Mocznik

Mocznik (karbamid, E927b),  – organiczny związek chemiczny, diamid kwasu węglowego.

Występowanie 
Jest to końcowy produkt przemiany białek i innych związków azotowych w organizmach zwierząt ureotelicznych, powstaje w cyklu ornitynowym. Jest wydalany z moczem, a w niewielkich ilościach z potem. Jego stężenie w osoczu wynosi 2,5–6,4 mmol/dm³.

Otrzymywanie 

Związek ten został po raz pierwszy otrzymany syntetycznie przez Friedricha Wöhlera w 1828 roku. Był to pierwszy związek organiczny otrzymany z całkowicie nieorganicznych substratów w wyniku ogrzewania cyjanianu amonu:

czym dowiedziono niesłuszność teorii „siły życiowej”, rzekomo niezbędnej do syntezy związków produkowanych przez żywe organizmy.

W przemyśle mocznik jest otrzymywany w bezpośredniej reakcji dwutlenku węgla z amoniakiem, przebiegającej w autoklawach pod ciśnieniem 100–200 atm, w temperaturze 160–200 °C:

Produkcja 
Światowa produkcja mocznika w 2009 wynosiła ok. 152 mln ton.

Największymi producentami mocznika w Polsce są:
 Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Puławy” S.A. – 1,2 mln t/r
 Grupa Azoty Zakłady Chemiczne „Police” S.A.
 Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Kędzierzyn” S.A.
Najwięksi producenci mocznika na świecie to:
 QAFCO – 5,6 mln t/r
 Yara – 5,1 mln t/r
 SAFCO – 2,6 mln t/r
 Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Puławy” S.A. – 1,2 mln t/r
 Acron – 800 tys. t/r

Właściwości 
Tworzy bezbarwne kryształy w formie długich i bezbarwnych igieł bez zapachu o temperaturze topnienia ok. 133 °C, przy dalszym ogrzewaniu ulega rozkładowi przed osiągnięciem temperatury wrzenia. Jest higroskopijny, łatwo rozpuszczalny w wodzie. W wyniku kondensacji podczas ogrzewania tworzy biuret.

Zastosowanie 
Mocznik występuje w postaci białych granulek. Jako nawóz stosuje się go na wszystkich glebach, z wyjątkiem gleb o bardzo wysokim odczynie kwaśnym, zasadowym lub gleb świeżo zwapnowanych; pod wszystkie rośliny uprawy polowej, użytki zielone, rośliny warzywnicze, kwiatowe, drzewa i krzewy owocowe oraz trawniki. Można stosować w formie oprysku drobnokroplistego. Znajduje również szerokie zastosowanie jako reduktor w procesie selektywnej redukcji katalitycznej, służącej oczyszczaniu spalin. Produkowany jest przeważnie w stężeniach 45%, 40%, 35%.
Mocznik jest też stosowany do produkcji preparatów AdBlue. Stosowany również na lotniskach do odladzania powierzchni manewrowej statków powietrznych (pasów startowych, dróg kołowania).

Znaczenie kliniczne 
Oznaczenie stężenia mocznika w surowicy krwi przydatne jest w diagnostyce funkcji nerek i chorób metabolicznych. Mocznik jest końcowym produktem rozpadu białek, wytwarzanym głównie w wątrobie. Stężenie mocznika w surowicy zależy od, często przeciwstawnych, mechanizmów oraz nawyków żywieniowych. Najważniejsze czynniki wpływające na poziom mocznika w krwi, to: wydalanie i reasorbcja nerkowa mocznika, rozpad własnych (endogennych) białek organizmu i wątrobowa synteza białek oraz podaż białka w diecie (dieta wysoko lub nisko białkowa). U dzieci, ze względu na przeważające procesy anaboliczne, stężenie mocznika jest niższe niż u dorosłych. Zwiększenie stężenia mocznika jest prawie zawsze związane z obniżeniem perfuzji nerkowej, skąpomoczem i bezmoczem, rzadziej z nasileniem katabolizmu białek np.: w przypadku glikokortykoterapii, nadczynności tarczycy, chemioterapii nowotworów i w chorobach o ciężkim przebiegu. W ciężkich uszkodzeniach nerek z ograniczeniem filtracji dochodzi do znacznego zmniejszenia wydalania mocznika i w konsekwencji znacznego wzrostu stężenia w surowicy. Ze względu na rozmaitość czynników decydujących o poziomie mocznika w krwi, stężenie mocznika nie jest jednak precyzyjnym parametrem oceny przesączania kłębuszkowego. Wskazaniem do oznaczenia stężenia mocznika w krwi jest: różnicowanie przyczyn nadmiaru związków azotowych w krwi (azotemia przednerkowa i pozanerkowa), ocena toksemii mocznicowej u chorych z terminalną niewydolnością nerek oraz ocena nasilenia katabolizmu białkowego u chorych dializowanych. W diagnostyce różnicowania przyczyn azotemii znalazł zastosowanie wskaźnik mocznik/kreatynina.

