化学性质

中文名 尿素
外文名 Urea,carbamide
别名 脲,碳酰胺
化学式 CH4N2O
分子量 60.06

1.gif


CAS登录号 57-13-6
EINECS登录号 200-315-5
熔点 132.7 ℃
沸点 196.6°C /标准大气压
水溶性 1080 g/L (20℃)。
密度 1.335 g/cm³
外观 无色或白色针状或棒状结晶体
闪点 72.7 ℃
安全性描述 S26;S36;S24/25
危险性符号 R36/37/38;R40
危险性描述 Xn;Xi
精确质量 60.03240
PSA 69.11000 LogP 0.42440
折射率 n20/D 1.40
溶解性 溶于水、甲醇、甲醛、乙醇、液氨和醇,微溶于乙醚、氯仿、苯。弱碱性。

物理性质
尿素易溶于水,在20℃时100毫升水中可溶解105克,水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形,吸湿性强,吸湿后结块,吸湿速度比颗粒尿素快12倍。粒状尿素为粒径1~2毫米的半透明粒子,外观光洁,吸湿性有明显改善。20℃时临界吸湿点为相对湿度80%,但30℃时,临界吸湿点降至72.5%,故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。在尿素生产中加入石蜡等疏水物质,其吸湿性大大下降。
化学性质
尿素可与酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应,生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160℃分解,产生氨气同时变为异氰酸。因为在人尿中含有这种物质,所以取名尿素。尿素含氮(N)46%,是固体氮肥中含氮量最高的。
尿素在酸、碱、酶作用下(酸、碱需加热)能水解生成氨和二氧化碳。
对热不稳定,加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。硫酸铜和缩二脲反应呈紫色,可用来鉴定尿素。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。【机理:先脱氨生成异氰酸(HN=C=O),再三聚。】
与乙酰氯或乙酸酐作用可生成乙酰脲与二乙酰脲。
在乙醇钠作用下与丙二酸二乙酯反应生成丙二酰脲(又称巴比妥酸,因其有一定酸性)。
在氨水等碱性催化剂作用下能与甲醛反应,缩聚成脲醛树脂。
与水合肼作用生成氨基脲。

 

安全信息

危险品标志Xn,Xi

危险类别码36/37/38-40-38

安全说明26-36-24/25-37

危险品运输编号Notregulated

WGKGermany1

RTECS号YR6250000

TSCAYes

海关编码31021010

合成方法

方法一

用二氧化碳和氨在高温、高压下合成氨基甲酸铵,经分解、吸收转化后,结晶,分离、干燥而成。

方法二

其制备方法是将经过净化的氨与二氧化碳按摩尔比2.8~4.5混合进入合成塔,塔内压力为13.8~24.6 MPa,温度为180~200 ℃,反应物料停留时间为25~40 min,得到含过剩氨和氨基甲酸铵的尿素溶液,经减压降温,将分离出氨和氨基甲酸铵后的脲液蒸发到99.5%以上,然后在造粒塔造粒得到尿素成品。

方法三

尿素中哺乳动物体内蛋白质代谢的最终产物。1922年,在德国实现了用氨和二氧化碳合成尿素的工业化生产。氨与二氧化碳反应生成氨基甲酸胺,再脱水生成尿素。

工业制法

生产方法:工业上用液氨和二氧化碳为原料,在高温高压条件下直接合成尿素,化学反应如下:

2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O。

 

