Бикарбонат аммония: свойства, применение и история использования.

Введение

Бикарбонат аммония – неорганическое соединение с формулой (NH4)HCO3. Это соединение имеет множество названий, отражающих его долгую историю. С химической точки зрения, это бикарбонатная соль иона аммония. Это бесцветное твердое вещество, которое легко разлагается на углекислый газ, воду и аммиак.

Соль горбатого рога

Композиции, содержащие карбонат аммония, известны давно. Ранее они производились в коммерческих масштабах под названиями соль летучая или соль оленьего рога. Получали его сухой перегонкой азотистых органических веществ, таких как волосы, рог и кожа. Помимо бикарбоната аммония, этот материал содержит карбамит аммония (NH4CO2NH2) и карбонат аммония ((NH4)2CO3). Иногда его называют сесквикарбонатом аммония. Он обладает сильным аммиачным запахом, и при взаимодействии со спиртом карбамит растворяется, оставляя остаток бикарбоната аммония. На финском языке он известен как "hirvensarvisuola", на норвежском – "hjortetakksalt", на датском – "hjortetakssalt", на шведском – "hjorthornssalt", а на немецком – "Hirschhornsalz" (буквально «соль оленьего рога»). Хотя во время выпечки ощущается легкий запах аммиака, он быстро рассеивается, не оставляя послевкусия. Его используют, например, в шведском печенье "drömmar", датском рождественском печенье "brunkager" и немецком прянике Lebkuchen. Во многих случаях его можно заменить пищевой содой или разрыхлителем, или их комбинацией, в зависимости от рецепта и требований к подъему теста. По сравнению с пищевой содой или калийной солью, карбонат аммония (хартсхорн) дает больше газа при том же количестве вещества и не оставляет соленого или мыльного привкуса в готовом продукте, поскольку полностью разлагается на воду и газообразные продукты, которые испаряются при выпечке. Однако его нельзя использовать для влажной и объемной выпечки, такой как обычный хлеб или пирожные, так как часть аммиака может остаться внутри и вызвать неприятный вкус. В качестве пищевой добавки в Европейском Союзе ему присвоен E-номер E503. Он широко используется в Китае как недорогое азотное удобрение, но постепенно заменяется мочевиной из-за ее более высокого качества и стабильности. Это соединение используется в качестве компонента при производстве огнетушащих составов, фармацевтических препаратов, красителей, пигментов, а также является основным удобрением, источником аммиака. Бикарбонат аммония по-прежнему широко используется в производстве пластмасс и резины, в керамической промышленности, при дублении кожи хромом и для синтеза катализаторов. Он также используется для приготовления буферных растворов, чтобы сделать их слегка щелочными во время химической очистки, например, при высокоэффективной жидкостной хроматографии. Поскольку он полностью разлагается на летучие соединения, это позволяет быстро восстановить целевое соединение методом лиофильной сушки. Соответственно, он также полезен в качестве щелочного буферного агента для аналитической LC-MS, поскольку его летучесть позволяет автоматически быстро удалять его из потока образца в камерах распыления низкого давления, используемых многими стандартными масс-спектрометрическими детекторами, расположенными в конце типичных LC-MS систем, таких как детекторы электрораспыления. Это критически важно, поскольку большинство масс-спектрометрических детекторов насыщаются сигналом или даже повреждаются при попадании в детектор даже следового количества ионов. Эта проблема ограничивает концентрацию буферных агентов и других добавок в буферах LC-MS либо чрезвычайно малыми значениями, либо использованием достаточно летучих соединений. В диапазоне pH от 7 до 9 бикарбонат аммония является одним из немногих доступных вариантов в качестве основного буферного агента для большинства буферов LC-MS. Бикарбонат аммония также является ключевым компонентом отхаркивающего сиропа от кашля "Сенега и аммиак". Он также используется в качестве аттрактанта для ловли насекомых, таких как муха-ореховка (Rhagoletis completa).

