يوريا

الاستخدام الطبي

من جانب آخر، تستعمل الكريمات المحتوية على اليوريا في طب الجلد كمنتجات جلدية موضعية تستعمل لعلاج جفاف الجلد. ويستعمل اليوريا بنسبة 40٪ لعلاج الصدفية و جفاف الجلد والأكزيما والتقران وغيرها.

استخدامات اليوريا

ومن ناحية أخرى، أحد استخدامات اليوريا في الصناعة هو تصنيع الميلانين الذي يستعمل في صناعة أنواع متعددة من الراتنج، وبعض هذا الراتنج يستعمل في صناعة الأخشاب الرقائقية. وكذلك تستعمل في تحضير راتنج يوريا-فورمالدهيد. علاوةً على ذلك فإن اليوريا تستعمل غالبا في تصنيع الأسمدة الأزوتية، كما تستعمل كمادة اختزال.

إضافةً إلى ذلك، 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 أن تكون رغبة المشرعيين في خفض أكاسيد النتروجين الناتجة من سيارات المرور والحافلات وعربات النقل ـ وكذلك الرغبة في توسع إنتاج الوقود البيولوجي.

شكل الجزيء

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

من جانب آخر، رابطة الكربون مع النتروجين تبدي خصائص الرابطة الثنائية ولذلك فتلك الرابطة نجدها أقصر في جزيء اليوريا عن رابطة الكربون - نتروجين في الألكالي أمين بنحو 10 بيكو متر. المسافة بين النتروجين والهيدروجين تبلغ 105 بيكومتر، والمسافة بين الكربون والأكسجين تبلغ 126 بيكومتر، وتبلغ المسافة بين النتروجين والكربون 134 بيكومتر.

الإنتاج العالمي لمواد اليوريا

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

علاوةً على ذلك، بقي سعر اليوريا حول 100 دولار أمريكي للطن، وارتفع سريعا بين 2003 - 2008 إلى 770 دولار/طن. لكنه عاد وانخفض حتى أصبح سعرها في يونيو 2016 نحو 200 دولار/طن.

في هذا الإطار، 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%.

• روابط خارجية
• مراجع
• اقرأ كذلك
• بيوريت
• سيانات الأمونيوم

اهميتها البيولوجية

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

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

إضافةً إلى ذلك، تناول طعام غني بالبروتينات يؤدي إلى ارتفاع نسبي في نسبة اليوريا حتى ولو كانت الكليتان سليمتان، وهذا يُبدي نشاطا منخفضا لعمل الكلى. وإذا كانت الكلى معرضة للمرض أو إذا كانت كفاءة الكلى متواضعة بسبب مرض السكري فإن ذلك يؤدي إلى ارتفاع في مستوى وجود اليوريا في الدم (المستوى المعتاد : 10–50 مليغرام/ديسيلتر) في الدم.

من جانب آخر، عند تحلل حمض أميني تنتج أمونيا أولا، وهي مادة سامة عندما يكون تركيزها عاليا حيث تؤثر سلبا على الخلايا.

من جهة ثانية، أسماك القرش و الشفنينيات لا تــُخرج كلها اليوريا ولكن تستعملها لضبط الضغط الإسموزي الذي يساعد على انتقال المواد المختلفة بين الخلايا.

وفي السياق ذاته، بعض الحيوانات تستغل اليوريا في حمايتها من التصلب بسبب البرودة.

ومن ناحية أخرى، 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.

من جهة ثانية، 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 على وجه التقريب يكون من اليوريا. الاختلال في دورة اليوريا تكون أسبابه وراثية وهي أحد أمراض التمثيل الغذائي، وهو مرض متعلق باختلال في تفاعلات الأمونيا. وهو يؤدي إلى ارتفاع في كمية الأمونيا في الدم، وهي ضار للخلايا العصبية.

تواجدها

وفي السياق ذاته، توجد اليوريا مادةً طبيعيةً 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.

من جانب آخر، 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.

(NH4CO2NH2) : />

وفي السياق ذاته، هذا التفاعل يمكن تخفيضه عن طريق العمل بنسبة عالية من الأمونيا. وتستعمل 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 إرسال الأمونيا الزائدة إلى عملية الإنتاج. وبنفس الطريقة طوّرت طرق شمولية تدوير للتفاعل، قامت بتطويرها شركة

في هذا الإطار، وتشترك جميع الطرق الحديثة في شيء وهو إعادة الغازات الزائدة إلى المفاعل، حيث تتم عملية الانسلاخ stripping.

وفي هذا السياق، التفاعل الكلي يتميز بأنه تفاعل ناشر للحرارة. ويتكون من خلاله ماتج ثانوي وهو حمض إيزوسيانيك.