Mocznik w przypadkowej próbce moczu jest oznaczeniem przydatnym głównie w kontroli funkcjonowania nerek. Mocznik powstaje w wątrobie jako uboczny produkt metabolizmu białek. Jest najważniejszą formą wydalania białka u ludzi i ssaków. W nerkach podlega procesowi filtracji kłębuszkowej oraz sekrecji i reabsorpcji w kanalikach nerkowych. Jego stężenie zależy w większym stopniu od metabolizmu, poziomu nawodnienia i równowagi jonowej niż stężenie kreatyniny. Badanie mocznika w moczu jest jednym z oznaczeń wykonywanych w ramach ogólnego badania moczu. Mocznik w moczu stanowi zasadniczą część azotu pozabiałkowego i jest uwzględniany w wyliczaniu bilansu azotowego. Oznaczenie mocznika w moczu wykonuje się w celu kontroli pracy nerek i określenia równowagi białkowej organizmu. W tych sytuacjach należy uwzględniać podaż białka w diecie. Znacznie częściej badaniu i interpretacji poddaje się jednak oznaczenie mocznika w surowicy krwi. Oznaczenie w moczu jest bardziej miarodajne w przypadku zbiórki dobowej, lecz może być wykonywane również w próbce przypadkowej. Podniesione stężenie mocznika może być skutkiem ostrej lub przewlekłej niewydolności nerek, wysokobiałkowej diety, utrudnionego odpływu moczu i spadku przepływu nerkowego, a także ciężkich urazów tkanek i oparzeń. Obniżony poziom mocznika może wiązać się z niskobiałkową dietą, niedożywieniem, zespołem złego wchłaniania, ciążą, chorobami wątroby lub poliurią (wydzielanie powyżej 2 litrów moczu na dobę).

Biotechnologiczne wytwarzanie kalcytu 
Mocznik jest metabolizowany przez bakterie glebowe  (podobny metabolizm wykazuje ) zawierające wysoce aktywny enzym ureazę, katalizujący reakcję:

W obecności jonów wapnia  prowadzi to do wytrącania się kalcytu (tzw. wytrącanie kalcytu indukowane bakteryjnie):

Proces ten wykorzystać można do poprawienia właściwości gleby, a także do produkcji cegieł niewymagających wypalania. W technologii opracowanej przez Ginger Krieg Dosier z American University of Sharjah (Zjednoczone Emiraty Arabskie), cegły wytwarzane są przez nanoszenie cienkich warstw piasku, mocznika, chlorku wapnia i bakterii, a po zakończeniu wiązania mogą uzyskać twardość porównywalną ze zwykłymi cegłami.

Zobacz też 
 azot mocznika (BUN)
 hydroksykarbamid
 karbaminian amonu
 roztwór saletrzano-mocznikowy
 żywice mocznikowo-formaldehydowe
 pochodne sulfonylomocznika

Uwagi

Przypisy

Bibliografia 
 

ATC-D02
Chemiczne dodatki do żywności
Diagnostyka laboratoryjna
 
Leki z listy leków podstawowych Światowej Organizacji Zdrowia
Nawozy mineralne