यूरिया: Difference between revisions
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==== संश्लेषण ==== | ==== संश्लेषण ==== | ||
1922 में पेटेंट की गई मूल प्रक्रिया को इसके खोजकर्ता [[कार्ल बॉश]] और विल्हेम मीज़र के नाम पर बॉश-मीज़र यूरिया प्रक्रिया कहा जाता है।<ref>{{cite patent |country=US |number=1429483 |title=यूरिया बनाने की प्रक्रिया|gdate=1922-09-19 |fdate=1920-07-09 |invent1=Carl Bosch |invent2=Wilhelm Meiser |assign1=[[BASF]] |url=https://patentimages.storage.googleapis.com/36/5a/32/ccce45be728586/US1429483.pdf}}</ref> प्रक्रिया में दो मुख्य [[संतुलन | |||
1922 में पेटेंट की गई मूल प्रक्रिया को इसके खोजकर्ता [[कार्ल बॉश]] और विल्हेम मीज़र के नाम पर बॉश-मीज़र यूरिया प्रक्रिया कहा जाता है।<ref>{{cite patent |country=US |number=1429483 |title=यूरिया बनाने की प्रक्रिया|gdate=1922-09-19 |fdate=1920-07-09 |invent1=Carl Bosch |invent2=Wilhelm Meiser |assign1=[[BASF]] |url=https://patentimages.storage.googleapis.com/36/5a/32/ccce45be728586/US1429483.pdf}}</ref> प्रक्रिया में अभिकारकों के अधूरे रूपांतरण के साथ दो मुख्य [[संतुलन प्रतिक्रियाएँ]] होती हैं। पहला कार्बामेट निर्माण है और इस प्रकार इसमें उच्च तापमान पर गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड ({{chem2|CO2}}) के साथ तरल अमोनिया की तेजी से उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया और अमोनियम कार्बामेट बनाने के लिए उच्च तापमान पर ({{chem2|[NH4]+[NH2COO]-}}) बनाने के लिए दबाव होता है:<ref name="Meessen 2012" /> | |||
:{{chem2|2 NH3 + CO2 ⇌ [NH4]+[NH2COO]-}}{{space|5}}(ΔH = −117 kJ/mol 110 atm और 160 °C पर)<ref name="Meessen 2012"/><ref name="Brouwer 2009">{{cite web |last1=Brouwer |first1=Mark |title=यूरिया प्रक्रिया के ऊष्मप्रवैगिकी|url=https://ureaknowhow.com/pdflib/391_2009%2006%20Brouwer%20UreaKnowHow.com%20Thermodynamics%20of%20the%20%20Urea%20Process.pdf |website=ureaknowhow.com |access-date=26 February 2023}}</ref> | :{{chem2|2 NH3 + CO2 ⇌ [NH4]+[NH2COO]-}}{{space|5}}(ΔH = −117 kJ/mol 110 atm और 160 °C पर)<ref name="Meessen 2012"/><ref name="Brouwer 2009">{{cite web |last1=Brouwer |first1=Mark |title=यूरिया प्रक्रिया के ऊष्मप्रवैगिकी|url=https://ureaknowhow.com/pdflib/391_2009%2006%20Brouwer%20UreaKnowHow.com%20Thermodynamics%20of%20the%20%20Urea%20Process.pdf |website=ureaknowhow.com |access-date=26 February 2023}}</ref> | ||
दूसरा यूरिया रूपांतरण है: यूरिया और पानी में अमोनियम कार्बामेट का धीमा [[ एन्दोठेर्मिक ]] अपघटन | दूसरा यूरिया रूपांतरण है: यूरिया और पानी में अमोनियम कार्बामेट का धीमा [[ एन्दोठेर्मिक | एंडोथर्मिक]] अपघटन के रूप में होता है | ||
:{{chem2|[NH4]+[NH2COO]- ⇌ CO(NH2)2 + H2O}}{{space|5}}(ΔH = +15.5 kJ/mol 160-180 | :{{chem2|[NH4]+[NH2COO]- ⇌ CO(NH2)2 + H2O}}{{space|5}}(ΔH = +15.5 kJ/mol 160-180 °C)<ref name="Meessen 2012"/><ref name="Brouwer 2009"/> | ||
