Мочевина

МОЧЕВИНА (диамид угольной к-ты, карбамид) (NH₂)₂CO, мол. м. 60,06; бесцв. кристаллы без запаха; кристаллич. решетка тетрагон. (а = 0,566 нм, b= 0,4712 нм, z = 2, пространств. группа P42₁m); претерпевает полиморфные превращ.; т.пл. 132,7 °С; плотн. 1330 кг/м³ (25 °С); п_D²⁰ 1,484; С° 93,198 ДжДмоль^. К); DG⁰_обр - 197,3 кДж/моль, DН⁰_обр -333,3 кДж/моль, DН⁰_сгор - 632,5 кДж/моль, DН⁰_пл 14,53 кДж/моль, S⁰₂₉₈ 104,67 ДжДмоль^.К); m 14,0^.10^-30 Кл^.м (вода, 25 °С); К 1,5^.10^-14 (вода, 25 °С). Для расплава плотн. 1225 кг/м³; h 0,00258 Па^.с; g 0,036 Н/м; теплопроводность (135°С) 0,42 Вт/(м^.К); р 2,3 Ом^.м. Р-римость (г в 100 г р-рителя): в воде-51,8 (20°С), 71,7 (60°С), 95,0 (120°С); в жидком NH₃-49,2 (20°С, 709 кПа), 90 (100 °С, 1267 кПа); в метаноле-22 (20 °С); в этаноле-5,4 (20 °С); в изопропано-ле-2,6 (20 °С); в изобутаноле-6,2 (20 °С); в этилацетате-0,08 (25 °С); не раств. в хлороформе. Молекула М. имеет плоское строение.

М. образует соед. включения с неорг. и орг. в-вами, напр. CO(NH₂)₂^.NH₃, CO(NH₂)₂ • Н₃РО₄, CO(NH₂)₂^.H₂O₂, CO(NH₂)₂^.CH₃OH и др.

При натр. до 150°С и выше М. последовательно превращ. в NH₄NCO, NH₃, CO₂, биурет, циануровую к-ту; в замкнутом сосуде, особенно при добавлении NH₃,-продукты ами-нирования циануровой к-ты, напр. меламин. В разбавленных р-рах при ~ 200 °С возможен полный гидролиз М. с образованием NH₃ и СО₂. Гидролиз ускоряется в присут. к-т и щелочей, а также под действием фермента уреазы, находящегося во мн. организмах и семенах нек-рых растений (соевые бобы и др.).

В расплавленном виде М. реагирует со щелочными металлами и их амидами с образованием солей цианамида. При сплавлении с содой разлагается до NaNCO, CO₂, NH₃ и Н₂О; при сплавлении с NH₄NO₃ в присут. SiO₂ образуется гуанидин; при взаимод. с хлорсульфокислотами-амидо-сулъфокислоты; с конц. олеумом-сульфаминовая к-та; с (СН₃СО)₂О при 140°С-ацетамид и диацетамид (при 60 °С в присут. Н₂SО₄-ацетилмочевина); с хлором на холоду -N-хлор- и N,N'-дихлормочевина NH₂CONHCl и CO(NHCl)₂; с бромом-циануровая к-та; с NaClO-гидразин; с CS₂ (110°C)-NH₄SCN и COS. К действию Н₂О₂ и KMnO₄ M. устойчива.

При алкилировании М. образуются алкилзамещенные М. RNHCONH₂; при действии спиртов -уретаны NH₂COOR; при взаимод. с карбоновыми к-тами, их ангидридами, хлор-ангидридами и сложными эфирами-уреиды RCONHCONH₂; с двухосновными к-тами-циклич. уреиды, напр. с натрий-малоновым эфиром в спиртовом р-ре—барбитуровая к-та; с ангидридами ароматич. двухосновных к-т-соответствующие имиды, напр. с фталевым ангидридом при 156°С-фталимид; с аминами - высокомол. продукты поликонденсации типа NH₂(CH₂)_n[NHCONH(CH₂)_n]_m; с анилином - фенил- и дифе-нилмочевины; с гидразином-семикарбазид NH₂CONHNH₂ и гидразоформамид (NH₂CONH)₂. М. легко конденсируется с формальдегидом, образуя мочевино-формалъдегидные смолы. В нек-рых р-циях проявляется таутомерная форма М.-изомочевина NH₂C(OH)=NH; напр., при взаимод. гидрохлорида цианамида со спиртами образуются О-алкило-вые эфиры изомочевины.