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

DuPont, وشركة Pechiney وشركة Stamicarbon".

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

وفي السياق ذاته، 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 أن البيوريت له أثرا سلبيا على حبوب البذر مما له تأثير سيئ على الناتج الزراعي.

.

إضافةً إلى ذلك، وهو تفاعل متوازن. ولتحسين كمية الإنتاج فإن العمل يتم بكمية كبيرة غالبة أكثر من اللازم من الأمونيا. ويستحسن أن يكون الغاز الذي يُعاد إلى العملية جافا وخاليا من الماء، ذلك لأن الماء يزيح التفاعل إلى ناحية كربامات الأمونيا.

وفي السياق ذاته، يلزم لإنتاج 1 طن من اليوريا 0,58 طن من الأمونيا و 0,7 طن من ثاني أكسيد الكربون. وبحسب طريقة العملية تستعمل في أنتاجه بين 85 - 160 كيلووات ساعي من الكهرباء و بين 0,9 - 2,3 طن من البخار.

وفي السياق ذاته، تبلغ درجة حرارة التفاعل حسب الطريقة بين 170 - 220 درجة مئوية، وضعط التفاعل بين 125 و 250 ضغط جوي

نبذة تاريخيّة

علاوةً على ذلك، اكتُشفت المادّة كمادّة بذاتها عام 1773 من قبل «هيلار مارين رووٍيلّ» Hilaire Rouelle. كان فريدريش فوولر أوّل من صنّعها سنة 1828 عبر عمليّة تفاعل كيميائيّة بين سيانات البوتاسيوم وسلفات الأمونيوم؛ بهذه الطريقة مهّدت الطريق لفرع الكيمياء العضوية، بعد إثباتها أنّ الموادّ العضوية يمكن أن تُنتج من أشياء وموادّ غير حيّة.

من جانب آخر، كانت اليوريا أول مركّب عضوي ينتج اصطناعياً من مواد بادئة لا عضوية، وأدى ذلك إلى هدم مبدأ الحياتية.

طريقة فوهلر لتحضير اليوريا

ووصل الإنتاج العالمي في سنة 2016 ما يزيد عن 200 مليون طن.

• قام فريدريش فوولر بتحضير اليوريا أول مرة في عام 1838 من تفاعل سيانات الفضة
• (AgNCO) مع كلوريد الأمونيوم (NH4Cl):
• أو كذلك من تفاعل سيانات الرصاص (Pb(NCO)2) مع الأمونيوم السائل.
• ومن الناتج الوسطي سيانات الأمونيوم (NH4NCO) تعرّف على المادة الأصلية لليوريا :

وفي هذا الصدد، بعد الحرب العالمية الثانية ازداد تصنيع اليوريا في بلاد كثيرة حول العالم، كما زاد إنتاج الأمونيا.

ومن ناحية أخرى، 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.

وعلى صعيد آخر، في عام 1868 كتب «الكسندر باساروف» لأول مرة طريقة التحضير الإصطناعي لليوريا من كاربامات الأمونيوم، وذلك من الأمونيا و ثاني أكسيد الكربون تحت ضغط عال.

كذلك، 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».

تصنيع اليوريا

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

ومن ناحية أخرى، تـُحضر اليوريا في المختبر عن طريق تفاعل الأمونيا مع الفوسجين أو مع إستر حمض الكربونيك أو كذلك التحلل المائي لسياناميد. أما التحضير الصناعي لليوريا فهو يتم بكميات كبيرة، ففي عام 2012 وصل الإنتاج العالمي منها 184 مليون طن. وطبقا لتقديرات الاتحاد الدولي لصناعة الأسمدة (IFA) فمن المتوقع زيادة الإنتاج خلال الأعوام 2013 - 2018 بنحو 41 مليون طن، من ضمنها 5 مليون طن في الولايات المتحدة وحدها. ولزيادة الإنتاج من اليوريا في الولايات المتحدة سيستلزم زيادة في استخراج الغاز من أحجار الأردواز.

من جانب آخر، طريقة إنتاج اليوريا الاصطناعي بواسطة الضغط العالي ترجع إلى «كارل بوش» و «فلهلم مايزر».

وفي السياق ذاته، شيد مصنع الكيماويات باسف مصنعه في سنة 1922 حيث أنشأ فيه مفاعلا للضغط العالي كخطوة أولية بقدر 150 ضغط جوي للأمونيا وثاني أكسيد الكربون، حيث يتم هذا التفاعل وهو تفاعل منتج للحرارة فتنتج كربامات الأمونيوم