:NH3 और CO2 का यूरिया में समग्र रूपांतरण ऊष्माक्षेपी के रूप में है, पहली प्रतिक्रिया से दूसरी प्रतिक्रिया को चलाने वाली प्रतिक्रिया गर्मी के साथ होती है और इस प्रकार यूरिया निर्माण उच्च तापमान के पक्ष में स्थितियां कार्बामेट गठन संतुलन पर प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। और प्रक्रिया की स्थिति एक समझौता करती है, दूसरे के लिए आवश्यक 190 डिग्री सेल्सियस के आसपास उच्च तापमान की पहली प्रतिक्रिया पर होने वाले दुष्प्रभाव की भरपाई करके की जाती है और इस प्रकार उच्च दबाव 140-175 बार में प्रक्रिया का संचालन करके की जाती है, जो पहली प्रतिक्रिया का समर्थन करता है। चूँकि इस दबाव में गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड को संपीड़ित करना आवश्यक होता है, अमोनिया अमोनिया उत्पादन संयंत्र से तरल रूप में उपलब्ध होता है, जिसे आर्थिक रूप से प्रणाली में पंप किया जा सकता है। धीमी यूरिया निर्माण प्रतिक्रिया समय को संतुलन तक पहुंचने की अनुमति देने के लिए एक बड़ी प्रतिक्रिया स्थान की आवश्यकता होती है, इसलिए एक बड़े यूरिया संयंत्र में संश्लेषण परमाणु भट्टी एक बड़े दबाव वाले पोत के रूप में होता है। | |||
===पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया === | ===पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया === | ||
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रिएक्टेंट्स को पुनर्प्राप्त करने और पुन: उपयोग करने के लिए पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया को अधिक हद तक एक [[स्ट्रिपिंग (रसायन विज्ञान)]] प्रक्रिया द्वारा दबा दिया गया है, जिसे 1960 के दशक की शुरुआत में नीदरलैंड में [[स्टैमीकार्बन]] द्वारा विकसित किया गया था, जो प्रतिक्रिया पोत के पूर्ण दबाव पर या उसके पास संचालित होता है। यह मल्टी-स्टेज रीसायकल योजना की जटिलता को कम करता है, और यह कार्बामेट घोल में पुनर्नवीनीकरण पानी की मात्रा को कम करता है, जिसका यूरिया रूपांतरण प्रतिक्रिया में संतुलन पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है और इस प्रकार समग्र संयंत्र दक्षता पर। प्रभावी रूप से सभी नए यूरिया संयंत्र स्ट्रिपर का उपयोग करते हैं, और कई कुल रीसायकल यूरिया संयंत्र स्ट्रिपिंग प्रक्रिया में परिवर्तित हो गए हैं।<ref name="Meessen 2012"/><ref name="Meessen 2014">{{cite journal |last=Meessen |first=Jozef |title=यूरिया संश्लेषण|journal=Chemie Ingenieur Technik |publisher=Wiley |volume=86 | issue=12| date=2014 |issn=0009-286X |doi=10.1002/cite.201400064 |pages=2180–2189}}</ref> | रिएक्टेंट्स को पुनर्प्राप्त करने और पुन: उपयोग करने के लिए पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया को अधिक हद तक एक [[स्ट्रिपिंग (रसायन विज्ञान)]] प्रक्रिया द्वारा दबा दिया गया है, जिसे 1960 के दशक की शुरुआत में नीदरलैंड में [[स्टैमीकार्बन]] द्वारा विकसित किया गया था, जो प्रतिक्रिया पोत के पूर्ण दबाव पर या उसके पास संचालित होता है। यह मल्टी-स्टेज रीसायकल योजना की जटिलता को कम करता है, और यह कार्बामेट घोल में पुनर्नवीनीकरण पानी की मात्रा को कम करता है, जिसका यूरिया रूपांतरण प्रतिक्रिया में संतुलन पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है और इस प्रकार समग्र संयंत्र दक्षता पर। प्रभावी रूप से सभी नए यूरिया संयंत्र स्ट्रिपर का उपयोग करते हैं, और कई कुल रीसायकल यूरिया संयंत्र स्ट्रिपिंग प्रक्रिया में परिवर्तित हो गए हैं।<ref name="Meessen 2012"/><ref name="Meessen 2014">{{cite journal |last=Meessen |first=Jozef |title=यूरिया संश्लेषण|journal=Chemie Ingenieur Technik |publisher=Wiley |volume=86 | issue=12| date=2014 |issn=0009-286X |doi=10.1002/cite.201400064 |pages=2180–2189}}</ref> | ||
