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更新時間: 2013-07-13

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尿素別名碳醯二胺、碳醯胺、脲 。是由碳、氮、氧和氫組成的有機化合物,又稱脲。其化學公式為 CON2H4、(NH2)2CO 或 CN2H4O,國際非專利藥品名稱為 Carbamide。外觀是白色晶體或粉末。它是動物蛋白質代謝后的產物,通常用作植物的氮肥。尿素在肝合成,是哺乳類動物排出的體內含氮代謝物。這代謝過程稱為尿素循環。尿素是第一種以人工合成無機物質而得到的有機化合物。

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1 尿素 -簡介

2 尿素 -發現

1773年,伊萊爾·羅埃爾(Hilaire Rouelle)發現尿素。1828年,弗里德里希·維勒首次使用無機物質氰酸鉀與硫酸銨人工合成了尿素。本來他打算合成氰酸銨,卻得到了尿素。從此,活力論的錯誤證明了,有機化學實際上開闢了。活力論認為無機物與有機物有根本性差異,無機物所以無法變成有機物。哺乳動物、兩棲動物和一些魚的尿中含有尿素;鳥和爬行動物排放的是尿酸,因為其氮代謝過程使用的水量比較少。

3 尿素 -生理

尿素在肝臟產生后融入血液(人體內的濃度在每升2.5至7.5微摩爾之間),最後通過腎臟由尿排出。少量尿素由汗排出。
 
生物以二氧化碳、水、天冬氨酸和氨等化學物質合成尿素。促使尿素合成的代謝途徑是一種合成代謝,叫做尿素循環。此過程耗費能量,卻很必要。因為氨有毒,且是常見的新陳代謝產物,必須被消除。肝臟在合成尿素時,需要N-乙醯谷氨酸作為調節。
 
含氮廢物具有毒性,產生自蛋白質和氨基酸的分解代謝過程。大多數生物必須再處理之。海生生物通常直接以氨的形式排入海水。陸地生物則轉化氨為尿素或尿酸再排出。鳥和爬行動物通常排泄尿酸,其它動物(如哺乳動物)則是尿素。例外如,水生的蝌蚪排泄氨,但在其蛻變過程轉為排泄尿素;大麥町狗主要排泄尿酸,不是尿素,因為其尿素循環中的一個轉換酶的基因壞了。
尿素分子尿素分子
 
哺乳動物以肝臟中的一個循環反應產生尿素。這循環最早在1932年被提出,其反應起點是氨的分解。1940年代澄清瓜氨酸和精氨基琥珀酸的作用后,它已完全被理解。在這循環中,來自氨和 L-天冬氨酸的氨基被轉換為尿素,起中介作用的是L-鳥氨酸、瓜氨酸、L-精氨酸-琥珀酸和 L-精氨酸。
 
