यूरिया

Not to be confused with यूरिक एसिड, यूरेट, or मूत्र.

यूरिया

File:Urea Structural Formula V2.svg File:Urea 3D ball.png
File:Urea 3D spacefill.png File:Sample of Urea.jpg
Names
Pronunciation	urea /jʊəˈriːə/, carbamide /ˈkɑːrbəmaɪd/
Preferred IUPAC name Urea
Systematic IUPAC name Carbonyl diamide
Other names Carbamide Carbonyldiamide Carbonyldiamine Diaminomethanal Diaminomethanone
Identifiers
CAS Number	57-13-6 File:Yes check.svgY
3D model (JSmol)	Interactive image
Beilstein Reference	635724
ChEBI	CHEBI:16199 File:Yes check.svgY
ChEMBL	ChEMBL985 File:Yes check.svgY
ChemSpider	1143 File:Yes check.svgY
DrugBank	DB03904 File:Yes check.svgY
Gmelin Reference	1378
IUPHAR/BPS	4539
KEGG	D00023 File:Yes check.svgY
PubChem CID	1176
RTECS number	YR6250000
UNII	8W8T17847W File:Yes check.svgY
InChI InChI=1S/CH4N2O/c2-1(3)4/h(H4,2,3,4) File:Yes check.svgY Key: XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N File:Yes check.svgY InChI=1/CH4N2O/c2-1(3)4/h(H4,2,3,4) Key: XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYAF
SMILES C(=O)(N)N
Properties
Chemical formula	CO(NH2)2
Molar mass	60.06 g/mol
Appearance	White solid
Density	1.32 g/cm3
Melting point	133 to 135 °C (271 to 275 °F; 406 to 408 K)
Solubility in water	545 g/L (at 25 °C)
Solubility	500 g/L glycerol   50 g/L ethanol   ~4 g/L acetonitrile
Basicity (pKb)	13.9
Magnetic susceptibility (χ)	−33.4·10−6 cm3/mol
Structure
Dipole moment	4.56 D
ThermochemistryCRC Handbook
Std enthalpy of formation (ΔfH⦵298)	−333.19 kJ/mol
Gibbs free energy (ΔfG⦵)	−197.15 kJ/mol
Pharmacology
ATC code	B05BC02 (WHO) D02AE01 (WHO)
Hazards
GHS labelling:
Pictograms	GHS07: Exclamation mark
NFPA 704 (fire diamond)	1 1 0
Flash point	Non-flammable
Lethal dose or concentration (LD, LC):
LD50 (median dose)	8500 mg/kg (oral, rat)
Safety data sheet (SDS)	JT Baker
Related compounds
Related ureas	Thiourea Hydroxycarbamide
Related compounds	Carbamide peroxide Urea phosphate Acetone Carbonic acid Carbonyl fluoride
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa). File:Yes check.svgY verify (what is File:Yes check.svgYFile:X mark.svgN ?) Infobox references

यूरिया, जिसे कार्बामाइड के नाम से भी जाना जाता है, यह रासायनिक सूत्र CO(NH₂)₂ के साथ एक कार्बनिक यौगिक के रूप में है और इस प्रकार एमाइड में दो एमिनो समूह (-NH₂) के रूप में होते है, जो कार्बोनिल प्रकार्यात्मक समूह (–C(=O)–) से जुड़ा हुआ है। इस प्रकार यह कार्बामिक एसिड का सबसे सरल एमाइड है।

यूरिया जानवरों द्वारा नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और स्तनधारियों के मूत्र में मुख्य नाइट्रोजन युक्त पदार्थ होते है। यूरिया फ्रेंच न्यू लैटिन के रूप में है यूरी, प्राचीन यूनानी से ओरोन मूत्र, स्वयं प्रोटो इंडो यूरोपीय से क्रियान्वित किया जाता है।

यह एक रंगहीन गंधहीन ठोस है, जो पानी में अत्यधिक घुलनशील होती है और चूहों के लिए व्यावहारिक रूप से गैर विषैले औसत घातक खुराक (LD₅₀) 15 ग्राम/किग्रा है। जो पानी में घुलने पर न तो अम्लीय है और न ही क्षारीय है और शरीर कई प्रक्रियाओं में इसका उपयोग करता है, विशेष रूप से चयापचय अपशिष्ट नाइट्रोजन उत्सर्जन का उपयोग करता है। यूरिया चक्र में कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) अणु के साथ दो अमोनिया अणुओं (NH3) के संयोजन से बनाता है। यूरिया चक्र में अणु व्यापक रूप से उर्वरकों में नाइट्रोजन N के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है और रासायनिक उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है।