用途

医学领域
皮肤科以含有尿素的某些药剂来提高皮肤的湿度。非手术摘除的指甲使用的封闭敷料中,含有40%的尿素。
测试幽门螺杆菌存在的碳-14-呼气试验,使用了含有碳14或碳13标记的尿素。因为幽门螺杆菌的尿素酶使用尿素来制造氨,以提高其周边胃里的pH值。同样原理也可测试生活在动物胃中的类似细菌。
农业领域
尿素是一种高浓度氮肥,属中性速效肥料,也可用于生产多种复合肥料。在土壤中不残留任何有害物质,长期施用没有不良影响。畜牧业可用作反刍动物的饲料。 但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲,又称双缩脲,对作物有抑制作用。我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5%。缩二脲含量超过1%时,不能做种肥,苗肥和叶面肥,其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。
尿素是有机态氮肥,经过土壤中的脲酶作用,水解成碳酸铵或碳酸氢铵后,才能被作物吸收利用。因此,尿素要在作物的需肥期前4~8天施用。
尿素适用于作基肥和追肥,有时也用作种肥。尿素在转化前是分子态的,不能被土壤吸附,应防止随水流失;转化后形成的氨也易挥发,所以尿素也要深施覆土。(土壤转化施入土壤中一小部分以分子态溶于土壤溶液中,通过氢键作用被土壤吸附,其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵,进而生成碳酸和氢氧化铵。然后铵根离子能被植物吸收和土壤胶体吸附,碳酸氢根离子也能被植物吸收,因此尿素施入土壤后不残留任何有害成分。另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸,尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响,在土壤呈中性反应,水分适当时土壤温度越高,转化越快;当土壤温度10℃时尿素完全转化成铵态氮需7-10天,当20℃需4-5天,当30℃需2-3天即可。尿素水解后生成铵态氮,表施会引起氨的挥发,尤其是碱性或碱性土壤上更为严重,因此在施用尿素时应深施覆土,水田要深施到还原层。)
尿素适用于一切作物和所有土壤,可用作基肥和追肥,旱水田均能施用。由于尿素在土壤中转化可积累大量的铵离子,会导致pH升高2-3个单位,再加上尿素本身含有一定数量的缩二脲,其浓度在500ppm时,便会对作物幼根和幼芽起抑制作用,因此尿素不宜用作种肥。
尿素(氮肥)能促进细胞的分裂和生长,使枝叶长得繁茂。
调节花量
为了克服苹果地大小年,遇小年时,于花后5-6周(苹果花芽分化的临界期,新梢生长缓慢或停止,叶片含氮量呈下降趋势)叶面喷施0.5%尿素水溶液,连喷2次,可以提高叶片含氮量,加快新梢生长抑制花芽分化,使大年的花量适宜。
疏花疏果
桃树的花器对尿素较为敏感但嘎面反应较迟钝,因此,国外用尿素对桃和油桃进行了疏花疏果试验,结果表明,桃和油桃的疏花疏果,需要较大浓度(7.4%)才能显示出良好效果,最适合浓度为8%-12%,喷后1-2周内,即能达到疏花疏果的目的。但是,在不同的土地条件下,不同时期及不同品种的反应尚需进一步试验。
水稻制种
在杂交稻制种技术中,为了提高父母本的异交率,以增加杂交稻制种量或不育系繁种量,一般都采用赤毒素喷施母本以减轻母本包颈程度或使之完全抽出;或喷施父母本,调节二者的生长,使其花期同步。由于赤霉素价格较贵,用其制种成本高。人们用尿素代替赤霉素进行实验,在孕穗盛期、始穗期(20%抽穗)使用1.5%-2%尿素,其繁种效果与赤霉素类似,且不会增加株高。
防治虫害
用尿素、洗衣粉、清水4:1:400份,搅拌混匀后,可防止果树、蔬菜、棉花上的蚜虫、红蜘蛛、菜青虫等害虫,杀虫效果达90%以上。
尿素铁肥
尿素以络合物的形式,与Fe2+形成螯合铁。这种有机铁肥造价低,防治缺铁失绿效果很好。此外叶面喷0.3%硫酸亚铁时加入0.3%尿素,防治失绿效果比单喷0.3%硫酸亚铁好。
