ما هي اليوريا؟
اليوريا أو كما يطلق عليها الكارباميد هو ثنائي أميد الكربونيل . و صيغته الكيميائية CH4N2O. تستخدم اليوريا في استخدامات هامة كـ سماد و مكمل غذائي و كذلك تستخدم كـ مادة اساسية لإنتاج البلاستيك و الأدوية. هذه المادة بلورية و لا لون لها و تنصهر في درجات حرارة 132.7 (271 فارنهايت) و تذوب قبل أن تصل الى درجة الغليان.
اليوريا هي المنتج النهائي الرئيسي للنيتروجين في عملية الانهيار الأيضي للبروتينات في جميع الثدييات وبعض الأسماك. و قد توجد هذه المادة في بول جميع الثدييات بل في الدم و المرارة و الحليب و العرق كذلك. يتم حذف المجموعات الأمينية (NH2) من الأحماض الأمينية و التي تكّون جزءا من البروتينات خلال عملية تحلل البروتينات. تتحول المجموعات الأمينية هذه الى الأمونيا (NH3) و هي سامة بالنسبة للجسم، لذا يجب أن تتحول الى اليوريا بواسطة الكبد. ثم تنتقل اليوريا الى الكلى و تندفع من خلال التبوّل.
التاريخ
تم فصل اليوريا لأول مرة في عام 1773 من قبل العالم الكيميائي الفرنسي “هيلار مارين رووٍيلّ” من البول. وأوّل من قام بتصنيعها كان “فريدريش فوولر” سنة 1828 عبر عمليّة تفاعل كيميائيّة بين سيانات الأمونيوم . حاليا يتم تحضير كميات تجارية كبيرة من سائل الأمونيا و ثاني اكسيد الكربون من البول . تتحد المادتان تحت ضغوط عالية ودرجات حرارة عالية لتكوين كربامات الأمونيوم ، والتي تتحلل لاحقا عند ضغوط أقل بكثير لإنتاج اليوريا والماء.
إنتاج اليوريا
يتم انتاج اليوريا تجاريا عبر عدة مراحل، و قد يبدأ بالتفاعل المباشر للأمونيا مع ثاني أكسيد الكربون في مفاعل عالية الضغط و درجات حرارة عالية. هذه المادة بداية جوهرية في العديد من المركبات الكيميائية.
تطبيق اليوريا كـ سماد كيميائي
بسبب محتواها العالي من النيتروجين ، يتم تحويلها بسهولة إلى تربة الأمونيا، اليوريا هي واحدة من أكثر الأسمدة الأزوتية تركيزًا. يتم دمج مكوّن رخيص منه في الأسمدة الممزوجة و يمكن تفعيلها بمفردها في التربة أو رشها على الأغصان و الأوراق. يتم تطبيق الفورمالديهايد على أسمدة اليوريا الميثيلين ، والتي تطلق النيتروجين ببطء وبشكل مستمر ومنتظم، و يتم استخدامها سنويا مرة واحدة. إن استخدام هذه المادة في صناعة راتنج اليوريا فورمالدهايد له أهمية ثانوية فقط من حيث استخدامه كسماد.
استخدام اليوريا لإنتاج البروتين اللحمي في الحيوانات
بما أن نيتروجين اليوريا غير بروتيني، لكن يمكن الاستفادة منه من خلال الماشية المجترات مثل الأبقار والأغنام، ليتم توفير جزء كبير من البروتين المطلوب للحيوانات من خلال هذه الطريقة. تستخدم كميات كبيرة من هذه المادة أيضًا في تصنيع الباربيتورات.
الاستخدام الصناعي
تستخدم هذه المادة صناعيا لإنتاج الأسمدة الكيمياوية و الدوائية و الراتنجات. على سبيل المثال؛ تعتبر هذه المادة هي واحدة من سلائف الباربيتورات المختلفة التي تستخدم على نطاق واسع كمسكن وحبوب منومة. كما تستخدم هذه المادة الكيميائية أيضًا في تكوين رغوة البولي يوريثين.تستخدم بشكل اساسي في صناعة الراتنج و البوليمر. يمكن أن تتفاعل هذه المادة مع الفورمالديهايد لصنع راتنجات اليوريا فورمالديهايد ، والتي تعتبر مهمة في البلاستيك المصبوب. المنتج الأخر هو الميلامين و التى تكوّن بسبب نقص الماء لليوريا و يستخدم في الدرجة الأولى لصنع راتنجات ميلامين الفورمالديهايد و هو يمتلك رصانة و مقاومة امام البقع اكثر بكثير من راتنجات يوريا فورمالدهايد. لدى كلتا الراتنجات البوليمرية تطبيقات مختلفة منها: المواد اللاصقة والرقائق ومركبات الصب والطلاء وطلاء النسيج.
