यूरिया: Difference between revisions

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Not to be confused with यूरिक एसिड, यूरेट, or मूत्र.

यूरिया
Urea Structural Formula V2.svg
Urea 3D ball.png
Urea 3D spacefill.png
Sample of Urea.jpg
Names
Pronunciation urea /jʊəˈriːə/, carbamide /ˈkɑːrbəmaɪd/
Preferred IUPAC name
Urea[1]
Systematic IUPAC name
Carbonyl diamide[1]
Other names
  • Carbamide
  • Carbonyldiamide
  • Carbonyldiamine
  • Diaminomethanal
  • Diaminomethanone
Identifiers
3D model (JSmol)
635724
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
1378
KEGG
RTECS number
  • YR6250000
UNII
  • InChI=1S/CH4N2O/c2-1(3)4/h(H4,2,3,4) checkY
    Key: XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/CH4N2O/c2-1(3)4/h(H4,2,3,4)
    Key: XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYAF
  • C(=O)(N)N
Properties
CO(NH2)2
Molar mass 60.06 g/mol
Appearance White solid
Density 1.32 g/cm3
Melting point 133 to 135 °C (271 to 275 °F; 406 to 408 K)
545 g/L (at 25 °C)[2]
Solubility 500 g/L glycerol[3]

  50 g/L ethanol
  ~4 g/L acetonitrile[4]

Basicity (pKb) 13.9[5]
−33.4·10−6 cm3/mol
Structure
4.56 D
ThermochemistryCRC Handbook
−333.19 kJ/mol
−197.15 kJ/mol
Pharmacology
B05BC02 (WHO) D02AE01 (WHO)
Hazards
GHS labelling:
GHS07: Exclamation mark
NFPA 704 (fire diamond)
1
1
0
Flash point Non-flammable
Lethal dose or concentration (LD, LC):
8500 mg/kg (oral, rat)
Safety data sheet (SDS) JT Baker
Related compounds
Related ureas
 Thiourea
Hydroxycarbamide
Related compounds
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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यूरिया, जिसे कार्बामाइड के नाम से भी जाना जाता है, यह रासायनिक सूत्र CO(NH2)2 के साथ एक कार्बनिक यौगिक के रूप में है और इस प्रकार एमाइड में दो एमिनो समूह (-NH2) के रूप में होते है, जो कार्बोनिल प्रकार्यात्मक समूह (–C(=O)–) से जुड़ा हुआ है। इस प्रकार यह कार्बामिक एसिड का सबसे सरल एमाइड है।

यूरिया जानवरों द्वारा नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और स्तनधारियों के मूत्र में मुख्य नाइट्रोजन युक्त पदार्थ होते है। यूरिया फ्रेंच न्यू लैटिन के रूप में है यूरी, प्राचीन यूनानी से ओरोन मूत्र, स्वयं प्रोटो इंडो यूरोपीय से क्रियान्वित किया जाता है।

यह एक रंगहीन गंधहीन ठोस है, जो पानी में अत्यधिक घुलनशील होती है और चूहों के लिए व्यावहारिक रूप से गैर विषैले औसत घातक खुराक (LD50) 15 ग्राम/किग्रा है।[6] जो पानी में घुलने पर न तो अम्लीय है और न ही क्षारीय है और शरीर कई प्रक्रियाओं में इसका उपयोग करता है, विशेष रूप से चयापचय अपशिष्ट नाइट्रोजन उत्सर्जन का उपयोग करता है। यूरिया चक्र में कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) अणु के साथ दो अमोनिया अणुओं (NH3) के संयोजन से बनाता है। यूरिया चक्र में अणु व्यापक रूप से उर्वरकों में नाइट्रोजन N के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है और रासायनिक उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है।

1828 में फ्रेडरिक वोहलर ने संश्लेषण किया कि अकार्बनिक प्रारंभिक सामग्री से यूरिया का उत्पादन किया जा सकता है, जो कि रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण वैचारिक मील का पत्थर था। इससे पहली बार यह स्पष्ट हो गया कि किसी पदार्थ को जैव प्रारंभिक सामग्री के बिना प्रयोगशाला में संश्लेषित किया जा सकता है, जिससे जीवनवाद के व्यापक रूप से आयोजित सिद्धांत का खंडन होता है, जिसमें कहा गया था कि मात्र जीवित जीव ही जीवन के रसायनों का उत्पादन कर सकते हैं।

गुण

आणविक और क्रिस्टल संरचना

यूरिया अणु प्लेनर है। ठोस यूरिया में, ऑक्सीजन केंद्र दो N–H–O हाइड्रोजन बंध में लगे हुए हैं। परिणामी सघन और ऊर्जावान रूप से अनुकूल हाइड्रोजन बॉन्ड नेटवर्क संभवतः कुशल आणविक पैकिंग की कीमत पर स्थापित किया गजाता है और संरचना वर्गाकार क्रॉस सेक्शन के साथ सुरंग बनाने वाले रिबन से काफी खुली है। यूरिया में कार्बन को sp2 के रूप में वर्णित किया गया है और इस प्रकार, C-N बांड में महत्वपूर्ण दोहरे बॉन्ड के गुण होते है और कार्बोनिल ऑक्सीजन, फॉर्मलडिहाइड की तुलना में मूलभूत रूप में है। यूरिया की उच्च जलीय घुलनशीलता पानी के साथ व्यापक हाइड्रोजन बंध में संलग्न होने की क्षमता को दर्शाती है।

झरझरा ढांचे बनाने की अपनी प्रवृत्ति के कारण यूरिया में कई कार्बनिक यौगिकों को ट्रैप की क्षमता होती है। इन तथाकथित क्लैथ्रेट्स में, कार्बनिक गेस्ट अणुओं को हाइड्रोजन बांड यूरिया अणुओं से बने इंटरपेनिट्रेटिंग हेलिकॉप्टरों द्वारा गठित चैनलों में रखा जाता है।[7]