1828 में फ्रेडरिक वोहलर ने संश्लेषण किया कि अकार्बनिक प्रारंभिक सामग्री से यूरिया का उत्पादन किया जा सकता है, जो कि रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण वैचारिक मील का पत्थर था। इससे पहली बार यह स्पष्ट हो गया कि किसी पदार्थ को जैव प्रारंभिक सामग्री के बिना प्रयोगशाला में संश्लेषित किया जा सकता है, जिससे जीवनवाद के व्यापक रूप से आयोजित सिद्धांत का खंडन होता है, जिसमें कहा गया था कि मात्र जीवित जीव ही जीवन के रसायनों का उत्पादन कर सकते हैं।

गुण

आणविक और क्रिस्टल संरचना

यूरिया अणु प्लेनर है। ठोस यूरिया में, ऑक्सीजन केंद्र दो N–H–O हाइड्रोजन बंध में लगे हुए हैं। परिणामी सघन और ऊर्जावान रूप से अनुकूल हाइड्रोजन बॉन्ड नेटवर्क संभवतः कुशल आणविक पैकिंग की कीमत पर स्थापित किया गजाता है और संरचना वर्गाकार क्रॉस सेक्शन के साथ सुरंग बनाने वाले रिबन से काफी खुली है। यूरिया में कार्बन को sp² के रूप में वर्णित किया गया है और इस प्रकार, C-N बांड में महत्वपूर्ण दोहरे बॉन्ड के गुण होते है और कार्बोनिल ऑक्सीजन, फॉर्मलडिहाइड की तुलना में मूलभूत रूप में है। यूरिया की उच्च जलीय घुलनशीलता पानी के साथ व्यापक हाइड्रोजन बंध में संलग्न होने की क्षमता को दर्शाती है।

झरझरा ढांचे बनाने की अपनी प्रवृत्ति के कारण यूरिया में कई कार्बनिक यौगिकों को ट्रैप की क्षमता होती है। इन तथाकथित क्लैथ्रेट्स में, कार्बनिक गेस्ट अणुओं को हाइड्रोजन बांड यूरिया अणुओं से बने इंटरपेनिट्रेटिंग हेलिकॉप्टरों द्वारा गठित चैनलों में रखा जाता है।

चूंकि कुंडलित वक्रता आपस में जुड़े होते है, एक क्रिस्टल में सभी हेलिक्स में एक ही त्रिविम समावयवता के रूप में होना चाहिए। यह तब निर्धारित होता है जब क्रिस्टल न्यूक्लियेटेड रूप में होता है और इस प्रकार सीडिंग द्वारा बाध्य किया जाता है। तथा परिणामी क्रिस्टल का उपयोग रेसेमिक मिश्रण को भिन्न करने के लिए किया जाता है।

प्रतिक्रियाएं

यूरिया मूलभूत रूप में है। इस प्रकार यह आसानी से प्रोटॉनित होता है। यह [M(urea)₆]ⁿ⁺ प्रकार का लुईस बेस बनाने वाला कॉम्प्लेक्स के रूप में है

यूरिया बार्बिट्यूरिक एसिड बनाने के लिए मैलोनिक एस्टर के साथ प्रतिक्रिया करता है।

अपघटन

पिघला हुआ यूरिया लगभग 152 डिग्री सेल्सियस पर अमोनियम साइनेट में और 160 डिग्री सेल्सियस से ऊपर अमोनिया और आइसोसायनिक एसिड में विघटित हो जाता है।

CO(NH₂)₂ → [NH₄]⁺[OCN]⁻ → NH₃ + HNCO

160 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर आइसोसाइनिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया के माध्यम से बाइयूरेट सहित संघनन प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में परिवर्तित हो जाता है NH₂CONHCONH₂, और ट्राइयूरेट NH₂CONHCONHCONH₂ प्राप्त होता है:

CO(NH₂)₂ + HNCO → NH₂CONHCONH₂

NH₂CONHCONH₂ + HNCO → NH₂CONHCONHCONH₂

उच्च तापमान पर यह साइन्यूरिक एसिड (CNOH)3, गुआनिडीन HNC(NH2)2 और मेलामाइन समेत संघनन उत्पादों की एक श्रृंखला में परिवर्तित हो जाता है।