Compositions containing ammonium carbonate have long been known. They were once produced commercially, formerly known as sal volatile or salt of hartshorn. It was obtained by the dry distillation of nitrogenous organic matter such as hair, horn, leather. In addition to ammonium bicarbonate, this material contains ammonium carbamate (NH4CO2NH2), and ammonium carbonate ((NH4)2CO3). It is sometimes called ammonium sesquicarbonate. It possesses a strong ammoniacal smell, and on digestion with alcohol, the carbamate is dissolved leaving a residue of ammonium bicarbonate. while it is known as "hirvensarvisuola" in Finnish, "hjortetakksalt" in Norwegian, "hjortetakssalt" in Danish, "hjorthornssalt" in Swedish, and "Hirschhornsalz" in German (lit., "salt of hart's horn"). Although there is a slight smell of ammonia during baking, this quickly dissipates, leaving no taste. It is used in, for example, Swedish "drömmar" biscuits and Danish "brunkager" Christmas biscuits, and German Lebkuchen. In many cases it may be replaced with baking soda or baking powder, or a combination of both, depending on the recipe composition and leavening requirements. Compared to baking soda or potash, hartshorn has the advantage of producing more gas for the same amount of agent, and of not leaving any salty or soapy taste in the finished product, as it completely decomposes into water and gaseous products that evaporate during baking. It cannot be used for moist, bulky baked goods however, such as normal bread or cakes, since some ammonia will be trapped inside and will cause an unpleasant taste. It has been assigned E number E503 for use as a food additive in the European Union. It is commonly used as an inexpensive nitrogen fertilizer in China, but is now being phased out in favor of urea for quality and stability. This compound is used as a component in the production of fire extinguishing compounds, pharmaceuticals, dyes, pigments, and it is also a basic fertilizer, being a source of ammonia. Ammonium bicarbonate is still widely used in the plastics and rubber industry, in the manufacture of ceramics, in chrome leather tanning, and for the synthesis of catalysts. It is also used for buffering solutions to make them slightly alkaline during chemical purification, such as high performance liquid chromatography. Because it entirely decomposes to volatile compounds, this allows rapid recovery of the compound of interest by freeze drying. Relatedly it is also useful as an alkaline buffering agent for analytical LC–MS as its volatility allows it to be rapidly removed automatically from the sample stream in the low pressure spray chambers used by many standard mass spectrometry detectors detectors found at the end of typical LC MS systems, such as elecrospray ionization detectors. This is critical as most mass spectrometry detectors become signal saturated or even damaged with more than a trace amount of ions entering the detector proper at any one time. This issue limits buffering agents and other additives in LC MS buffers to either extremely trace concentrations or to fairly volatile compounds. In pH ranges from about 7 to 9, ammonium bicarbonate is one of the only options available as the primary buffering agent for most LC MS buffers. Ammonium bicarbonate is also a key component of the expectorant cough syrup "Senega and Ammonia". It's also used as an attractant for catching insect such as walnut husk fly (Rhagoletis completa). PERIOD

Природное происхождение

Соединение встречается в природе в виде крайне редкого минерала тесхемахерита. Его также можно получать из рогов оленей.

Безопасность

Бикарбонат аммония является раздражителем для кожи, глаз и дыхательной системы. Кратковременные последствия для здоровья могут возникнуть немедленно или вскоре после контакта с бикарбонатом аммония. Вдыхание бикарбоната аммония может вызывать раздражение носа, горла и легких, приводя к кашлю, свистящим хрипам и/или одышке. Повторное воздействие может привести к развитию бронхита с кашлем и/или одышкой. Последствия для здоровья могут проявиться спустя некоторое время после контакта с бикарбонатом аммония и сохраняться месяцами или годами. По возможности, процессы следует проводить в закрытых системах, и рекомендуется использовать местную вытяжную вентиляцию в месте выделения химического вещества. Если местная вытяжная вентиляция или закрытая система не используются, необходимо использовать респираторы. Следует носить защитную рабочую одежду и немедленно переодеваться и тщательно мыться после контакта с бикарбонатом аммония. Бикарбонат аммония из Китая, использовавшийся для производства печенья, был обнаружен загрязненным меламином, и после скандала с китайским молоком в 2008 году его импорт был запрещен в Малайзии.