चूंकि कुंडलित वक्रता आपस में जुड़े होते है, एक क्रिस्टल में सभी हेलिक्स में एक ही त्रिविम समावयवता के रूप में होना चाहिए। यह तब निर्धारित होता है जब क्रिस्टल न्यूक्लियेटेड रूप में होता है और इस प्रकार सीडिंग द्वारा बाध्य किया जाता है। तथा परिणामी क्रिस्टल का उपयोग रेसेमिक मिश्रण को भिन्न करने के लिए किया जाता है।[7]

प्रतिक्रियाएं

यूरिया मूलभूत रूप में है। इस प्रकार यह आसानी से प्रोटॉनित होता है। यह [M(urea)6]n+ प्रकार का लुईस बेस बनाने वाला कॉम्प्लेक्स के रूप में है

यूरिया बार्बिट्यूरिक एसिड बनाने के लिए मैलोनिक एस्टर के साथ प्रतिक्रिया करता है।

अपघटन

पिघला हुआ यूरिया लगभग 152 डिग्री सेल्सियस पर अमोनियम साइनेट में और 160 डिग्री सेल्सियस से ऊपर अमोनिया और आइसोसायनिक एसिड में विघटित हो जाता है।

CO(NH2)2 → [NH4]+[OCN]− → NH3 + HNCO

160 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर आइसोसाइनिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया के माध्यम से बाइयूरेट सहित संघनन प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में परिवर्तित हो जाता है NH2CONHCONH2, और ट्राइयूरेट NH2CONHCONHCONH2 प्राप्त होता है:[8]

CO(NH2)2 + HNCO → NH2CONHCONH2
NH2CONHCONH2 + HNCO → NH2CONHCONHCONH2

उच्च तापमान पर यह साइन्यूरिक एसिड (CNOH)3, गुआनिडीन HNC(NH2)2 और मेलामाइन समेत संघनन उत्पादों की एक श्रृंखला में परिवर्तित हो जाता है।

स्थिरता

गर्मी की उपस्थिति में, यूरिया आइसोसाइनेट बनाने के लिए टूट जाता है।[9] और इस प्रकार जलीय घोल में यूरिया धीरे-धीरे अमोनियम साइनेट के साथ संतुलित हो जाता है। यह हाइड्रोलिसिस आइसोसायनिक एसिड को उत्पन्न करता है, जो आइसोसायनिक एसिड रिएक्शन प्रोटीन को विशेष रूप से एन-टर्मिनल अमीनो समूह और लाइसिन की साइड चेन एमिनो और कुछ हद तक अर्गिनीने और सिस्टीन की साइड चेन को जन्म दे सकता है।[9][10] प्रत्येक कार्बामाइलेशन घटना प्रोटीन के द्रव्यमान में 43 डाल्टन (इकाई) को जोड़ती है, जिसे प्रोटीन मास स्पेक्ट्रोमेट्री में देखा जा सकता है।[10] इस कारण से शुद्ध यूरिया के घोल को ताजा तैयार किया जाना चाहिए और उपयोग किया जाना चाहिए, क्योंकि प्राचीन घोल में सायनेट (8 M यूरिया में 20 mM) की महत्वपूर्ण सांद्रता विकसित होती है।[10] और इस प्रकार मिश्रित-बेड आयन-एक्सचेंज राल के साथ आयनों अर्थात साइनेट को हटाने के बाद अल्ट्राप्योर पानी में यूरिया को भंग करता है और उस समाधान को 4 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत करना एक अनुशंसित प्रक्रिया के रूप में है।[11] चूंकि, साइनेट कुछ दिनों के भीतर महत्वपूर्ण स्तरों तक वापस आ जाता है।[10] और वैकल्पिक रूप से केंद्रित यूरिया विलयन में 25-50 मिमी अमोनियम क्लोराइड जोड़ने से सामान्य आयन प्रभाव के कारण साइनेट की स्थिति कम हो जाती है।[10][12]

संबंधित यौगिक

Main article: यूरिया

यूरिया रासायनिक यौगिकों के एक वर्ग का वर्णन करता है जो एक ही कार्यात्मक समूह को साझा करते हैं, एक कार्बोनिल समूह जो दो कार्बनिक अमाइन अवशेषों से जुड़ा होता है: '"`UNIQ−−nowiki−−00000038QINU`"', जहाँ R1, R2, R3 और R4 समूह हाइड्रोजन (-H), ऑर्गेनील या अन्य समूह के रूप में हैं। उदाहरणों में कार्बामाइड पेरोक्साइड, एलेन्टॉइन और हाइडेंटोइन के रूप में सम्मलित हैं। यूरिया बायोरेट्स से निकटता से संबंधित हैं और संरचना में एमाइड्स, कार्बामेट्स, कार्बोडाइमाइड्स और थियोकार्बामाइड्स से संबंधित हैं।

