Carbonato de amônio: propriedades, estrutura, usos e riscos - Ciência - 2023

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o carbonato de amônio é um sal de nitrogênio inorgânico, especificamente amoniacal, cuja fórmula química é (NH₄)₂CO₃. É realizada por métodos sintéticos, entre os quais se destaca a utilização da sublimação de uma mistura de sulfato de amônio e carbonato de cálcio: (NH₄)₂SW₄(s) + CaCO₃(s) => (NH₄)₂CO₃(s) + CaSO₄(s).

Geralmente, os sais de carbonato de amônio e cálcio são aquecidos em um recipiente para produzir o carbonato de amônio. O método industrial de produção de toneladas desse sal consiste em passar o gás carbônico por uma coluna de absorção contendo uma solução de amônio em água, seguida da destilação.

Vapores contendo amônio, dióxido de carbono e água condensam para formar cristais de carbonato de amônio: 2NH₃(g) + H₂O (l) + CO₂(g) → (NH₄)₂CO₃(s). O ácido carbônico é produzido na reação, H₂CO₃, depois que o dióxido de carbono se dissolve na água, e é esse ácido que cede seus dois prótons, H⁺, a duas moléculas de amônia.

Propriedades físicas e químicas

É um sólido branco, cristalino e incolor, com fortes odores e sabores de amônia. Ele derrete a 58ºC, se decompondo em amônia, água e dióxido de carbono: exatamente a equação química anterior, mas na direção oposta.

No entanto, essa decomposição ocorre em duas etapas: primeiro, uma molécula de NH é liberada₃, produzindo bicarbonato de amônio (NH₄HCO₃); e, segundo, se o aquecimento continuar, o carbonato é desproporcional, liberando ainda mais amônia gasosa.

É um sólido muito solúvel em água e menos solúvel em álcoois. Forma ligações de hidrogênio com a água e, quando 5 gramas são dissolvidos em 100 gramas de água, gera uma solução básica com pH em torno de 8,6.

Sua alta afinidade pela água o torna um sólido higroscópico (absorve umidade) e, portanto, é difícil encontrá-lo em sua forma anidra. Na verdade, sua forma monohidratada, (NH₄)₂CO₃H₂O), é o mais comum de todos e explica como o sal carrega o gás amônia, que causa odor.

No ar, ele se decompõe para gerar bicarbonato de amônio e carbonato de amônio (NH₄NH₂CO₂).

Estrutura química

A imagem superior ilustra a estrutura química do carbonato de amônio. No meio está o ânion CO₃^2–, o triângulo plano com um centro preto e esferas vermelhas; e em seus dois lados, os cátions de amônio NH₄⁺ com geometrias tetraédricas.

A geometria do íon amônio é explicada pela hibridização sp.³ do átomo de nitrogênio, organizando os átomos de hidrogênio (as esferas brancas) em torno dele na forma de um tetraedro. Entre os três íons, as interações são estabelecidas por ligações de hidrogênio (H₃N-H- O-CO₂^2–).

Graças à sua geometria, um único ânion CO₃^2– pode formar até três ligações de hidrogênio; enquanto cátions NH₄⁺ eles podem não ser capazes de formar suas quatro ligações de hidrogênio correspondentes devido às repulsões eletrostáticas entre suas cargas positivas.

O resultado de todas essas interações é a cristalização de um sistema ortorrômbico. Por que é tão higroscópico e solúvel em água? A resposta está no mesmo parágrafo acima: ligações de hidrogênio.

Essas interações são responsáveis pela rápida absorção de água do sal anidro para formar (NH₄)₂CO₃H₂OU). Isso resulta em mudanças no arranjo espacial dos íons e, consequentemente, na estrutura cristalina.

Curiosidades estruturais

Tão simples quanto o (NH₄)₂CO₃, é tão sensível à infinidade de transformações que sua estrutura é um mistério sujeito à verdadeira composição do sólido. Essa estrutura também varia de acordo com as pressões que afetam os cristais.

Alguns autores descobriram que os íons são organizados como cadeias coplanares ligadas por hidrogênio (ou seja, uma cadeia com uma sequência NH₄⁺-CO₃^2–-…) em que provavelmente as moléculas de água servem como conectores para outras cadeias.

Além disso, transcendendo o céu terrestre, como são esses cristais no espaço ou nas condições interestelares? Quais são suas composições em termos de estabilidades das espécies carbonáticas? Existem estudos que confirmam a grande estabilidade desses cristais aprisionados em cometas e massas de gelo planetárias.

Isso permite que funcionem como reservas de carbono, nitrogênio e hidrogênio, que, recebendo a radiação solar, podem ser transformadas em matéria orgânica, como os aminoácidos.

Em outras palavras, esses blocos de amônia congelada poderiam ser os portadores da "roda que inicia a máquina da vida" no cosmos. Por essas razões, seu interesse pelo campo da astrobiologia e bioquímica está crescendo.

Formulários

É utilizado como fermento, pois quando aquecido produz os gases dióxido de carbono e amônio. O carbonato de amônio é, se você quiser, um precursor dos modernos produtos para fermento em pó e pode ser usado para assar biscoitos e pão sírio.

No entanto, não é recomendado para assar bolos. Devido à espessura dos bolos, os gases de amônio ficam presos dentro e produzem um gosto desagradável.

É utilizado como expectorante, ou seja, alivia a tosse ao descongestionar os brônquios. Possui ação fungicida, sendo utilizado por este motivo na agricultura. É também um regulador da acidez presente nos alimentos e é utilizado na síntese orgânica da ureia em condições de alta pressão e das hidantoínas.

Riscos

O carbonato de amônio é altamente tóxico. Produz irritação aguda da cavidade oral em humanos em contato.

Além disso, se ingerido, causa irritação gástrica. Uma ação semelhante é observada em olhos expostos ao carbonato de amônio.

A inalação dos gases da decomposição do sal pode irritar o nariz, a garganta e os pulmões, causando tosse e dificuldade respiratória.

A exposição aguda de cães em jejum ao carbonato de amônio na dose de 40 mg / kg de peso corporal causa vômito e diarreia. Doses mais altas de carbonato de amônio (200 mg / kg de peso corporal) costumam ser letais. Uma lesão cardíaca é indicada como a causa da morte.

Se aquecido a temperaturas muito altas e em ar enriquecido com oxigênio, ele libera gases tóxicos de NO.₂.

Referências

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