كرات يوريا

الكَرْبامِيد (بالإنجليزية: carbamide)‏ أواليُوْرِيا أوالبَوْلَة (بالإنجليزية: urea)‏ في الكيمياء والكيمياء الحيوية هي مركب عضوي صيغته الكيميائية CO(NH2)2. اسم الكارباميد موصى به في الأسماء غير الاحتكارية العالمية والمستخدم في أوروبا. كمثال: المركب بيروكسيد الهيدروجين - يوريا Hydrogen peroxide - urea (الاسم المصدق عليه قديمًا في إنجلترا) أصبح الآن يستخدم في الأوساط الطبية كـ ‌كرباميد بيروكسيدcarbamide peroxide ويستخدم في تبييض الأسنان . من الأسماء الأخرى راتنج الكرباميد (بالإنجليزية: carbamide resin)‏ ، إيزو‌يوريا، ثنائي أميد الكربونيل (بالإنجليزية: carbonyl diamide)‏، ثنائي أميد الكربونيل (بالإنجليزية: carbonyldiamine)‏.

تنتج هذه المادّة لدى الكثير من الحيوانات، كمركّب نهائي لعمليّة استقلاب المركّبات الآزوتيّة (كالحموض الأمينيّة مثلاً) في دورة الكرباميد التي تحدث في الكبد، وتُطرد من الجسم عن طريق البول والعرق.

الكرباميد الصافي مادّة بلورية بيضاء رائحتها قريبة من رائحة النشادر، غير سامّة وحتّى نظافيًّا غير ضارّة. اليوريا النقية تكون بيضاء اللون في شكل بلورات ،عديمة الرائحة، غير سامة ، وتعتبر طاهرة ، تذوب بسهولة في الماء. يبلغ الإنتاج العالمي منها 200 مليون طن في السنة وهي أحد الكيماويات التي يكثر إنتاجها. تستخدم اليوريا في صناعة السماد الصناعي المحتوي علي الأزوت (النتروجين)، واليوريا مادة أولية للصناعات الكيماوية حيث تستخدم في تصنيع الراتنج ، واللواصق ، والعوازل الكهربائية . وهي مادة تستخدم في تصنيع ميلامين و كافيين وهيدرازين والورنيش ومواد التبييض وكيماويات أخرى.

نبذة تاريخيّة

كانت اليوريا أول مركّب عضوي ينتج اصطناعياً من مواد بادئة لا عضوية، وأدى ذلك إلى هدم مبدأ الحياتية (بالإنجليزية: vitalism)‏ أو«vis vitalis» أي القوّة الحياتيّة باللغة اللاتينيّة.

اكتُشفت المادّة كمادّة بذاتها عام 1773 من قبل "هيلار مارين رووٍيلّ" Hilaire Rouelle. وأوّل من قام بتصنيعها كان "فريدريش فوولر" Friedrich Wöhler سنة 1828 عبر عمليّة تفاعل كيميائيّة بين سيانات البوتاسيوم وسلفات الأمونيوم؛ بهذه الطريقة مهّدت الطريق لفرع الكيمياء العضوية، بعد إثباتها أنّ الموادّ العضوية يمكن حتى تُنتج من أشياء وموادّ غير حيّة.

طريقة فوولر لتحضير اليوريا

قام فريدريش فوولر بتحضير اليوريا أول مرة في عام 1838 من تفاعل سيانات الفضة (AgNCO) مع كلوريد الأمونيوم (NH4Cl):

أوكذلك من تفاعل سيانات الرصاص (Pb(NCO)2) مع الأمونيوم السائل .

ومن الناتج الوسطي سيانات الأمونيوم (NH4NCO) تعرّف على المادة الأصلية لليوريا :

بهذا كانت اليوريا هي أول مادة عضوية تحضر اصطناعيا من مواد غير عضوية. وكان هذا يتعارض آنذلك مع الفكرة السائدة بأن المواد العضوية لا تنتج سوى من كائنات حية عن طريق ما يسمى "القوة الحية" .