उपयोग

कृषि

बांग्लादेश में एक संयंत्र जो यूरिया उर्वरक का उत्पादन करता है।

यूरिया के विश्व औद्योगिक उत्पादन का 90% से अधिक नाइट्रोजन-मुक्त उर्वरक के रूप में उपयोग के लिए नियत है।[8] सामान्य उपयोग में आने वाले सभी ठोस नाइट्रोजनयुक्त उर्वरकों में यूरिया में नाइट्रोजन की मात्रा सबसे अधिक होती है। इसलिए, इसमें पौध पोषण नाइट्रोजन की प्रति यूनिट परिवहन लागत कम है। सिंथेटिक यूरिया की सबसे आम अशुद्धता बाइयूरेट है, जो पौधों की वृद्धि को बाधित करती है और इस प्रकार अमोनियम आयन (NH+4).देने के लिए यूरिया मिट्टी के रूप में टूट जाता है अमोनियम पौधे द्वारा अपनी रुट के माध्यम से ग्रहण किया जाता है। कुछ मिट्टी में अमोनियम बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रेट (NO−3) देने के लिए ऑक्सीकृत किया जाता है, जो कि नाइट्रोजन से युक्त पौधा पोषक तत्व के रूप में है। वायुमंडल और अपवाह में नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों की क्षति पर्यावरण की दृष्टि से हानिकारक है इसलिए यूरिया को कभी-कभी कृषि उपयोग की दक्षता बढ़ाने के लिए संशोधित किया जाता है और इस प्रकार नियंत्रित मुक्त उर्वरक बनाने की प्रौद्योगिक जो नाइट्रोजन की रिहाई को धीमा करती है, इसमें यूरिया के एक निष्क्रिय सीलेंट में एनकैप्सुलेशन और यूरिया के डेरिवेटिव्स जैसे यूरिया फॉर्मल्डेहाइड यौगिकों में रूपांतरण के रूप में सम्मलित है, जो पौधों की पोषण संबंधी आवश्यकताओं से मेल खाने वाली गति से अमोनिया में गिरावट आती है।

रेजिन

यूरिया-फॉर्मेल्डीहाइड रेजिन के निर्माण के लिए एक कच्चे माल के रूप में है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से पार्टिकल बोर्ड , फाइबरबोर्ड और प्लाईवुड जैसे लकड़ी पर आधारित पैनलों में किया जाता है।

विस्फोटक

यूरिया का उपयोग यूरिया नाइट्रेट को एक उच्च विस्फोटक बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग औद्योगिक रूप से और कुछ तात्कालिक विस्फोटक उपकरणों के भाग के रूप में किया जाता है।

ऑटोमोबाइल प्रणाली

यूरिया का उपयोग चयनात्मक गैर-उत्प्रेरक न्यूनीकरण (एसएनसीआर) और चयनात्मक उत्प्रेरक न्यूनीकरण नाइट्रोजन ऑक्साइड को कम करने के लिए चयनात्मक उत्प्रेरक न्यूनीकरण (एससीआर) प्रतिक्रियाओं में किया जाता है। जिससे कि डीजल ईंधन, डुअल ईंधन और लीन-बर्न प्राकृतिक गैस इंजनों के दहन से निकलने वाली गैसों में NOx प्रदूषक को कम किया जा सके। उदाहरण के लिए, ब्लू टेक प्रणाली निकास प्रणाली में पानी पर आधारित यूरिया समाधान इंजेक्ट करता है। और इस प्रकार अमोनिया (NH3) सबसे पहले यूरिया के हाइड्रोलिसिस द्वारा उत्पादित नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) के साथ प्रतिक्रिया करता है और उत्प्रेरक कनवर्टर के भीतर नाइट्रोजन गैस (N2) पानी में परिवर्तित हो जाता है और हानिकारक NOx का रूपांतरण हानिरहित N2 में रूपांतरण निम्नलिखित सरलीकृत वैश्विक समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है।[13]

4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O

जब यूरिया का उपयोग किया जाता है, तो इसे पहले अमोनिया में परिवर्तित करने के लिए पूर्व प्रतिक्रिया हाइड्रोलिसिस के रूप में होता है।

CO(NH2)2 + H2O → 2 NH3 + CO2

पानी में अत्यधिक घुलनशील होने के कारण (545 g/L 25 °C) पर होने के कारण,[2] यूरिया अधिक जलन पैदा करने वाले संक्षारक पदार्थ और खतरनाक अमोनिया (NH3) की तुलना में यूरिया को संभालना और स्टोर करना बहुत आसान और सुरक्षित है, इसलिए यह बहुत अच्छा अभिकारक है। इन उत्प्रेरक कन्वर्टर्स का उपयोग करने वाले ट्रकों और कारों को डीजल निकास द्रव की आपूर्ति करने की आवश्यकता होती है जिसे एडब्लू के रूप में बेचा जाता है, जो पानी में यूरिया का घोल है।

प्रयोगशाला उपयोग

10 मोलर तक की सांद्रता में यूरिया एक शक्तिशाली प्रोटीन विकृतीकरण (जैव रसायन) है क्योंकि यह प्रोटीन में गैर-सहसंयोजक बंधों को बाधित करता है। कुछ प्रोटीनों की घुलनशीलता बढ़ाने के लिए इस गुणधर्म का लाभ उठाया जाता है। यूरिया और कोलाइन क्लोराइड के मिश्रण का उपयोग गहरे ईयूटेक्टिक विलायक (डीईएस) के रूप में किया जाता है, जो आयनिक तरल के समान पदार्थ के रूप में होता है। जब एक गहरे ईयूटेक्टिक विलायक में इसका प्रयोग किया जाता है, तो यूरिया धीरे-धीरे उन प्रोटीनों को निरूपित करता है जो घुलनशील होते हैं।[14]

यूरिया सैद्धांतिक रूप से ईंधन कोशिकाओं में बाद में बिजली उत्पादन के लिए हाइड्रोजन स्रोत के रूप में काम करता है। और इस प्रकार मूत्र/अपशिष्ट जल में उपस्थित यूरिया का सीधे उपयोग किया जा सकता है, यद्यपि बैक्टीरिया सामान्यतः यूरिया को जल्दी से नष्ट कर देते हैं। यूरिया घोल के विद्युत् अपघटन द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन कम वोल्टेज (0.37 V) पर होता है और इस प्रकार पानी के विद्युत् अपघटन (1.2 V) की तुलना में कम ऊर्जा की खपत होती है .[15]