الاستخدامات التجارية الأخرى لليوريا
- مثبت المتفجرات النيتروسليلوز
- جزء من طعام الماشية، توفير مصدر نيتروجين رخيص نسبيا لتعزيز النمو.
- بديل غير أكال لحجر الملح لإزالة الصقيع من الطرق وإعادة تأهيل الأسفلت.
- مادة مضافة لتعزيز الطعم للسجائر
- عنصر أساسي لإزالة الشعر الزائد مثل مثل ناير أو فيت
- مادة توجد في بعض مكيفات الشعر ومنظفات الوجه وزيوت الاستحمام ومكيفات البشرة والمستحضرات.
- مادة متفاعلة في بعض الكمادات الباردة الجاهزة للاستخدام ، بسبب التفاعل الماص للحرارة التي تنتجها عند مزجها بالماء.
- مادة مضادة لللهب شائعة الاستخدام في عمليات مكافحة الحرائق الكيميائية الجافة مثل خليط اليوريا وبيكربونات البوتاسيوم.
- مادة مستخدمة في العديد من مبيضات الأسنان
- مادة في صابون غسل الملابس و مسحوق الملابس
- مع فوسفات الأمونيوم ، فإنه يستخدم كمغذيات الخميرة لتخمير السكريات إلى الإيثانول.
- المغذيات التي تستخدمها العوالق (البلانكتون) في تجارب تغذية المحيطات لأغراض الهندسة الجيولوجية.
- كمادة مضافة مقوية ومرطبة في أحواض التلوين للصباغة أو طباعة المنسوجات.
تطبيقها في أنظمة السيارات
تستخدم اليوريا في تفاعلات SNCR و SCR للحد من ملوثات أكاسيد النیتروجین فی غازات الإحتراق على سبيل المثال محطات توليد الطاقة و المحركات الديزلية. على سبيل المثال فإن نظام BlueTec يقوم بضخ محلول اليوريا المائي الى نظام العادم. الأمونيا الناجمة عن تحلل هذه المادة يتفاعل مع انتشار اكسيد النيتروجين ويتم تحويله إلى نيتروجين وماء في محول حفاز.
استخدام اليوريا في المختبرات
اليوريا في تركيزات اعلى من 10 مولي تصبح مادة طاردة قوية للبروتين لأنها تتسبب في اضطراب الروابط غير التساهمية في البروتينات. يمكن استخدام هذه الخاصية لزيادة تحلل بعض البروتينات.
يمكن استخدام اليوريا كمصدر للهيدروجين لتوليد الكهرباء لاحقًا في خلية وقود. يحدث إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي لمحلول هذه المادة بجهد أقل ويستخدم طاقة أقل من التحليل الكهربائي للماء.
الاستخدام الطبي
تستخدم اليوريا في منتجات البشرة الموضعية لتعزيز ماء الجسم. كما يستخدم هذا العقار كأداة لإزالة شعيرات الأذن.
كما هو في الملح، يتم حقن اليوريا للإجهاض. كما هي تعتبر العنصر العلاجي البديل و يطلق عليها اليوريا العلاجية.
اختبار نيتروجين اليوريا في الدم (BUN) هو مقياس لكمية النيتروجين في الدم المشتقة من اليوريا. يتم استخدامه كمؤشر لوظيفة الكلى.
تُستخدم اليوريا التي تحمل علامة الكربون 14 أو الكربون 13 في اختبارات استنشاق اليوريا، و التي يتم استخدامه للكشف عن وجود بكتيريا الملوية البوابية في المعدة والاثني عشر عند البشر ، إلى جانب القرحة.
تطبيقها كمضاد للصعيق
اليوريا تعد بديل آمن و دون تآكل مضاد للصعيق. تستخدم هذه المادة الكيميائية بسهولة في مدرجات المطارات و الأرصفة و كذلك في الأجزاء الحيوية الأخرى الواقعة تحت العربات و التي يجب أن تحفظ أمام التآكل باستمرار. هنالك العديد من المطارات في المناطق المختلفة لا تتمكن من استخدام الاملاح الآكلة لعمليات صد الصعيق لذا تقوم باستخدام اليوريا كـ بديل مناسب.