إنتاج الأمونيا 1946–2007

في عام 1868 خط "الكسندر باساروف" لأول مرة طريقة التحضير الإصطناعي لليوريا من كاربامات الأمونيوم ، وذلك من الأمونيا وثاني أكسيد الكربون تحت ضغط عال.

توصل كارل بوش في عام 1922 إلى الإنتاج الصناعي لليوريا على المستوى الكبير بتطبيق "طريقة هابر-بوش" عندما كانت الأمونيا متوفرة وكذلك توفر الضغط العالي تقنيا.


بعد الحرب العالمية الثانية ازداد تصنيع اليوريا في بلاد كثيرة حول العالم ، كما زاد إنتاج الأمونيا. ووصل الإنتاج العالمي في عام 2016 ما يزيد عن 200 مليون طن .

شكل الجزيء

المسافات بين الأيونات والزاوية .

رابطة الكربون مع النتروجين تبدي خصائص الرابطة الثنائية ولذلك فتلك الرابطة نجدها أقصر في جزيء اليوريا عن رابطة الكربون - نتروجين في الألكالي أمين بنحوعشرة بيكومتر . المسافة بين النتروجين والهيدروجين تبلغ 105 بيكومتر ، والمسافة بين الكربون والأكسجين تبلغ 126 بيكومتر ، وتبلغ المسافة بين النتروجين والكربون 134 بيكومتر .

الترابط بين الذرات N–C–N ليست مستقيمة وإنما يشكل الجزيء زاوية ، وهوفي مستوى واحد ، أما شكل الرابطة N–H فهي في شكل هرمي. الزاوية بين الذرات N–C–O تبلغ 121 °.

تواجدها

دورة النتروجين في الطبيعة

اليوريا الطبيعية واليوريا الإصطناعية التي تتسرب إلى الطبيعة تحللها البكتيريا سريعا إلى أمونيا وأيونات نتريت ونترات وهذه هي مواد في دورة النتروجين. كلا من حمض البول واليوريا هي من المواد التي تـُخرجها الطيور والخفافيش . توجد اليوريا كمادة طبيعية في المناطق ذات المناخ الجاف . فقد عثر عليها طبيعيا في عام 1973 في "تروبن هيل"بالقرب من بحيرة راسون في غرب أستراليا, وكانت محفوفة بأمونيوم فثيتاليت وفوسفات الأمونيا .

اهميتها البيولوجية

دورة اليوريا في الجسم

كثير من الحيوانات الفقرية مثل صفيحية الخياشيم الغضروفية كأسماك القرش والشفنينيات والبرمائيات والثدييات تنتج اليوريا كناتج نهائي من عملية الأيض التي تتم على مركبات النتروجين مثل الأحماض الأمينية.

عند تحلل حمض أميني تنتج أمويا أولا ، وهي مادة سامة عندماقد يكون في هجريزها عاليا حيث تؤثر سلبا على الخلايا .

وتتكون اليوريا في الكبد خلال تفاعل جزيئين إثنين من الأمونيا مع جزيء ثاني أكسيد الكربون في دورة اليوريا . وتنتقل اليوريا من الكبد إلى الكليتين وتخرج من الجسم مع البول. نصف المواد الصلبة التي توجد في البول تقريبا قد يكون من اليوريا. الاختلال في دورة اليوريا تكون أسبابه وراثية وهي أحد أمراض التمثيل الغذائي ، وهوسقم متعلق باختلال في تفاعلات الأمونيا. وهويؤدي إلى ازدياد في كمية الأمونيا في الدم ، وهي ضار للخلايا العصبية.

كما تخرج كميات قليلة من اليوريا من الإنسان مع العرق وإفرازات الأمعاء . وينتج جسم الإنسان بين 20 - 39 جرام من اليوريا في اليوم.

بعض الحيوانات تستغل اليوريا في حمايتها من التصلب بسبب البرودة.  