8 एम तक की सांद्रता में यूरिया का उपयोग स्थिर मस्तिष्क के ऊतकों को दृश्यमान प्रकाश के लिए पारदर्शी बनाने के लिए किया जा सकता है, जबकि अभी भी लेबल वाली कोशिकाओं से फ्लोरोसेंट संकेतों को संरक्षित किया जा सकता है। यह पारंपरिक एक फोटॉन या दो फोटॉन कॉन्फोकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके पहले प्राप्त करने योग्य न्यूरोनल प्रक्रियाओं की अधिक गहरी इमेजिंग की अनुमति देता है।[16]

चिकित्सा उपयोग

त्वचा के द्रव प्रतिस्थापन को बढ़ावा देने के लिए यूरिया युक्त क्रीम का उपयोग सामयिक त्वचाविज्ञान उत्पादों के रूप में किया जाता है। और इस प्रकार यूरिया 40% सोरायसिस, शुष्कता, ओनिकोमाइकोसिस, इचथ्योसिस , एक्जिमा, केरेटोसिस, केराटोडर्मा, कॉर्न्स और कॉलस के लिए संकेत दिया गया है। यदि एक अवरोधी ड्रेसिंग द्वारा इसे कवर किया जाता है, तो 40% यूरिया की तैयारी का उपयोग नाखूनों के गैर-सर्जिकल घाव का शोधन करने के लिए भी किया जाता है। यूरिया 40% नाखून प्लेट की इंटरसेलुलर मैट्रिक्स को भंग कर देता है[17][18] और इस प्रकार केवल रोगग्रस्त या डिस्ट्रोफिक नाखून ही निकाले जाते हैं, क्योंकि नाखून के स्वस्थ भागों पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।[19] कार्बामाइड पेरोक्साइड के रूप में इस दवा का उपयोग इयरवैक्स हटाने वाली सहायता के रूप में भी किया जाता है।[20]

यूरिया का एक मूत्रवर्धक के रूप में भी अध्ययन किया गया है। इसका पहली बार उपयोग 1892 में डॉ डब्ल्यू फ्रेडरिक द्वारा किया गया था।[21] आईसीयू रोगियों के 2010 के एक अध्ययन में, यूरिया का उपयोग यूवोलेमिक हाइपोनेट्रेमिया के इलाज के लिए किया गया था और इसे सुरक्षित सस्ता और सरल पाया गया था।[22]

सलाईन (दवा) की तरह, गर्भपात को प्रेरित करने के लिए यूरिया को गर्भाशय में इंजेक्शन दिया गया है, चूंकि गर्भपात अब व्यापक उपयोग में नहीं है।[23]

रक्त यूरिया नाइट्रोजन (बीयूएन) परीक्षण यूरिया से आने वाले रक्त में नाइट्रोजन की मात्रा का एक माध्यम है। इसका उपयोग गुर्दे के कार्य के एक मार्कर के रूप में किया जाता है, चूंकि यह क्रिएटिनिन जैसे अन्य मार्करों से कम है क्योंकि रक्त यूरिया का स्तर आहार निर्जलीकरण और यकृत जैसे अन्य कारकों से प्रभावित होता है।[24]

स्टेनोटिक रक्त वाहिकाओं को स्थानीय दवा वितरण को बढ़ाने के लिए यूरिया का ड्रग-कोटेड बैलून (डीसीबी) कोटिंग फॉर्मूलेशन में एक सहायक के रूप में भी अध्ययन किया गया है।[25][26] यूरिया, जब छोटी खुराक में एक उत्तेजक पदार्थ के रूप में उपयोग किया जाता है। यूरिया, डीसीबी सतह को कोट करने के लिए (~3 माइक्रोग्राम/मिमी2) की छोटी खुराक में सहायक पदार्थ के रूप में उपयोग किया जाता है तो क्रिस्टल बनाने के लिए पाया गया था जो वैस्कुलर एंडोथेलियल कोशिकाओं पर प्रतिकूल विषाक्त प्रभावों के बिना दवा हस्तांतरण को बढ़ाता है।[27]

कार्बन-14 या कार्बन -13 लेबल वाले यूरिया का उपयोग यूरिया सांस परीक्षण में किया जाता है, जिसका उपयोग पेप्टिक अल्सर से जुड़े मनुष्यों के पेट और डुओडिनम में बैक्टीरिया हेलिको बैक्टर पायलोरी (एच. पाइलोरी) की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है। परीक्षण विशेषता एंजाइम यूरिया का पता लगाता है, जो एच पाइलोरी द्वारा निर्मित होता है और इस प्रकार एक प्रतिक्रिया जो यूरिया से अमोनिया उत्पन्न करता है। यह बैक्टीरिया के आसपास पेट के वातावरण के पीएच को बढ़ाता है और अम्लता को कम करता है। एच. पाइलोरी के समान बैक्टीरिया की प्रजातियों को जानवरों जैसे कि वानर कुत्ते और बिल्लियों (बड़ी बिल्लियों) सहित में एक परीक्षण द्वारा पहचाना जा सकता है।

