алгоритмы, что само по себе очень плохо, но хуже, что при неполадках в других системах мотора никаких ошибок диагностика не покажет. А это – самая поганая ситуация для диагноста, которому придётся разбираться с машиной. С учётом убитых алгоритмов защиты мотора вероятность попадания в сервис и последующих танцев с бубном (и сканером) вокруг машины очень высока. Поэтому после физического удаления сажевых фильтров, EGR и SCR нужно удалить только их системы диагностики. Для этого приходится покупать A2L-файлы (инженерные карты прошивки, в которых описаны все основные калибровки и константы бинарного файла прошивки) и вносить в них соответствующие изменения. В итоге прошивка не видит только физически удалённые компоненты, а все остальные работают в штатном режиме.

Читайте также  Лобовое стекло с шумоизоляцией что это?

Разумеется, такая работа – удовольствие не самое дешёвое, поэтому обычно ищут что-то подешевле. Да, иногда что-то сделать получается, но только в порядке исключения. Так что полноценное удаление мочевины – это всё-таки дорого.

Ну а лучший способ жить с мочевиной в хороших отношениях – это не пытаться на ней экономить. Система справляется со своими задачами по повышению экологичности выхлопа и почти не портит жизнь другим системам автомобиля (чего не скажешь о EGR), хотя её подводит некоторая сложность исполнения. Так что лучше оставьте всё как есть и обслуживайте систему в хороших сервисах.

Мочевина

Мочевина
Общие
Систематическое наименование Мочевина
Химическая формула (NH2)2CO
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) белые кристаллы
Отн. молек. масса 60.07 а. е. м.
Молярная масса 60.07 г/моль
Плотность 1,32 г/см³
Термические свойства
Температура плавления 132.7 °C
Температура кипения с разложением 174 °C
Энтальпия образования (ст. усл.) -333,3 кДж/моль
Химические свойства
pKa 26.9
Растворимость в воде 51,8 (20 °C)
Классификация
Рег. номер CAS 57-13-6
SMILES NC(=O)N

Мочеви́на (карбамид) — химическое соединение, диамид угольной кислоты. Белые кристаллы, растворимые в полярных растворителях (воде, этаноле, жидком аммиаке).

Содержание

Исторические сведения

Мочевина открыта Руэлем в 1773 г. и идентифицирована Праутом в 1818 г. Особое значение мочевине в истории органической химии придал факт её синтеза из неорганических веществ Вёлером в 1828 г [1] :

Это превращение является первым синтезом органического соединения из неорганического. Вёлер получил мочевину нагревом цианата аммония, полученного in situ взаимодействием цианата калия с сульфатом аммония. Это событие нанесло первый удар по витализму — учению о жизненной силе.

Свойства и реакционная способность

Физические свойства

Бесцветные кристаллы без запаха, кристаллическая решетка тетрагональная (а = 0,566 нм, b= 0,4712 нм, c = 2); претерпевает полиморфные превращения.

Мочевина хорошо растворима в полярных растворителях (вода, жидкие аммиак и сернистый ангидрид), при снижении полярности растворителя растворимость падает, нерастворима в неполярных растворителях (алканы, хлороформ).

Растворимость (г в 100 г р-рителя):

  • в воде — 67 (0 °C), 84 (10 °C), 104,7 (20 °C), 135,3 (30 °C), 165,3 (40 °C), 205 (50 °C), 246 (60 °C), 400 (80 °C), 733 (100 °C);
  • в жидком аммиаке — 49,2 (20 °C, 709 кПа), 90 (100 °C, 1267 кПа);
  • в метаноле — 22 (20 °C);
  • в этаноле — 5,4 (20 °C);
  • в изопропаноле — 2,6 (20 °C);
  • в изобутаноле — 6,2 (20 °C);
  • в этилацетате — 0,08 (25 °C);
  • в хлороформе —

0 (не растворяется).

Нуклеофильность

Реакционная способность мочевины типична для амидов: оба атома азота являются нуклеофилами, то есть мочевина образует соли с сильными кислотами, нитруется с образованием N-нитромочевины, галогенируется с образованием N-галогенпроизводных. Мочевина алкилируется, образуя соответствующие N-алкилмочевины RNHCONH2, взаимодействует с альдегидами, образуя производные 1-аминоспиртов RC(OH)NHCONH2,

В жёстких условиях мочевина ацилируется хлорангидридами карбоновых кислот с образованием уреидов (N-ацилмочевин):

Взаимодействие мочевины с дикарбоновыми кислотами и их производными (сложными эфирами и т. п.) ведёт к образованию циклических уреидов и широко используется в синтезе гетероциклических соединений; так, взаимодействие с щавелевой кислотой ведёт к парабановой кислоте, а реакция с эфирами замещённых малоновых кислот — к 1,3,5-триоксипиримидинам — производным барбитуровой кислоты, широко применявшимся в качестве снотворных препаратов:

В водном растворе мочевина гидролизуется с образованием аммиака и углекислого газа, что обуславливает ее применения в качестве минерального удобрения.

Электрофильность

Карбонильный атом углерода в мочевине слабоэлектрофилен, однако спирты способны вытеснять из мочевины аммиак, образуя уретаны:

К этому же классу реакций относится взаимодействие мочевины с аминами, ведущее к образованию алкилмочевин:

и реакция с гидразином с образованием семикарбазида:

образование при нагревании биурета H2NCONHCONH2.