أسماك القرش والشفنينيات لا تــُخرج كلها اليوريا ولكن تستخدمها لضبط الضغط الإسموزي الذي يساعد على انتنطق المواد المتنوعة بين الخلايا .

تناول طعام غني بالبروتينات بؤدي إل ازدياد نسبي في نسبة اليوريا حتى ولوكانت الكليتان سليمتان، وهذا يُبدي نشاطا منخفضا لعمل الكلى. وإذا كانت الكلى معرضة للسقم أوإذا كانت كفاءة الكلى متواضعة بسبب سقم السكري فإن ذلك يؤدي إلى ازدياد في مستوى وجود اليوريا في الدم (المستوى المعتاد : 10–50 مليغرام/ديسيلتر) في الدم.

توجد اليوريا في الحليب والألبان، وكمية اليوريا بالمليغرام في لتر اللبن هي مقياس هام في تغذية البقر. إذا نسبة اليوريا في الحليب يحدد عن طريق تغذية البقرة بكمية مناسبة من البروتينات في اليوم وكمية الكربوهيدرات التي تخمّرها معدة البقرة ، وهي تستغل كمقياس لكفاءة الحيوان في الاستفادة من البروتينات الي يأكلها. فإذا زادت نسبة البروتينات أونقصت عن الحد المناسب في تغذية الحيوانقد يكون لها عواقب وخيمة على صحة الحيوان.

تصنيع اليوريا

برج تصنيع اليوريا في أحد مصانع مدينة لينز،النمسا.

تـُحضر اليوريا في المختبر عن طريق تفاعل الأمونيا مع الفوسجين أومع إستر حمض الكربونيك أوكذلك التحلل المائي لسياناميد. أما التحضير الصناعي لليوريا فهويتم بكميات كبيرة ، ففي عام 2012 وصل الإنتاج العالمي منها 184 مليون طن. وطبقا لتقديرات الاتحاد الدولي لصناعة الأسمدة (IFA) فمن المتسقط زيادة الإنتاج خلال الأعوام 2013 - 2018 بنحو41 مليون طن ، من ضمنهاخمسة مليون طن في الولايات المتحدة وحدها. ولزيادة الإنتاج من اليوريا في الولايات المتحدة سيستلزم زيادة في استخراج الغاز من أحجار الأردواز.

لانتاج اليوريا في مصانع كبيرة يستخدم الغاز الطبيعي والهواء والماء طبقا لطريقة هابر - بوش التي تنتج أمونيا أولا ثم أخيرا اليوريا. لإنتاج الهيدروجين أولا يُفصل ثاني أكسيد الكربون الذي يستخدم ثلثيه لإنتاج اليوريا.

طريقة انتاج اليوريا الإصطناعي بواسطة الضغط العالي ترجع إلى "كارل بوش" و"فلهلم مايزر". شيد مصنع الكيماويات باسف مصنعه في عام 1922 حيث أنشأ فيه مفاعلا للضغط العالي كخطوة أولية بقدر 150 ضغط جوي للأمونيا وتاني أكسيد الكربون ، حيث يتم هذا التفاعل وهوتفاعل منتج للحرارة فتنتج كربامات الأمونيوم (NH4CO2NH2) : />

وتتحول كربامات الأمونيوم خلال تفاعل ماص للحرارة +15,5 kJ/mol وتتحول إلى يوريا وماء:

وهوتفاعل متوازن . ولتحسين كمية الإنتاج فإن العمل يتم بكمية كبيرة غالبة أكثر من اللازم من الأمونيا. ويستحسن حتىقد يكون الغاز الذي يُعاد إلى العملية جافا وخاليا من الماء ، ذلك لأن الماء يزيح التفاعل إلى ناحية كربامات الأمونيا. التفاعل الكلي يتميز بأنه تفاعل ناشر للحرارة . ويتكون من خلاله ماتج ثانوي وهوحمض إيزوسيانيك.