विविध उपयोग

  • डीजल निकास द्रव (डीईएफ) में एक घटक, जो 32.5% यूरिया और 67.5% डी-आयनीकृत पानी है और इस प्रकार हानिकारक नाइट्रोजन और पानी में खतरनाक एनओएक्स उत्सर्जन को तोड़ने के लिए डीईएफ को डीजल वाहनों की निकास धारा में छिड़का जाता है।
  • यौगिक फ़ीड का एक घटक, विकास को बढ़ावा देने के लिए गैर प्रोटीन नाइट्रोजन का अपेक्षाकृत सस्ता स्रोत प्रदान करता है
  • सड़क पर डी-आइसिंग के लिए सेंधा नमक एक गैर-संक्षारक विकल्प के रूप में है।[28] यह अधिकांशतः पालतू जानवरों के अनुकूल नमक के विकल्प का मुख्य घटक होता है, चूंकि यह पारंपरिक सेंधा नमक या कैल्शियम क्लोराइड से कम प्रभावी होता है।[29]
  • हेयर रिमूवर जैसे नायर और वीट के एक मुख्य घटक के रूप में होते है
  • कारखाने में उत्पादित एक प्रकार की रोटी में ब्राउनिंग एजेंट प्रेट्ज़ेल का उत्पादन करता है
  • कुछ क्रीम (दवा) में एक घटक,[30] मॉइस्चराइज़र, बाल कंडीशनर और शैंपू के रूप में होता है
  • क्लाउड सीडिंग एजेंट, अन्य लवणों के साथ क्रियान्वित किया जाता है।[31]
  • एक लौ प्रूफिंग एजेंट , सामान्यतः यूरिया-पोटेशियम बाइकार्बोनेट मिश्रण जैसे सूखे रासायनिक आग बुझाने वाले चार्ज में उपयोग किया जाता है
  • कई दांतों को सफेद करने वाले उत्पादों में एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है
  • बर्तनों का साबुन में एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है
  • इथेनॉल में शर्करा के किण्वन के लिए खमीर पोषक तत्व के रूप में डायमोनियम फॉस्फेट के साथ उपयोग किया जाता है।
  • जलवायु अभियांत्रिकी उद्देश्यों के लिए समुद्री पोषण प्रयोगों में प्लवक द्वारा उपयोग किया जाने वाला पोषक तत्व है।
  • काम के तापमान को बढ़ाने और छिपाने के गोंद के खुले समय के लिए एक योजक के रूप में होता है।
  • कपड़ा रंगाई या छपाई के लिए डाई बाथ में घुलनशीलता बढ़ाने और नमी बनाए रखने वाले योज्य के रूप में होता है।[32]
  • नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स में एक ऑप्टिकल पैरामीट्रिक ऑसिलेटर के रूप में होता है।[33][34]


फिजियोलॉजी

प्रोटीन और अन्य जैविक पदार्थों के संश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले अंतर्ग्रहण भोजन से अमीनो एसिड या मांसपेशियों के प्रोटीन के अपचय से उत्पन्न होते हैं और इस प्रकार यूरिया और कार्बन डाइऑक्साइड पैदा करने वाले ऊर्जा के वैकल्पिक स्रोत के रूप में शरीर द्वारा ऑक्सीकृत होते हैं।[35] ऑक्सीकरण मार्ग एक ट्रांज़ैमिनेज़ द्वारा अमीनो समूह को हटाने के साथ प्रारंभ होता है; अमीनो समूह को फिर यूरिया चक्र में सिंचित किया जाता है। लीवर में प्रोटीन से अमीनो एसिड को मेटाबॉलिक वेस्ट में बदलने का पहला कदम अल्फा-एमिनो नाइट्रोजन को हटाना है जिसके परिणामस्वरूप अमोनिया उत्पन्न होता है। क्योंकि अमोनिया विषैला होता है, इसलिए यह मछलियों द्वारा तुरंत उत्सर्जित कर दिया जाता है, पक्षियों द्वारा यूरिक एसिड में परिवर्तित कर दिया जाता है और स्तनधारियों द्वारा यूरिया में परिवर्तित कर दिया जाता है।[36]

अमोनिया (NH3) नाइट्रोजनी यौगिकों के उपापचय का एक सामान्य प्रतिफल के रूप में है। अमोनिया यूरिया की तुलना में छोटी अधिक अस्थिर और अधिक मोबाइल के रूप में है। यदि अमोनिया को जमा करने की अनुमति दी जाए तो कोशिकाओं में pH को विषाक्त स्तर तक बढ़ा देता है। इसलिए, कई जीव अमोनिया को यूरिया में परिवर्तित करते हैं, यदि इस संश्लेषण की शुद्ध ऊर्जा लागत रूप में होती है। तो व्यावहारिक रूप से तटस्थ और पानी में अत्यधिक घुलनशील होने के कारण यूरिया शरीर के लिए अतिरिक्त नाइट्रोजन के परिवहन और उत्सर्जन के लिए एक सुरक्षित वाहन के रूप में है।

यूरिया चक्र के भागो के रूप में या तो अमीनो एसिड के ऑक्सीकरण से या अमोनिया से यूरिया को कई जीवों के शरीर में संश्लेषित किया जाता है। इस चक्र में, अमोनिया और लेस्पार्टेट द्वारा दान किए गए अमीनो समूह यूरिया में परिवर्तित हो जाते हैं, जबकि लोर्निथिन, सिट्रूललाइन, लार्गिनिनोसुसिनेट और एल-आर्जिनिन मध्यवर्ती के रूप में कार्य करता है। यूरिया का उत्पादन लीवर में होता है और इसे एन-एसिटाइलग्लूटामेट द्वारा नियंत्रित किया जाता है। फिर यूरिया को 2.5 से 6.7 एमएमओएल/एल के रक्त परीक्षण के संदर्भ में रक्त में घोल दिया जाता है और मूत्र के घटक के रूप में किडनी द्वारा आगे ले जाया जाता है और उत्सर्जित किया जाता है। इसके अतिरिक्त पसीने में सोडियम क्लोराइड और पानी के साथ यूरिया की थोड़ी मात्रा निकल जाती है।

पानी में, अमीनो समूह अमोनिया अमोनियम आयन और बाइकार्बोनेट आयन का उत्पादन करने वाले पानी के अणुओं द्वारा धीमी गति से विस्थापन से गुजरते हैं। इस कारण पुराने बासी पेशाब में ताजे पेशाब की तुलना में तेज गंध होती है।

