Carbamato de amonio

El carbamato de amonio es un compuesto químico de fórmula  formado por el catión amonio  y el anión carbamato . Es un sólido blanco muy soluble en agua y menos en alcohol. El carbamato de amonio puede formarse por la reacción del amoníaco NH3 con el dióxido de carbono CO2, y se descompondrá lentamente en esos gases a temperaturas y presiones ordinarias. Es un producto intermedio en la síntesis industrial de urea , un importante fertilizante.

Propiedades

Equilibrio sólido-gas 
En un recipiente cerrado, el carbamato de amonio sólido está en equilibrio con el dióxido de carbono y el amoníaco.

Las temperaturas más bajas desplazan el equilibrio hacia el carbamato.

A temperaturas más altas, el carbamato de amonio se condensa en urea:

Esta reacción fue descubierta por primera vez en 1870 por Bassarov, calentando carbamato de amonio en tubos de vidrio sellados a temperaturas que oscilaban entre 130 y 140 °C.

Equilibrio en agua 
A temperaturas y presiones ordinarias, el carbamato de amonio existe en soluciones acuosas en equilibrio con el amoníaco y el dióxido de carbono, y los aniones bicarbonato, HCO-3, y carbonato, CO2-3. De hecho, las soluciones de carbonato o bicarbonato de amonio contendrán también algunos aniones carbamato.

Estructura 
La estructura del carbamato de amonio sólido ha sido confirmada por cristalografía de rayos X. Los centros de oxígeno forman enlaces de hidrógeno con el catión amonio. Existen dos polimorfos, α y β, ambos en el sistema cristalino ortorrómbico pero que difieren en su grupo espacial. El polimorfo α está en el grupo espacial Pbca (n.º 61), mientras que el polimorfo β está en el Ibam (n.º 72). El polimorfo α es más volátil.

Presencia natural 
El carbamato de amonio desempeña un papel clave en la formación de carbamoil fosfato, necesario tanto para el ciclo de la urea como para la producción de pirimidinas. En esta reacción catalizada por enzimas, el ATP y el carbamato de amonio se convierten en ADP y fosfato de carbamoilo:

Preparación

A partir de amoníaco líquido y hielo seco 
El carbamato de amonio se prepara por reacción directa entre el amoníaco líquido y el hielo seco (dióxido de carbono sólido):

También se prepara por reacción de los dos gases a alta temperatura (175-225 °C) y alta presión (150-250 bar).

A partir de amoníaco gaseoso y dióxido de carbono 
El carbamato de amonio también puede obtenerse burbujeando CO2 y NH3 gaseosos en etanol anhidro, 1-propanol o DMF a presión ambiente y 0 °C. El carbamato precipita y puede separarse por simple filtración, y el líquido que contiene el amoníaco sin reaccionar puede devolverse al reactor. La ausencia de agua impide la formación de bicarbonato y carbonato, y no se pierde amoníaco.

Usos

Síntesis de urea 
El carbamato de amonio es un producto intermedio en la producción industrial de urea. Una planta industrial típica que fabrica urea puede producir hasta 4000 toneladas al día en este reactor y, a continuación, puede deshidratarse para obtener urea de acuerdo con la siguiente ecuación:

Formulaciones plaguicidas 
El carbamato de amonio también ha sido aprobado por la Agencia de Protección del Medio Ambiente como ingrediente inerte presente en formulaciones de pesticidas de fosfuro de aluminio. Este plaguicida se utiliza habitualmente para el control de insectos y roedores en zonas donde se almacenan productos agrícolas. La razón del carbamato de amonio como ingrediente es hacer que la fosfina sea menos inflamable al liberar amoníaco y dióxido de carbono para diluir la fosfina formada por una reacción de hidrólisis.

Laboratorio 
El carbamato de amonio puede utilizarse como un buen agente amoniacal, aunque no tan fuerte como el propio amoniaco. Por ejemplo, es un reactivo eficaz para la preparación de diferentes ésteres β-amino-α,β-insaturados sustituidos. La reacción puede llevarse a cabo en metanol a temperatura ambiente y puede aislarse en ausencia de agua, con gran pureza y rendimiento.

Preparación de carbamatos metálicos 
El carbamato de amonio puede ser un reactivo de partida para la producción de sales de otros cationes. Por ejemplo, haciéndolo reaccionar con cloruro potásico sólido KCl en amoníaco líquido se puede obtener carbamato potásico . Los carbamatos de otros metales, como el calcio, pueden producirse haciendo reaccionar carbamato de amonio con una sal adecuada del catión deseado, en un disolvente anhidro como metanol, etanol o formamida, incluso a temperatura ambiente.

Referencias

Enlaces externos

Carbamatos
Compuestos de amonio