पारंपरिक रीसायकल प्रक्रियाओं में, कार्बामेट अपघटन को समग्र दबाव को कम करके बढ़ावा दिया जाता है, जो अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों के आंशिक दबाव को कम करता है, जिससे इन गैसों को यूरिया उत्पाद समाधान से भिन्न किया जा सकता है। कार्बामेट अपघटन को बढ़ावा देने के लिए मात्र एक अभिकारक के आंशिक दबाव को दबाकर, समग्र दबाव को कम किए बिना स्ट्रिपिंग प्रक्रिया एक समान प्रभाव प्राप्त करती है। अमोनिया के साथ सीधे यूरिया संश्लेषण | पारंपरिक रीसायकल प्रक्रियाओं में, कार्बामेट अपघटन को समग्र दबाव को कम करके बढ़ावा दिया जाता है, जो अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों के आंशिक दबाव को कम करता है, जिससे इन गैसों को यूरिया उत्पाद समाधान से भिन्न किया जा सकता है। कार्बामेट अपघटन को बढ़ावा देने के लिए मात्र एक अभिकारक के आंशिक दबाव को दबाकर, समग्र दबाव को कम किए बिना स्ट्रिपिंग प्रक्रिया एक समान प्रभाव प्राप्त करती है। अमोनिया के साथ सीधे यूरिया संश्लेषण परमाणु भट्टी में कार्बन डाइऑक्साइड गैस डालने के अतिरिक्त , जैसा कि पारंपरिक प्रक्रिया में होता है, स्ट्रिपिंग प्रक्रिया पहले स्ट्रिपर के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को रूट करती है। स्ट्रिपर एक कार्बामेट डीकंपोजर है जो बड़ी मात्रा में गैस-तरल संपर्क प्रदान करता है। यह मुक्त अमोनिया को बाहर निकालता है, तरल सतह पर इसके आंशिक दबाव को कम करता है और इसे सीधे कार्बामेट कंडेनसर (पूर्ण प्रणाली दबाव में भी) तक ले जाता है। वहां से, पुनर्गठित अमोनियम कार्बामेट शराब को यूरिया उत्पादन परमाणु भट्टी में भेजा जाता है। यह पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया के मध्यम-दबाव चरण को समाप्त करता है।<ref name="Meessen 2012"/><ref name="Meessen 2014"/> | ||
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दो प्रतिक्रियाएँ अशुद्धियाँ उत्पन्न करती हैं। यूरिया के दो अणुओं के संयोग से अमोनिया के एक अणु की हानि होने पर बाइयूरेट बनता है। | दो प्रतिक्रियाएँ अशुद्धियाँ उत्पन्न करती हैं। यूरिया के दो अणुओं के संयोग से अमोनिया के एक अणु की हानि होने पर बाइयूरेट बनता है। | ||
:{{chem2|2 NH2CONH2 → NH2CONHCONH2 + NH3}} | :{{chem2|2 NH2CONH2 → NH2CONHCONH2 + NH3}} | ||
सामान्यतः इस प्रतिक्रिया को संश्लेषण | सामान्यतः इस प्रतिक्रिया को संश्लेषण परमाणु भट्टी में अमोनिया की अधिकता बनाए रखने से दबा दिया जाता है, लेकिन स्ट्रिपर के बाद तापमान कम होने तक होता है। यूरिया उर्वरक में बाइयूरेट अवांछनीय है क्योंकि यह फसली पौधों के लिए विषैला होता है, चूंकि किस हद तक यह फसल की प्रकृति और यूरिया के प्रयोग की विधि पर निर्भर करता है।<ref>James, G.R.; Oomen, C.J.: "An Update on the Biuret Myth". ''Nitrogen 2001'' International Conference, Tampa.</ref> (ब्यूरेट का वास्तव में यूरिया में स्वागत है जब इसे पशु चारे के पूरक के रूप में उपयोग किया जाता है)। | ||