هذا التفاعل يمكن تخفيضه عن طريق العمل بنسبة عالية من الأمونيا. وتستخدم شركة بي إيه إف إس في مصنعها زيادة في نسبة الأمونيا في تصنيع سلفات الأمونيا ونترات الأمونيا. في نهاية العشرينيات من القرن الماضي تم تحسين التفاعل وأعيد أرسال الأمويا الزائدة إلى عملية الإنتاج. وبنفس الطريقة طوّرت طرق شمولية تدوير للتفاعل ، قامت بتطويرها شركة DuPont, وشركة Pechiney وشركة Stamicarbon".

تختلف العمليات فيما بينها من وجهة كيفية تحلل كربامات الأمونيا ، وفصل وانتاج ثاني أكسيد الكربون والأمونيا وكذلك في التعامل مع اليوريا وتصنيعها.

تبلغ درجة حرارة التفاعل حسب الطريقة بين 170 - 220 درجة مئوية ، وضعط التفاعل بين 125 و250 ضغط جوي . وتشهجر جميع الطرق الحديثة في شيء وهوإعادة الغازات الزائدة إلى المفاعل ، حيث تتم عملية الانسلاخ stripping. يلزم لإنتاج 1 طن من اليوريا 0,58 طن من الأمونيا و0,7 طن من ثاني أكسيد الكربون. وبحسب طريقة العملية تستخدم في أنتاجه بين 85 - 160 كيلووات ساعي من الكهرباء وبين 0,9 - 2,3 طن من البخار . خلال الإنتاج يراد خفض إنتاج مادة بيوريت التي تتكون من اليوريا عند درجات الحرارة العالية وتبقى تلك المادة في اليوريا المنتجة صناعيا كمادة دخيلة شائبة. ويرغب المنتج في خفض وجود البيوريت في اليوريا إلى أقل من 1% ، حيث حتى البيوريت له أثرا سلبيا على حبوب البذر مما له تأثير سيء على الناتج الزراعي.

استخدامات اليوريا

أحد استخدامات اليوريا في الصناعة هوتصنيع الميلانين الذي يستخدم في صناعة أنواع متعددة من الراتنج ، وبعض هذا الراتنج يستخدم في صناعة الأخشاب الرقائقية. وكذلك تستخدم في تحضير راتنج يوريا-فورمالدهيد. بالإضافة إلى ذلك فإن اليوريا تستخدم غالبا في تصنيع الأسمدة الأزوتية ، كما تستخدم كمادة اختزال .

ويتزايد استخدامات اليوريا سنويا ، قد تضاعف إنتاجها بين عامي 1960 إلى 1970 أربعة مرات. وبين عامي 1990 إلى 2010 تزايد إنتاجها والطلب عليها بمعدل 3% سنويا. ومع ذلك فإن الكفايات التقنية في تصنيعها تزيد عن الطلب بنسبة بين 10% إلى 20%. وقد يزيد من الطلب عليها يمكن حتى تكون رغبة المشرعيين في خفض أكاسيد النتروجين الناتجة من سيارات المرور والحافلات وعربات النقل ـ وكذلك الرغبة في توسع إنتاج الوقود البيولوجي. >

الإنتاج العالمي لمواد اليوريا

اليوريا هي المادة شائعة الاستخدام في العالم في الأسمدة الأزوتية ، وهذه الأسمدة تحتسب قيمتها على أساس ما تحتويه من نتروجين. في مناطق مختلفة من العالم ، مثل أسيا ، كانت نسبتها في عام 1997 ما يزيد عن 50%.

وتزايد استهلاك اليوريا شديدا في البلدان الأسيوية . في عام 2013 كانت الهند والصين وباكستان هم أكثر الدول في العالم في أستهلاك اليوريا.

قائمة العشرة دول الولى في استخدام منتجات اليوريا
البلد السنة الإاستهلاك
مليون طن
الهند 2013 30,60
الصين 2012 28,50
باكستان 2013 5,89
الولايات المتحدة 2013 5,60
إندونيسيا 2013 4,77
البرازيل 2013 4,56
كندا 2013 3,38
تايلاند 2013 2,37
مصر 2013 1,93
إيران 2013 1,84
ثمن اليوريا

بقي ثمن اليوريا حول 100 دولار أمريكي للطن ، وارتفع سريعا بين 2003 - 2008 إلى 770 دولار/طن . لكنه عاد وانخفض حتى أصبح ثمنها في يونيو2016 نحو200 دولار/طن.