尿素循環是哺乳動物和兩棲動物排泄含氮代謝廢物的主要途徑。但別種生物亦然,如鳥類、無脊椎動物、昆蟲、植物、酵母、真菌和微生物。
 
尿素對生物基本是廢物,但仍有正麵價值。比如,腎小管里的尿素被引入腎皮質以提高其滲透濃度,促使水份從腎小管滲透回身體再利用。
 

4 尿素 -尿素循環

    尿素在肝臟產生后融入血液(人體內的濃度在每升2.5至7.5微摩爾之間),最後通過腎臟由尿排出。少量尿素由汗排出。
    生物以二氧化碳、水、天冬氨酸和氨等化學物質合成尿素。促使尿素合成的代謝途徑是一種合成代謝,叫做尿素循環。此過程耗費能量,卻很必要。因為氨有毒,且是常見的新陳代謝產物,必須被消除。肝臟在合成尿素時,需要N-乙醯谷氨酸作為調節。
    含氮廢物具有毒性,產生於蛋白質和氨基酸的分解代謝(即脫氨基作用,是氨基酸在脫去氨基的過程,該過程生成的含氮化合物在肝臟中轉化為尿素,不含氮部分轉化為糖類或脂肪等)過程。大多數生物必須再處理之。海生生物通常直接以氨的形式排入海水。陸地生物則轉化氨為尿素或尿酸再排出。鳥和爬行動物通常排泄尿酸,其它動物(如哺乳動物)則是尿素。例外如,水生的蝌蚪排泄氨,但在其蛻變過程轉為排泄尿素;大麥町狗主要排泄尿酸,不是尿素,因為其尿素循環中的一個轉換酶的基因壞了。
    哺乳動物以肝臟中的一個循環反應產生尿素。這循環最早在1932年被提出,其反應起點是氨的分解。1940年代澄清瓜氨酸和精氨基琥珀酸的作用后,它已完全被理解。在這循環中,來自氨和 L-天冬氨酸的氨基被轉換為尿素,起中介作用的是 L-鳥氨酸、瓜氨酸、L-精氨酸-琥珀酸和L-精氨酸。
    尿素循環是哺乳動物和兩棲動物排泄含氮代謝廢物的主要途徑。但別種生物亦然,如鳥類、無脊椎動物、昆蟲、植物、酵母、真菌和微生物。
    尿素對生物基本是廢物,但仍有正麵價值。比如,腎小管里的尿素被引入腎皮質以提高其滲透濃度,促使水份從腎小管滲透回身體再利用。

5 尿素 -化學性質

分子式:CO(NH2)2,分子量 60.06 ,CO(NH2)2 無色或白色針狀或棒狀結晶體,工業或農業品為白色略帶微紅色固體顆機無臭無味。密度1.335g/cm3。熔點132.7℃。溶於水、醇,不溶於乙醚、氯仿。呈微鹼性。可與酸作用生成鹽。有水解作用。在高溫下可進行縮合反應,生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸。加熱至160℃分解,產生氨氣同時變為氰酸。因為在人尿中含有這種物質,所以取名尿素。尿素含氮(N)46%,是固體氮肥中含氮量最高的.
 
生產方法:工業上用液氨和二氧化碳為原料,在高溫高壓條件下直接合成尿素,化學反應如下:
                                         2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O
 
尿素在酸、鹼、酶作用下(酸、鹼需加熱)能水解生成氨和二氧化碳。
 
對熱不穩定,加熱至150~160℃將脫氨成縮二脲。若迅速加熱將脫氨而三聚成六元環化合物三聚氰酸。(機理:先脫氨生成異氰酸(HN=C=O),再三聚。)
 
與乙醯氯或乙酸酐作用可生成乙醯脲與二乙醯脲。
 
在乙醇鈉作用下與丙二酸二乙酯反應生成丙二醯脲(又稱巴比妥酸,因其有一定酸性)。
 
在氨水等鹼性催化劑作用下能與甲醛反應,縮聚成脲醛樹脂。
 
與水合肼作用生成氨基脲。
 
2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O尿素易溶於水,在20℃時100毫升水中可溶解105克,水溶液呈中性反應。尿素產品有兩種。結晶尿素呈白色針狀或稜柱狀晶形,吸濕性強。粒狀尿素為粒徑1~2毫米的半透明粒子,外觀光潔,吸濕性有明顯改善。20℃時臨界吸濕點為相對濕度80%,但30℃時,臨界吸濕點降至72.5%,故尿素要避免在盛夏潮濕氣候下敞開存放。目前在尿素生產中加入石蠟等疏水物質,其吸濕性大大下降。
尿素製作流程尿素製作流程
 
尿素是一種高濃度氮肥,屬中性速效肥料,也可用了生產多種複合肥料。在土壤中不殘留任何有害物質,長期施用沒有不良影響。畜牧業可用作反芻動物的飼料。 但在造粒中溫度過高會產生少量縮二脲,又稱雙縮脲,對作物有抑制作用。中國規定肥料用尿素縮二脲含量應小於0.5%。縮二脲含量超過1%時,不能做種肥,苗肥和葉面肥,其他施用期的尿素含量也不宜過多或過於集中。
 