आइसोसायनिक एसिड HNCO और अमोनिया {{chem2|NH3}} अमोनियम साइनेट के थर्मल अपघटन से परिणाम {{chem2|[NH4]+[OCN]-}}, जो यूरिया के साथ [[रासायनिक संतुलन]] में है: | आइसोसायनिक एसिड HNCO और अमोनिया {{chem2|NH3}} अमोनियम साइनेट के थर्मल अपघटन से परिणाम {{chem2|[NH4]+[OCN]-}}, जो यूरिया के साथ [[रासायनिक संतुलन]] में है: | ||
Revision as of 17:41, 30 April 2023
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| Names | |||
|---|---|---|---|
| Pronunciation | urea /jʊəˈriːə/, carbamide /ˈkɑːrbəmaɪd/ | ||
| Preferred IUPAC name
Urea[1] | |||
| Systematic IUPAC name
Carbonyl diamide[1] | |||
Other names
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| Identifiers | |||
3D model (JSmol)
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| 635724 | |||
| ChEBI | |||
| ChEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| DrugBank | |||
| 1378 | |||
| KEGG | |||
PubChem CID
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| RTECS number |
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| UNII | |||
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| Properties | |||
| 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) | ||
| 545 g/L (at 25 °C)[2] | |||
| Solubility | 500 g/L glycerol[3]
50 g/L ethanol | ||
| Basicity (pKb) | 13.9[5] | ||
| −33.4·10−6 cm3/mol | |||
| Structure | |||
| 4.56 D | |||
| ThermochemistryCRC Handbook | |||
Std enthalpy of
formation (ΔfH⦵298) |
−333.19 kJ/mol | ||
Gibbs free energy (ΔfG⦵)
|
−197.15 kJ/mol | ||
| Pharmacology | |||
| B05BC02 (WHO) D02AE01 (WHO) | |||
| Hazards | |||
| GHS labelling: | |||
| GHS07: Exclamation mark | |||
| NFPA 704 (fire diamond) | |||
| Flash point | Non-flammable | ||
| Lethal dose or concentration (LD, LC): | |||
LD50 (median dose)
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8500 mg/kg (oral, rat) | ||
| Safety data sheet (SDS) | JT Baker | ||
| Related compounds | |||
Related ureas
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Thiourea Hydroxycarbamide | ||
Related compounds
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Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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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।[6] 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।[7]
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।[7]
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:[8]
- 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।[9] 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।[9][10] प्रत्येक कार्बामाइलेशन घटना प्रोटीन के द्रव्यमान में 43 डाल्टन (इकाई) को जोड़ती है, जिसे प्रोटीन मास स्पेक्ट्रोमेट्री में देखा जा सकता है।[10] 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।[10] 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।[11] चूंकि, साइनेट कुछ दिनों के भीतर महत्वपूर्ण स्तरों तक वापस आ जाता है।[10] 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।[10][12]
संबंधित यौगिक
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−−nowiki−0000003B−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,