نسب أنواع الأسمدة المتنوعة في العالم
(على أساس النتروجين; 1997)
السماد نسبته المئوية
اليوريا 44,22
نترات الأمونيا 09,52
أمونيا 05,67
Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung 04,96
Kalkammonsalpeter 04,31
Ammoniumsulfat 03,06
Andere 28,26

مراجع

  1. معهد بوب كيم: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/1176 — تاريخ الاطلاع: 19 نوفمبر 2016 — العنوان : urea — الرخصة: محتوى حر
  2. ^ Williams, R. (2001-10-24). "pKa Data" (PDF). مؤرشف من الأصل (PDF) في 18 فبراير 2015. اطلع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2009.
  3. ^ http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik_khimika_i_tekhnologa/07_khimicheskoe_ravnovesie_svoystva_rastvorov/5018
  • Jozef Meessen: Urea. In: موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية. Vol. 37, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2012, S. 657–695, doi:10.1002/14356007.a27_333.pub2.

< Peter Shaw, Ephraim Chambers: A New Method of Chemistry. Band 2, J. Osborn and T. Longman, London 1727, (S. 193: Process LXXXVII. online). نسخة محفوظة 11 مارس 2016 على مسقط واي باك مشين.</ref>

< -Table</ref> < pKa Data, Compiled by R. Williams (PDF, 78 kB).</ref> <نطقب:CRC Handbook</ref> < نطقب:CRC Handbook</ref> < William Prout: Early 19th Century Physician-Chemist. In: Clinical Chemistry. 49, 2003, S. 699–705, doi:10.1373/49.4.699.</ref>

اقرأ أيضا

  • بيوريت
  • سيانات الرصاص
  • سيانات الأمونيوم
  • سيانات الفضة
  1. ^ نطقب:ChemID
  2. ^ Peter Dilg: Harnstoffsynthese. In: Werner E. Gerabek, Bernhard D. Haage, Gundolf Keil, Wolfgang Wegner (Hrsg.): Enzyklopädie Medizingeschichte. De Gruyter, Berlin/ New York 2005, ISBN 3-11-015714-4, S. 535.
تاريخ النشر: 2020-06-01 22:17:49
التصنيفات: مواد كيميائية أولية, أسمدة, إخراج (فسلجة), دورة النيتروجين, دورة اليوريا, مجموعات وظيفية, محسنات التربة, مواد كيميائية منزلية, يوريات, صفحات بها بيانات ويكي بيانات, صفحات بها مراجع ويكي بيانات, صفحات تستخدم خاصية P234, صفحات تستخدم خاصية P235, صفحات تستخدم خاصية P1117, مقالات تحتوي نصا بالإنجليزية, قالب أرشيف الإنترنت بوصلات واي باك, قالب تصنيف كومنز بوصلة كما في ويكي بيانات, صفحات تستخدم خاصية P244, صفحات تستخدم خاصية P227, صفحات تستخدم خاصية P231, صفحات تستخدم خاصية P679, صفحات تستخدم خاصية P2840, صفحات تستخدم خاصية P592, صفحات تستخدم خاصية P2057, صفحات تستخدم خاصية P628, صفحات تستخدم خاصية P657, صفحات تستخدم خاصية P2115, صفحات تستخدم خاصية P662, صفحات تستخدم خاصية P665, صفحات تستخدم خاصية P715, صفحات تستخدم خاصية P3117, صفحات تستخدم خاصية P3073, صفحات تستخدم خاصية P2566, صفحات تستخدم خاصية P1579, صفحات تستخدم خاصية P661, صفحات تستخدم خاصية P232, صفحات تستخدم خاصية P1578, صفحات تستخدم خاصية P2064, صفحات تستخدم خاصية P595, صفحات تستخدم خاصية P267, صفحات تستخدم خاصية P683, صفحات تستخدم خاصية P652, معرفات مركب كيميائي, بوابة الكيمياء/مقالات متعلقة, بوابة زراعة/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات, الصفحات التي تستخدم وصلات ISBN السحرية