मनुष्य

गुर्दे द्वारा यूरिया का चक्रण और उत्सर्जन स्तनधारी चयापचय का एक महत्वपूर्ण भाग है। अपशिष्ट नाइट्रोजन के वाहक के रूप में अपनी भूमिका के अतिरिक्त यूरिया नेफ्रॉन की प्रतिधारा विनिमय प्रणाली में भी एक भूमिका निभाता है, जो उत्सर्जित मूत्र से पानी और महत्वपूर्ण आयनों के पुन: अवशोषण की अनुमति देता है। और इस प्रकार यूरिया को नेफ्रॉन की आंतरिक मेडुलरी एकत्रित नलिकाओं में पुन: अवशोषित किया जाता है,[37] इस प्रकार हेनले के पाश के पतले अवरोही अंग के आसपास के वृक्कीय इंटरस्टिटियम में परासरण को बढ़ाता है, जिससे पानी पुन: अवशोषित हो जाता है।

यूरिया ट्रांसपोर्टर 2 की कार्रवाई से, इसे पुन: अवशोषित यूरिया में से कुछ अंततः नलिका के पतले अवरोही अंग में वापस प्रवाहित हो जाते हैं,[38] और इस प्रकार एकत्रित नलिकाओं के माध्यम से उत्सर्जित मूत्र में प्रवाहित हो जाते हैं। शरीर इस तंत्र का उपयोग करता है, जो एन्टिडाययूरेटिक हार्मोन द्वारा हाइपरोस्मोटिक मूत्र बनाने के लिए नियंत्रित होता है, अर्थात रक्त प्लाज़्मा की तुलना में घुलित पदार्थों की उच्च सांद्रता वाला मूत्र होता है। पानी के नुकसान को रोकने के लिए यह तंत्र रक्तचाप बनाए रखने और रक्त प्लाज्मा में सोडियम आयनों की उपयुक्त एकाग्रता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण रूप में होता है।

यूरिया मोल यूनिट के समतुल्य नाइट्रोजन सामग्री (ग्राम में) रूपांतरण कारक 0.028 ग्राम/मिमोल द्वारा अनुमान लगाया जा सकता है।[39] इसके अतिरिक्त, 1 ग्राम नाइट्रोजन सामान्यतः 6.25 ग्राम प्रोटीन के बराबर होता है, और 1 ग्राम प्रोटीन लगभग 5 ग्राम मांसपेशी ऊतक के बराबर होता है। मांसपेशियों की बर्बादी जैसी स्थितियों में, मूत्र में अत्यधिक यूरिया का 1 मिमोल लीटर में मूत्र की मात्रा द्वारा मापा जाता है, जैसा कि मूत्र की मात्रा को मिमोल में यूरिया की मात्रा से गुणा करके मापा जाता है, सामान्यतः 0.67 ग्राम की मांसपेशी की हानि के अनुरूप होता है।

अन्य प्रजातियां

समुद्री जीवों में नाइट्रोजन अपशिष्ट का सबसे आम रूप अमोनिया है, जबकि भूमि पर रहने वाले जीव जहरीले अमोनिया को या तो यूरिया या यूरिक एसिड में बदल देते हैं। यूरिया स्तनधारियों और उभयचरों के साथ-साथ कुछ मछलियों के मूत्र में पाया जाता है। पक्षियों और सौरियन सरीसृपों में नाइट्रोजन चयापचय का एक भिन्न रूप होता है, जिसके लिए कम पानी की आवश्यकता होती है और यूरिक एसिड के रूप में नाइट्रोजन उत्सर्जन की ओर जाता है और इस प्रकार टैडपोल अमोनिया का उत्सर्जन करते हैं, लेकिन कायापलट जीव विज्ञान के समय यूरिया उत्पादन में स्थानांतरित हो जाते हैं। उपरोक्त सामान्यीकरण के अतिरिक्त यूरिया मार्ग को न मात्र स्तनधारियों और उभयचरों में बल्कि पक्षियों, अकशेरूकीय, कीड़े, पौधों, खमीर, कवक और यहां तक ​​कि सूक्ष्मजीवों सहित कई अन्य जीवों में भी प्रलेखित किया गया है।[40]

प्रतिकूल प्रभाव

यूरिया त्वचा, आंखों और श्वसन तंत्र को परेशान कर सकता है और इस प्रकार त्वचा पर उर्वरक के रूप में बार-बार या लंबे समय तक यूरिया के संपर्क में रहने से जिल्द की सूजन हो सकती है।[41]

रक्त में उच्च सांद्रता हानिकारक के रूप में हो सकती है और इस प्रकार यूरिया की कम सांद्रता का अंतर्ग्रहण होता है, जैसे कि विशिष्ट मानव मूत्र में पाया जाता है और एक उचित समय-सीमा के भीतर अतिरिक्त जल अंतर्ग्रहण के साथ खतरनाक रूप में नहीं होता है। कई जानवरों में बहुत अधिक केंद्रित मूत्र होता है, जैसे ऊंट मूत्र, कृन्तकों या कुत्तों इत्यादि और इस प्रकार इसमें सामान्य मानव मूत्र की तुलना में यूरिया की मात्रा अधिक हो सकती है।

यूरिया शैवाल प्रस्फुटन के कारण विषाक्त पदार्थ उत्पन्न कर सकता है और उर्वरित भूमि से अपवाह में इसकी उपस्थिति विषाक्त प्रस्फुटन की वृद्धि में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है।[42] पदार्थ गलनांक से ऊपर गर्म करने पर विघटित होता है, जिसके परिणाम स्वरूप जहरीली गैसों का उत्पादन होता है और मजबूत ऑक्सीडेंट्स, नाइट्राइट्स, अकार्बनिक क्लोराइड्स, क्लोराइट्स और परक्लोरेट्स के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिससे आग और विस्फोट होता है।[43]

विश्लेषण

यूरिया को कई भिन्न -भिन्न विधियों से आसानी से मात्रा निर्धारित किया जाता है, जैसे कि डायसेटाइल मोनोऑक्सिम कलरिमेट्रिक विधि और बर्थेलॉट रिएक्शन यूरिया के प्रारंभिक रूपांतरण के बाद यूरिया के माध्यम से होता है। ये विधियां स्वचालित प्रवाह इंजेक्शन विश्लेषक जैसे उच्च थ्रूपुट उपकरण के लिए उत्तरदायी रूप में होता है[44] और 96-वेल माइक्रो-प्लेट स्पेक्ट्रम प्रकाशमापी के माध्यम से होता है।[45]