Комплексообразование

Мочевина образует комплексы включения (клатраты) со многими соединениями, например с перекисью водорода CO(NH2)2-H2O2, используемое как удобная и безопасная форма «сухой» перекиси водорода (гидроперит). Способность мочевины образовывать комплексы включения с алканами используется для депарафинизации нефти. Причём мочевина образует комплексы только с н-алканами, ибо разветвлённые углеводородные цепи не могут пройти в цилиндрические каналы кристаллов мочевины. [2]

Биологическое значение

Мочевина является конечным продуктом метаболизма белка у млекопитающих и некоторых рыб.

Производные нитрозомочевин находят применение в фармакологии в качестве противоопухолевых препаратов.

Анализ на мочевину входит в Биохимический анализ крови. Нормы:

  • дети до 14 лет — 1,8—6,4 ммоль/л
  • взрослые до 60 лет — 2,5—6,4 ммоль/л
  • взрослые старше 60 лет — 2,9—7,5 ммоль/л

Промышленный синтез и использование

Ежегодное производство мочевины в мире составляет примерно 100 миллионов тонн [3] .

В промышленности мочевина синтезируется по реакции Базарова из аммиака и углекислого газа:

По этой причине производства мочевины совмещают с аммиачными производствами.

Мочевина является крупнотоннажным продуктом, используемым, в основном, как азотное удобрение (содержание азота 46 %) и выпускается, в этом качестве, в устойчивом к слёживанию гранулированном виде.

Другим важным промышленным применением мочевины является синтез мочевино-альдегидных (в первую очередь мочевино-формальдегидных) смол, широко использующихся в качестве адгезивов в производстве древесно-волокнистых плит (ДВП) и мебельном производстве. Производные мочевины — эффективные гербициды.

Карбамид зарегистрирован в качестве пищевой добавки E927b. Используется, в частности, в производстве жевательной резинки.

Детекция

Для обнаружения мочевины используют появление желто-зеленого окрашивания при взаимодействии определяемого раствора с п-диметиламинобензальдегидом в присутствии соляной кислоты. Предел обнаружения 2 мг/л.

См. также

  • Цикл мочевины
  • Карбодиимиды

Примечания

  1. Nicolaou, K.C., Montagnon, T. Molecules That Changed The World. — Wiley-VCH, 2008. — С. 11. — ISBN 978-3-527-30983-2
  2. Нейланд О. Я. Органическая химия: Учебник для химических специальностей вузов.— Москва: Высшая школа, 1990.— с. 645—646.
  3. J. H. Meessen, H. Petersen. «Urea» // Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Weinheim: Wiley-VCH, 2002.

Источники

«Рабинович В. А., Хавин З. Я.» Краткий химический справочник: Справ. изд./ Под ред. А. А. Потехина и А. И. Ефимова. — 3-е изд., перераб. и доп. — Л.:Химия, 1991. — 432с. ISBN 5-7245-0703-X

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Магнезиальная смесь
  • Натровая известь

Полезное

Смотреть что такое «Мочевина» в других словарях:

МОЧЕВИНА — ( Ureа рurа ). Синонимы: Карбамид, Сarbamid, Саrbamidum, Ureaphil. Белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы солоновато горьковатого вкуса, без запаха. Легко растворима в воде (1 : 1), растворима в спирте (1 : 5). Водные растворы… … Словарь медицинских препаратов

МОЧЕВИНА — (карбамид), (NH2)2CO, бесцветные кристаллы, tпл 135 шC. Растворима в воде. Мочевина конечный продукт белкового обмена у большинства позвоночных животных и человека. Образуется в печени, выводится с мочой. В промышленности мочевину синтезируют из… … Современная энциклопедия

МОЧЕВИНА — (карбамид) (NH2)2СО, бесцветные кристаллы, tпл 135 .С. Растворима в воде. Мочевина конечный продукт белкового обмена у большинства позвоночных животных и человека. Образуется в печени (см. Орнитиновый цикл). Выводится с мочой. В промышленности… … Большой Энциклопедический словарь

МОЧЕВИНА — (карбамид) NH2.CO.NHa, диа мид угольной к ты, главная составная часть мочи человека и других млекопитающих, амфибий и рыб. В малых количествах содержится в крови (главная составная часть остаточного азота сыворотки крови), лимфе, трансудатах,… … Большая медицинская энциклопедия

МОЧЕВИНА — (СО(NН2)2), органическое соединение, белое кристаллическое твердое вещество, впервые выделенное из мочи. Большинство позвоночных теряют больше всего азота с мочой. Моча человека содержит около 25 г мочевины на литр. Из за высокого содержания… … Научно-технический энциклопедический словарь

Мочевина — – CO(NH2)2 (карбамид) – в качестве самостоятельной противоморозной добавки обычно не применяется. В составе комплексных проти­воморозных добавок (ННХКМ, ННКМ, ННК+М, НКМ, НК+М) выполняет роль пластификатора бетонной смеси, а также,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

МОЧЕВИНА — МОЧЕВИНА, мочевины, мн. нет, жен. (хим.). Составная часть мочи млекопитающих, птиц и некоторых пресмыкающихся кристаллическое, вещество, растворимое в воде. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

МОЧЕВИНА — карбамид, H2NCONH2 полный амид угольной к ты. Присутствует в жидкостях и тканях животных, в грибах. Образование М. один из механизмов связывания токсич. аммиака в организме. Конечный продукт белкового обмена у т. н. уреотелических животных… … Биологический энциклопедический словарь

мочевина — сущ., кол во синонимов: 5 • карбамид (2) • минерал (5627) • полимочевина (1) • … Словарь синонимов

мочевина — ы; ж. Кристаллическое, растворимое в воде азотистое вещество, являющееся конечным продуктом белкового обмена у человека и многих животных. Определить процент мочевины в моче. * * * мочевина (карбамид), (NH2)2CO, бесцветные кристаллы, tпл 135°C.… … Энциклопедический словарь

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: