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.