व्युत्पत्ति

यूरिया फ्रेंच से न्यू लैटिन urée, प्राचीन यूनानी से οὖρον ऑरोन, मूत्र, स्वयं प्रोटो-इंडो-यूरोपीय से सम्बंधित है।

इतिहास

यूरिया की खोज सर्वप्रथम 1727 में डच वैज्ञानिक हरमन बोरहावे ने मूत्र के रूप में की थी।[46] चूंकि इस खोज का श्रेय अधिकांशतः फ्रांस के रसायनशास्त्री हिलैरे रूले और साथ ही विलियम क्रूक्शांक रसायनशास्त्री को दिया जाता है।[47]

बोरहावे ने यूरिया को भिन्न करने के लिए निम्नलिखित चरणों का उपयोग किया,[48][49]

  1. पानी से उबाला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ताजा क्रीम जैसा पदार्थ बनाया जाता है
  2. बचे हुए तरल को निचोड़ने के लिए फिल्टर पेपर का उपयोग किया जाता है
  3. एक तैलीय तरल के नीचे ठोस बनने के लिए एक साल का इंतजार किया जाता है
  4. ऑयली लिक्विड को हटा दिया जाता है
  5. ठोस को पानी में घोल दिया जाता है
  6. यूरिया को छेड़ने के लिए रीक्रिस्टलाइजेशन रसायन विज्ञान का उपयोग किया जाता है

1828 में, जर्मनी के रसायनज्ञ फ्रेडरिक वोहलर ने अमोनियम क्लोराइड के साथ सिल्वर साइनेट का उपचार करके कृत्रिम रूप से यूरिया प्राप्त किया जाता है।[50][51][52]

AgNCO + [NH4]Cl → CO(NH2)2 + AgCl

यह पहली बार था जब जीवित जीवों की भागीदारी के बिना कार्बनिक यौगिक को अकार्बनिक प्रारंभिक सामग्री से कृत्रिम रूप से संश्लेषित किया जाता है। इस प्रयोग के परिणामों ने स्पष्ट रूप से जीवनवाद को बदनाम कर दिया, यह सिद्धांत जीवित जीवों के रसायन मूल रूप से निर्जीव पदार्थ से भिन्न होते हैं। और इस प्रकार कार्बनिक रसायन विज्ञान के विकास के लिए यह अंतर्दृष्टि महत्वपूर्ण रूप में थी। और उनकी खोज ने वोहलर को जोंस जैकब बर्जेलियस को विजयी रूप से लिखने के लिए प्रेरित किया है।

मैं आपको यह बता दूं कि इंसान या कुत्ते के उपयोग के बिना किडनी के यूरिया बना सकता हूं और इस प्रकार अमोनियम साइनेट यूरिया के रूप में है।

वास्तव में, उनका दूसरा वाक्य गलत था। अमोनियम साइनेट [NH4]+[OCN]− और यूरिया CO(NH2)2 समान अनुभवजन्य सूत्र CON2H4, वाले दो भिन्न रसायन के रूप में होते है, जो मानक स्थितियों के अनुसार यूरिया के पक्ष में रासायनिक संतुलन में होते है।[53] और इस प्रकार यदि अपनी खोज के साथ वोहलर ने कार्बनिक रसायन विज्ञान के अग्रदूतों में एक स्थान प्राप्त किया है।

ऐतिहासिक तैयारी

यूरिया को पहली बार 18 वीं शताब्दी की शुरुआत में मूत्र के वाष्पीकरण से हर्मन बोरहावे द्वारा देखा गया था। 1773 में, हिलैरे रूले ने मानव मूत्र से यूरिया युक्त क्रिस्टल को वाष्पित करके प्राप्त किया और इसे क्रमिक निस्पंदन में अल्कोहल के साथ उपचारित करके प्राप्त किया।[54] इस विधि को कार्ल विल्हेम शेहेल की खोज से सहायता मिली थी कि केंद्रित नाइट्रिक एसिड द्वारा मूत्र का इलाज किया गया जिससे क्रिस्टल अवक्षेपित होता है और इस प्रकार एंटोनी फ्रांकोइस कॉम्टे डे फोरक्रॉय और लुई निकोलस वाउक्वेलिन ने 1799 में खोज की कि नाइट्रेटेड क्रिस्टल रूले के पदार्थ के समान थे और उन्होंने यूरिया शब्द का आविष्कार किया।[55][56] बर्जेलियस ने इसके शोधन में और सुधार किए[57] और अंत में विलियम प्राउट, 1817 में, शुद्ध पदार्थ की रासायनिक संरचना को प्राप्त करने और निर्धारित करने में सफल रहे।[58] विकसित प्रक्रिया में, मूत्र में प्रबल नाइट्रिक अम्ल मिलाकर यूरिया नाइट्रेट के रूप में अवक्षेपित किया गया और इस प्रकार परिणामी क्रिस्टल को शुद्ध करने के लिए उन्हें चारकोल के साथ उबलते पानी में घोलकर फ़िल्टर किया गया। और ठंडा होने के बाद यूरिया नाइट्रेट के शुद्ध क्रिस्टल बनते हैं और इस प्रकार नाइट्रेट से यूरिया को फिर से बनाने के लिए क्रिस्टल को गर्म पानी में घोलकर बेरियम कार्बोनेट मिलाया जाता है। फिर पानी को वाष्पित किया जाता है और यूरिया निकालने के लिए निर्जल अल्कोहल मिलाया जाता है। यह घोल निकल जाता है और शुद्ध यूरिया छोड़कर वाष्पित हो जाता है।