М.-конечный продукт белкового обмена у мн. беспозвоночных и большинства позвоночных животных (рыб, земноводных, млекопитающих) и человека. Биосинтез М. из конечных продуктов распада белков (NH₃, CO₂) протекает в печени в результате ряда ферментативных р-ций, замкнутых в цикл (цикл М., или орнитиновът цикл). М. участвует в регуляции водного режима животных. Из организма выводится почками в виде мочи и потовыми железами (человек выделяет 25-30 г М. в сутки). У животных содержится в небольших кол-вах в мышцах, крови, лимфе, слюне, молоке, слезах, обнаружена в тканях растит. организмов (грибы, нек-рые высшие растения).

В пром-сти М. получают по р-ции Базарова:

Произ-во М. включает стадию синтеза, осуществляемого при 180-230 °С и давлении 12-25 МПа, рецикл непрореагировавших в-в в виде аммониевых солей угольной к-ты, стадии обезвоживания р-ров М. и приготовления товарных форм (кристаллы, гранулы). В совр. технологии широко применяют дистилляцию в токе СО₂ или NH₃, позволяющую значительно повысить экономичность процесса. Разработаны научно-техн. решения для создания безотходного и энергосберегающего произ-ва М. с единичной мощностью агрегатов 450 тыс. т/год и более.

Препаративных методов синтеза М. известно более пятидесяти; напр., взаимод. NH, с СОСl₂, COS или СО, ацетиленом или бензолом на Pt; окислением цианида калия КМnО₄ или NaClO; нагреванием СО в медноаммиачном р-ре под давлением; гидролизом Pb(CN)₂ кипящей водой и др.

Для количеств. определения М. гидролизуют в присут. H₂SO₄ или уреазы и определяют NH₃. Для обнаружения М. используют появление желто-зеленого окрашивания при взаимод. р-ра М. с n-диметиламинобензальдегидом в присут. НСl; ниж. предел определения М. в фотометрируемом объеме 2 мг/л.

М. применяют в качестве концентрир. азотного удобрения (содержит ок. 46% N) для мн. с.-х. культур на любых почвах, а также как заменитель естеств. белка в кормах для жвачных животных. Производные М.-эффективные гербициды. М.-сырье для синтеза ценных хим. продуктов: карбамидных смол, меламина, циануровой к-ты и ее эфиров, NaCN, KCN, гидразина, гидразоформамида, а также фармацевтич. препаратов (веронала, люминала, бромурала и др.), нек-рых красителей. В нефтяной пром-сти М. используют для де-парафинизации масел и моторных топлив с выделением мягкого парафина-сырья для получения белково-витамин-ных препаратов, жирных спиртов и к-т, моющих ср-в и т. п.

Мировое произ-во 106 млн. т/год (1984).

М. открыта И. Руэлем (1773) в моче, идентифицирована У. Праутом (1818), впервые синтезирована Ф. Вёлером (1828) из цианата аммония, что нанесло первый удар по витализму-учению о т. наз. жизненной силе.

Лит.: Кучерявый В. И., Лебедев В. В., Синтез и применение карбамида, Л., 1970; Кучерявый В. И., Горловский Д. М., Альтшулер Л. Н., Технология карбамида, Л., 1981; Кучерявый В. И., Горловский Д. М., "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева", 1983, № 4, с. 47-54.

В. И. Кучерявый, Ю. А. Сергеев.