因为尿素具有优异的溶解染料性能,又有温和的还原性/抗氧化性及极为优异的吸湿性,所以在纺织工业上是优良的染料溶剂/吸湿剂/粘胶纤维膨化剂,树脂整理剂,有广泛的用途。
尿素在纺织工业上与其它吸湿剂的吸湿性比较:与自身的重量比。
饲料添加剂:
人类粮食资源与蛋白质的短缺,也造成饲料工业一大难题。业者积极寻找蛋白质的新来源,并扩及蛋白质以外的氮来源,例如含氮量高的尿素。
1897年,Waesk 等人提出反刍动物能转化非蛋白质氮为菌体蛋白质的想法。1949年,C. J. Watson 等人喂食绵羊含有N15标记的尿素胶囊,4天后在绵羊血液、肝脏、肾脏中检验出含有N15的蛋白质。这证实了反刍动物可以利用非蛋白质氮。同年 J. K. Looli 等人以尿素当作惟一氮源喂食绵羊,发现绵羊能够正氮平衡,表明绵羊瘤胃里的微生物能利用尿素合成其生长所需的10种必需氨基酸。自此,尿素及尿素化合物成为反刍动物的饲料添加剂了。
贮存:
1、尿素如果贮存不当,容易吸湿结块,影响尿素的原有质量,给农民带来一定的经济损失,这就要求广大农户要正确贮存尿素。在使用前一定要保持尿素包装袋完好无损,运输过程中要轻拿轻放,防雨淋,贮存在干燥、通风良好、温度在20度以下的地方。
2、如果是大量贮存,下面要用木方垫起20公分左右,上部与房顶要留有50公分以上的空隙,以利于通风散湿,垛与垛之间要留出过道。以利于检查和通风。已经开袋的尿素如没用完,一定要及时封好袋口,以利下年使用。
3、避免与皮肤和眼睛接触。
工业领域
它可以大量作为三聚氰胺、脲醛树脂、水合肼、四环素、苯巴比妥、咖啡因、还原棕BR、酞青蓝B、酞青蓝Bx、味精等多种产品的生产原料。
对于钢铁、不锈钢化学抛光有增光作用,在金属酸洗中用作缓蚀剂,也用于钯活化液的配制。
工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料,尿素加热至200℃时生成固态的三聚氯酸(即氰尿酸)。三聚氰酸的衍生物三氯异氰尿酸、二氯异氰酸钠、异氰尿酸三(2-羟乙酯)、异氰尿酸三(烯丙基)酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰酸酯、异三聚氰酸三缩水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺络合物等有许多重要应用。前两者是新型高档消毒、漂白剂,三氯异氰尿酸全世界总所产能力超过8万t。
用于燃烧废气脱硝的选择性还原剂,以及车用尿素,其组成成分为32.5%的高纯尿素和67.5%的去离子水。
选择性催化还原(SCR)排气后处理是通过尿素在燃烧排气中热解反应产生的氨,来与汽车尾气中的氮氧化物(NOx)进行选择性催化还原反应的一种技术,是降低燃烧锅炉和柴油发动机等燃烧废气中的有害物质NOx的关键而主流的技术。SCR系统是满足现代汽车严格排放法规例如欧Ⅳ/欧V/ 欧VI(国IV/国V/国VI)法规的必备系统。车用尿素在欧洲叫AdBlue (添蓝液),在美国叫DEF(柴油机排气处理液)。
特殊塑料的原料,尤其尿素甲醛树脂;
某些胶类的原料;
肥料和饲料的成分;
取代防冻的盐撒在街道,优点是不使金属腐蚀;
加强香烟的气味;
赋予工业生产的椒盐卷饼棕色;
某些洗发剂、清洁剂的成分;
急救用制冷包的成分,因为尿素与水的反应会吸热;
车用尿素处理柴油机、发动机、热力发电厂的废气,尤其可降低其氧化氮;
催雨剂的成分〈配合盐〉;
过去用来分离石蜡,因为尿素能形成包合物;
耐火材料;
环保引擎燃料的成分;
美白牙齿产品的成分;
为化学肥料;
染色和印刷时的重要辅助剂。
在化妆品中的应用
尿素是一种很好用的保湿成分,它就存在于肌肤的角质层当中,属于肌肤天然保湿因子NMF的主要成分。对肌肤来说,尿素具有保湿以及柔软角质的功效,所以也能够防止角质层阻塞毛细孔,藉此改善粉刺的问题。用于面膜、护肤水、膏霜、护手霜等产品中保湿成份的添加。添加比例为3-5%。
实验室应用
尿素能非常有效地使蛋白质变性,尤其能非常有效地破坏非共价键结合的蛋白质。这特点可以提高某些蛋白质的可溶性,其浓度可达10摩尔/体积。尿素也可用来制造硝酸尿素。