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

مصر.. عائلة الفتاة المذبوحة تقاضي مذيعة بسبب «الدية»! - أخبار السعودية

المصدر: صحيفة عكاظ - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:44
مستوى الصحة: 56% الأهمية: 67%

من يحاسب ممزقي الكتب؟ - أخبار السعودية

المصدر: صحيفة عكاظ - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:41
مستوى الصحة: 52% الأهمية: 52%

آخر جلسة علاج - أخبار السعودية

المصدر: صحيفة عكاظ - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:43
مستوى الصحة: 53% الأهمية: 62%

تزامنا مع احتفالات 30 يونيو.. أول شاطئ للمكفوفين فى مصر.. فيديو

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:21:42
مستوى الصحة: 44% الأهمية: 38%

حجمها كالذبابة.. «حشرة آلية» لإنقاذ ضحايا الكوارث! - أخبار السعودية

المصدر: صحيفة عكاظ - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:42
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 57%

المنتخب المغربي النسوي يفوز على بوركينافاسو في افتتاح "الكان"(فيديو)

المصدر: أخبارنا المغربية - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:23:34
مستوى الصحة: 68% الأهمية: 76%

زيادة متوسط ساعات العمل الأسبوعية 3 ساعات السعودية

المصدر: جريدة الوطن - السعودية التصنيف: إقتصاد
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:46
مستوى الصحة: 59% الأهمية: 63%

طلاب الثانوية العامة يؤدون اليوم امتحان مادتى الكيمياء والجغرافيا

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:21:41
مستوى الصحة: 31% الأهمية: 41%

كوفيد-19 : 3306 إصابات جديدة وأزيد من 6 ملايين و559 ألف ملقح بالكامل

المصدر: MAP ANTI-CORONA - المغرب التصنيف: صحة
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:23:18
مستوى الصحة: 80% الأهمية: 100%

كيف تتخلص من التعرق بوصفات منزلية ؟ - أخبار السعودية

المصدر: صحيفة عكاظ - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:44
مستوى الصحة: 54% الأهمية: 62%

"TIK TOK" يُعاني وحذفه بصفة نهائية يلوح في الأفق

المصدر: أخبارنا المغربية - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:23:31
مستوى الصحة: 66% الأهمية: 77%

24 تحديا تشغل القطاع الزراعي السعودية

المصدر: جريدة الوطن - السعودية التصنيف: إقتصاد
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:47
مستوى الصحة: 55% الأهمية: 53%

الصحة: قمنا بزراعة 3 آلاف قوقعة على نفقة التأمين الصحى خلال عام فقط

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:21:46
مستوى الصحة: 36% الأهمية: 38%

غلق محطات مترو "الهايكستب وعدلى منصور وعمر بن الخطاب وقباء" 6 ساعات

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:21:49
مستوى الصحة: 41% الأهمية: 47%

يا فخر هذا الجيل

المصدر: صحيفة التغيير - السودان التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:14
مستوى الصحة: 53% الأهمية: 51%

اكتشاف قدرة عقار مضاد للسرطان فى علاج "كوفيد-19"

المصدر: اليوم السابع - مصر التصنيف: غير مصنف
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:21:43
مستوى الصحة: 38% الأهمية: 45%

تشيلي.. ملاحقة موظف حصل على 286 راتبا دفعة واحدة! - أخبار السعودية

المصدر: صحيفة عكاظ - السعودية التصنيف: مجتمع
تاريخ الخبر: 2022-07-03 03:22:42
مستوى الصحة: 60% الأهمية: 70%

تحميل تطبيق المنصة العربية