स्थिरता

गर्मी की उपस्थिति में, यूरिया आइसोसाइनेट बनाने के लिए टूट जाता है। और इस प्रकार जलीय घोल में यूरिया धीरे-धीरे अमोनियम साइनेट के साथ संतुलित हो जाता है। यह हाइड्रोलिसिस आइसोसायनिक एसिड को उत्पन्न करता है, जो आइसोसायनिक एसिड रिएक्शन प्रोटीन को विशेष रूप से एन-टर्मिनल अमीनो समूह और लाइसिन की साइड चेन एमिनो और कुछ हद तक अर्गिनीने और सिस्टीन की साइड चेन को जन्म दे सकता है। प्रत्येक कार्बामाइलेशन घटना प्रोटीन के द्रव्यमान में 43 डाल्टन (इकाई) को जोड़ती है, जिसे प्रोटीन मास स्पेक्ट्रोमेट्री में देखा जा सकता है। इस कारण से शुद्ध यूरिया के घोल को ताजा तैयार किया जाना चाहिए और उपयोग किया जाना चाहिए, क्योंकि प्राचीन घोल में सायनेट (8 M यूरिया में 20 mM) की महत्वपूर्ण सांद्रता विकसित होती है। और इस प्रकार मिश्रित-बेड आयन-एक्सचेंज राल के साथ आयनों अर्थात साइनेट को हटाने के बाद अल्ट्राप्योर पानी में यूरिया को भंग करता है और उस समाधान को 4 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत करना एक अनुशंसित प्रक्रिया के रूप में है। चूंकि, साइनेट कुछ दिनों के भीतर महत्वपूर्ण स्तरों तक वापस आ जाता है। और वैकल्पिक रूप से केंद्रित यूरिया विलयन में 25-50 मिमी अमोनियम क्लोराइड जोड़ने से सामान्य आयन प्रभाव के कारण साइनेट की स्थिति कम हो जाती है।

संबंधित यौगिक

Main article: यूरिया

यूरिया रासायनिक यौगिकों के एक वर्ग का वर्णन करता है जो एक ही कार्यात्मक समूह को साझा करते हैं, एक कार्बोनिल समूह जो दो कार्बनिक अमाइन अवशेषों से जुड़ा होता है: '"`UNIQ<sup>−−</sup>nowiki<sup>−</sup><sub>0000003</sub>B<sup>−</sup>QINU`"', जहाँ R¹, R², R³ और R⁴ समूह हाइड्रोजन (-H), ऑर्गेनील या अन्य समूह के रूप में हैं। उदाहरणों में कार्बामाइड पेरोक्साइड, एलेन्टॉइन और हाइडेंटोइन के रूप में सम्मलित हैं। यूरिया बायोरेट्स से निकटता से संबंधित हैं और संरचना में एमाइड्स, कार्बामेट्स, कार्बोडाइमाइड्स और थियोकार्बामाइड्स से संबंधित हैं।

उपयोग

कृषि

File:Urea process plant UFFL 01.jpg

बांग्लादेश में एक संयंत्र जो यूरिया उर्वरक का उत्पादन करता है।

यूरिया के विश्व औद्योगिक उत्पादन का 90% से अधिक नाइट्रोजन-मुक्त उर्वरक के रूप में उपयोग के लिए नियत है। सामान्य उपयोग में आने वाले सभी ठोस नाइट्रोजनयुक्त उर्वरकों में यूरिया में नाइट्रोजन की मात्रा सबसे अधिक होती है। इसलिए, इसमें पौध पोषण नाइट्रोजन की प्रति यूनिट परिवहन लागत कम है। सिंथेटिक यूरिया की सबसे आम अशुद्धता बाइयूरेट है, जो पौधों की वृद्धि को बाधित करती है और इस प्रकार अमोनियम आयन (NH+4).देने के लिए यूरिया मिट्टी के रूप में टूट जाता है अमोनियम पौधे द्वारा अपनी रुट के माध्यम से ग्रहण किया जाता है। कुछ मिट्टी में अमोनियम बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रेट (NO−3) देने के लिए ऑक्सीकृत किया जाता है, जो कि नाइट्रोजन से युक्त पौधा पोषक तत्व के रूप में है। वायुमंडल और अपवाह में नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों की क्षति पर्यावरण की दृष्टि से हानिकारक है इसलिए यूरिया को कभी-कभी कृषि उपयोग की दक्षता बढ़ाने के लिए संशोधित किया जाता है और इस प्रकार नियंत्रित मुक्त उर्वरक बनाने की प्रौद्योगिक जो नाइट्रोजन की रिहाई को धीमा करती है, इसमें यूरिया के एक निष्क्रिय सीलेंट में एनकैप्सुलेशन और यूरिया के डेरिवेटिव्स जैसे यूरिया फॉर्मल्डेहाइड यौगिकों में रूपांतरण के रूप में सम्मलित है, जो पौधों की पोषण संबंधी आवश्यकताओं से मेल खाने वाली गति से अमोनिया में गिरावट आती है।