尿素是有機態氮肥,經過土壤中的脲酶作用,水解成碳酸銨或碳酸氫銨后,才能被作物吸收利用。因此,尿素要在作物的需肥期前4~8天施用。

6 尿素 -生產

7 尿素 -應用

8 尿素 -質量指標

工業用尿素的質量指標:(GB 2440一2001)
指標名稱: 一等品 合格品
外觀: 白色顆粒或結晶
總含氮(N)量(以干基計)的質量分數/%≥ 46.3 46.3
縮二脲含量/%≤ -0.50 1.00
鐵(Fe)含量/%≤ 0.0005 0.001
鹼度(以NH3含量計)/%≤ O.015 0.030
水中不溶物含量/%≤0.01 O.04
水分/%≤0.50 1.00
粒度(φ0.8~2.5mm)/%≥ 90 90

9 尿素 -國家標準

與尿素相關的現行國家標準
GB 2440-2001 尿素 2002-01-01實施,代替GB 2440-1991,GB/T 13257-1991
GB/T 2602-2002 酚類產品中間位甲酚含量的尿素測定方法 2003-04-01實施,代替GB/T 2602-1981
GB/T 2947-2002 尿素、硝酸銨中遊離水含量的測定卡爾·費休法 2003-04-01實施,代替GB/T 2947-1982
GB/T 18204.29-2000 游泳水中尿素測定方法 2001-01-01實施
GB 18560-2001 車間空氣中尿素職業接觸限值 2002-05-01實施
GB/T 10476-2004 尿素高壓冷凝器技術條件 2004-12-01實施,代替GB 10476-1989
GB/T 9843-2004 尿素高壓洗滌器技術條件 2004-12-01實施,代替GB 9843-1988
GB/T 9842-2004 尿素合成塔技術條件 2004-12-01實施,代替GB 9842-1988
GB/T 8622-2006 飼料用大豆製品中尿素酶活性的測定 2006-09-01實施,代替GB/T 8622-1988
GB/T 696-2008 化學試劑脲(尿素) 2008-11-01實施,代替GB/T 696-1994
GB/T 2441.1-2008 尿素的測定方法第1部分:總氮含量 2008-09-01實施,代替GB/T 2441.1-2001
GB/T 2441.2-2010 尿素的測定方法第2部分:縮二脲含量分光光度法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.2-2001
GB/T 2441.3-2010 尿素的測定方法第3部分:水分卡爾·費休法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.3-2001
GB/T 2441.4-2010 尿素的測定方法第4部分:鐵含量鄰菲啰啉分光光度法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.4-2001
GB/T 2441.5-2010 尿素的測定方法第5部分:鹼度容量法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.5-2001
GB/T 2441.6-2010 尿素的測定方法第6部分:水不溶物含量重量法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.6-2001
GB/T 2441.7-2010 尿素的測定方法第7部分:粒度篩分法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.7-2001
GB/T 2441.8-2010 尿素的測定方法第8部分:硫酸鹽含量目視比濁法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.8-2001
GB/T 2441.9-2010 尿素的測定方法第9部分:亞甲基二脲含量分光光度法 2011-01-01實施,代替GB/T 2441.9-2001
GB/T 25151.3-2010 尿素高壓設備製造檢驗方法第3部分:尿素級超低碳鉻鎳鉬奧氏體不鏽鋼晶間腐蝕傾向試驗 2011-03-01實施
GB/T 25151.4-2010 尿素高壓設備製造檢驗方法第4部分:尿素級超低碳鉻鎳鉬奧氏體不鏽鋼晶間腐蝕傾向試驗的試樣製取 2011-03-01實施
GB/T 25151.1-2010 尿素高壓設備製造檢驗方法第1部分:不鏽鋼帶極自動堆焊層超聲波檢測 2011-03-01實施
GB/T 25151.5-2010 尿素高壓設備製造檢驗方法第5部分:尿素高壓設備氨滲漏試驗方法 2011-03-01實施
GB/T 25151.2-2010 尿素高壓設備製造檢驗方法第2部分:尿素級超低碳鉻鎳鉬奧氏體不鏽鋼選擇性腐蝕檢查和金相檢查 2011-03-01實施

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