الأشكال المختلفة لليوريا
يمكن تحضير سماد اليوريا على شكل مادة حبيبية أو على شكل أقراص. حاليا يتم انتاج اليوريا على شكل الحبيبات بشكل ملحوظ، الحبيبات أكبر و أشد و اقوى من الرطوبة. نتيجة لذلك ، أصبحت اليوريا الحبيبية مادة أكثر ملاءمة لخلط الأسمدة.
التفاعلات الكيميائية لليوريا
بعد تطبيقها في التربة، تتعرض اليوريا لتغيرات كيميائية و يتم تكوين إيونات الأمونيوم +NH4 . رطوبة التربة هي التي تحدد سرعت هذه التحول.
عندما يذوب جزء منه، تتحول لمنطقة المحيطة لمنظقة ذات أس هيدروجيني مرتفع و أمونيا مركزة. يمكن أن تكون هذه المنطقة سامة لساعات. يمكن أن تقضي الأمونيا المتحررة على جذور البذرة و النباتة في هذه المنطقة.
لحسن الحظ، من خلال تبديل الأمونيا الى الأمونيوم، يتم ابطال مفعول سموم هذه المنطقة في معظم الأتربة. في الغالب تستطيع النباتات أن تستفيد من النيتروجين بفاعلية لعدة أيام.
بالرغم من أن هذه المادة تنتج تفاعلًا قلويًا عند تطبيقها لأول مرة على التربة ، فإن التأثير الصافي هو إنتاج تفاعل حمضي.
طريقة الاستخدام و توزيع اليوريا
يمكن توزيع اليوريا بكميات كبيرة، و يمكن خلطها بمفردها أو مع العديد من الأسمدة الاخرىز ينصح عند المزج مع سائر مكونات السماد، أن لا تتجاوز عرضها أكثر من 50 قدما.
غالبًا ما تكون هذه الصيغة أقل كثافة من الأسمدة الأخرى الممزوجة بها. يحتوي فقدان الوزن هذا عند استخدام السماد مع الآلات الموزعة الدوارة من الانتقال على فواصل أقل مما يؤدي للنمو الغير متوازن للمحاصيل الزراعية المزارج المموجة و المتشعبة.
تجميع اليوريا مع الأسمدة الاخرى
يمكن خلط اليوريا والأسمدة المحتوية عليها بسهولة مع فوسفات الأمونيوم الأحادي أو فوسفات ثنائي الأمونيوم.
لا تخلطوا اليوريا مع السوبر فوسفات الّا أن تستخدموها قليلا بعد ما تم خلطها. تتفاعل هذه المادة مع السوبر فوسفات و تقوم بتحرير جزيئات الماء و بالتالي تستحصل المادة المرطبة و التي يتم تطبيقها و تخزينها بصعوبة.
يبدأ تحلل اليوريا بمجرد تعرضها للتربة.عندما يكون التراب جاف تماما فلا يحدث اي تفاعل، ولكن مع إنزيم اليورياز ، حتى مع وجود كمية صغيرة من رطوبة التربة ، يتم تحلل اليوريا عادةً إلى الأمونيوم وثاني أكسيد الكربون. يمكن أن يحدث ذلك خلال يومين الى أربعة أيام و مع الأتربة ذات الأس الهيدروجيني المرتفع تحدث بسرعة أكبر. الا أن تمطر ، فعليكم أن تقوموا بمزجها خلال تلك الفترة لتمنعوا إهدار الأمونيا، عند برودة درجات حرارة التربة فيمكن أن تنخفض الأضرار في فصل الربيع كثيرا.
بيع اليوريا
شركة شيميايي تصفية من البائعين البارزين لمواد اليوريا الكيميائية في إيران. اخصايين هذه الشركة قادرين على أنتاج و معالجة هذه المنتج. استشارينا في شركة شيميايي تصفية على أهبة الاستعداد لارشاد عملاؤها الكرام.
المصادر
https://www.britannica.com/science/urea
https://www.ch.ic.ac.uk/rzepa/mim/environmental/html/urea_text.htm
https://extension.umn.edu/nitrogen/fertilizer-urea#losing-urea-due-to-soil-temperature-and-ph-755164