रेजिन

यूरिया-फॉर्मेल्डीहाइड रेजिन के निर्माण के लिए एक कच्चे माल के रूप में है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से पार्टिकल बोर्ड , फाइबरबोर्ड और प्लाईवुड जैसे लकड़ी पर आधारित पैनलों में किया जाता है।

विस्फोटक

यूरिया का उपयोग यूरिया नाइट्रेट को एक उच्च विस्फोटक बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग औद्योगिक रूप से और कुछ तात्कालिक विस्फोटक उपकरणों के भाग के रूप में किया जाता है।

ऑटोमोबाइल प्रणाली

यूरिया का उपयोग चयनात्मक गैर-उत्प्रेरक न्यूनीकरण (एसएनसीआर) और चयनात्मक उत्प्रेरक न्यूनीकरण नाइट्रोजन ऑक्साइड को कम करने के लिए चयनात्मक उत्प्रेरक न्यूनीकरण (एससीआर) प्रतिक्रियाओं में किया जाता है। जिससे कि डीजल ईंधन, डुअल ईंधन और लीन-बर्न प्राकृतिक गैस इंजनों के दहन से निकलने वाली गैसों में NO_x प्रदूषक को कम किया जा सके। उदाहरण के लिए, ब्लू टेक प्रणाली निकास प्रणाली में पानी पर आधारित यूरिया समाधान इंजेक्ट करता है। और इस प्रकार अमोनिया (NH₃) सबसे पहले यूरिया के हाइड्रोलिसिस द्वारा उत्पादित नाइट्रोजन ऑक्साइड (NO_x) के साथ प्रतिक्रिया करता है और उत्प्रेरक कनवर्टर के भीतर नाइट्रोजन गैस (N2) पानी में परिवर्तित हो जाता है और हानिकारक NO_x का रूपांतरण हानिरहित N₂ में रूपांतरण निम्नलिखित सरलीकृत वैश्विक समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है।

4 NO + 4 NH₃ + O₂ → 4 N₂ + 6 H₂O

जब यूरिया का उपयोग किया जाता है, तो इसे पहले अमोनिया में परिवर्तित करने के लिए पूर्व प्रतिक्रिया हाइड्रोलिसिस के रूप में होता है।

CO(NH₂)₂ + H₂O → 2 NH₃ + CO₂

पानी में अत्यधिक घुलनशील होने के कारण (545 g/L 25 °C) पर होने के कारण, यूरिया अधिक जलन पैदा करने वाले संक्षारक पदार्थ और खतरनाक अमोनिया (NH₃) की तुलना में यूरिया को संभालना और स्टोर करना बहुत आसान और सुरक्षित है, इसलिए यह बहुत अच्छा अभिकारक है। इन उत्प्रेरक कन्वर्टर्स का उपयोग करने वाले ट्रकों और कारों को डीजल निकास द्रव की आपूर्ति करने की आवश्यकता होती है जिसे एडब्लू के रूप में बेचा जाता है, जो पानी में यूरिया का घोल है।

प्रयोगशाला उपयोग

10 मोलर तक की सांद्रता में यूरिया एक शक्तिशाली प्रोटीन विकृतीकरण (जैव रसायन) है क्योंकि यह प्रोटीन में गैर-सहसंयोजक बंधों को बाधित करता है। कुछ प्रोटीनों की घुलनशीलता बढ़ाने के लिए इस गुणधर्म का लाभ उठाया जाता है। यूरिया और कोलाइन क्लोराइड के मिश्रण का उपयोग गहरे ईयूटेक्टिक विलायक (डीईएस) के रूप में किया जाता है, जो आयनिक तरल के समान पदार्थ के रूप में होता है। जब एक गहरे ईयूटेक्टिक विलायक में इसका प्रयोग किया जाता है, तो यूरिया धीरे-धीरे उन प्रोटीनों को निरूपित करता है जो घुलनशील होते हैं।

यूरिया सैद्धांतिक रूप से ईंधन कोशिकाओं में बाद में बिजली उत्पादन के लिए हाइड्रोजन स्रोत के रूप में काम करता है। और इस प्रकार मूत्र/अपशिष्ट जल में उपस्थित यूरिया का सीधे उपयोग किया जा सकता है, यद्यपि बैक्टीरिया सामान्यतः यूरिया को जल्दी से नष्ट कर देते हैं। यूरिया घोल के विद्युत् अपघटन द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन कम वोल्टेज (