उत्पादन

यूरिया का उत्पादन औद्योगिक पैमाने पर होता है, 2012 में, दुनिया भर में उत्पादन क्षमता इसकी लगभग 184 मिलियन टन थी।[59]

औद्योगिक उत्पादन

2020 में, दुनिया भर में उत्पादन क्षमता लगभग 180 मिलियन टन थी।

उद्योग में उपयोग के लिए सिंथेटिक अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड से यूरिया का उत्पादन किया जाता है। चूंकि गर्मी उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोकार्बन जलाने के उप-उत्पाद के रूप में अमोनिया निर्माण प्रक्रिया के समय बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है और इस प्रकार मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस और पेट्रोलियम डेरिवेटिव या कोयला के रूप में यूरिया उत्पादन संयंत्र लगभग निरंतर उस साइट के निकट स्थित होते हैं जहां अमोनिया का निर्माण होता है।

संश्लेषण

1922 में पेटेंट की गई मूल प्रक्रिया को इसके खोजकर्ता कार्ल बॉश और विल्हेम मीज़र के नाम पर बॉश-मीज़र यूरिया प्रक्रिया कहा जाता है।[60] प्रक्रिया में अभिकारकों के अधूरे रूपांतरण के साथ दो मुख्य संतुलन प्रतिक्रियाएँ होती हैं। पहला कार्बामेट निर्माण है और इस प्रकार इसमें उच्च तापमान पर गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) के साथ तरल अमोनिया की तेजी से उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया और अमोनियम कार्बामेट बनाने के लिए उच्च तापमान पर ([NH4]+[NH2COO]−) बनाने के लिए दबाव होता है:[8]

2 NH3 + CO2 ⇌ [NH4]+[NH2COO]−     (ΔH = −117 kJ/mol 110 atm और 160 °C पर)[8][61]

दूसरा यूरिया रूपांतरण है: यूरिया और पानी में अमोनियम कार्बामेट का धीमा एंडोथर्मिक अपघटन के रूप में होता है

[NH4]+[NH2COO]− ⇌ CO(NH2)2 + H2O     (ΔH = +15.5 kJ/mol 160-180 °C)[8][61]
NH3 और CO2 का यूरिया में समग्र रूपांतरण ऊष्माक्षेपी के रूप में है, पहली प्रतिक्रिया से दूसरी प्रतिक्रिया को चलाने वाली प्रतिक्रिया गर्मी के साथ होती है और इस प्रकार यूरिया निर्माण उच्च तापमान के पक्ष में स्थितियां कार्बामेट गठन संतुलन पर प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। और प्रक्रिया की स्थिति एक समझौता करती है, दूसरे के लिए आवश्यक 190 डिग्री सेल्सियस के आसपास उच्च तापमान की पहली प्रतिक्रिया पर होने वाले दुष्प्रभाव की भरपाई करके की जाती है और इस प्रकार उच्च दबाव 140-175 बार में प्रक्रिया का संचालन करके की जाती है, जो पहली प्रतिक्रिया का समर्थन करता है। चूँकि इस दबाव में गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड को संपीड़ित करना आवश्यक होता है, अमोनिया अमोनिया उत्पादन संयंत्र से तरल रूप में उपलब्ध होता है, जिसे आर्थिक रूप से प्रणाली में पंप किया जा सकता है। धीमी यूरिया निर्माण प्रतिक्रिया समय को संतुलन तक पहुंचने की अनुमति देने के लिए एक बड़ी प्रतिक्रिया स्थान की आवश्यकता होती है, इसलिए एक बड़े यूरिया संयंत्र में संश्लेषण परमाणु भट्टी एक बड़े दबाव वाले पोत के रूप में होता है।

पारंपरिक पुनर्चक्रण प्रक्रिया

यूरिया रूपांतरण अधूरा है, यूरिया को अमोनियम कार्बामेट सहित अपरिवर्तित अभिकारकों से भिन्न किया जाना चाहिए। विभिन्न वाणिज्यिक यूरिया प्रक्रियाओं की विशेषता उन स्थितियों से होती है जिनके अनुसार यूरिया बनता है और जिस तरह से अपरिवर्तित अभिकारकों को आगे संसाधित किया जाता है। यूरिया संयंत्रों के माध्यम से प्रत्यक्ष रूप से अभिकारक रिकवरी रीसाइक्लिंग में पहला कदम वायुमंडलीय दबाव को कम करके कार्बामेट को वापस अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड में विघटित करने के लिए किया गया था। मूल रूप से, क्योंकि अमोनिया को रीसायकल करने के लिए अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड को फिर से कंप्रेस करना आर्थिक रूप में आसान नहीं था और इस प्रकार कम से कम अन्य उत्पादों जैसे अमोनियम नाइट्रेट या अमोनियम सल्फेट के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड सामान्यतः बर्बाद हो जाता है और इस प्रकार बाद की प्रक्रिया ने अप्रयुक्त अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड के पुनर्चक्रण को व्यावहारिक बना दिया। यह 1940 से 1960 के दशक में विकसित कुल रीसायकल प्रक्रिया द्वारा पूरा किया गया था और अब इसे पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया कहा जाता है। यह पहले 18-25 बार और फिर 2-5 बार चरणों में प्रतिक्रिया समाधान को डिप्रेसराइज करके आगे बढ़ता है और इसे प्रत्येक चरण में भाप से गर्म कार्बामेट डीकंपोजर के माध्यम से पारित करता है और फिर गिरने वाली फिल्म कार्बामेट कंडेनसर और कार्बामेट समाधान को वापस यूरिया प्रतिक्रिया पोत में पंप करना परिणामी कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया को फिर से पुनर्संयोजित करता है।[8]

स्ट्रिपिंग रीसायकल प्रक्रिया

अभिकारक को पुनर्प्राप्त करने और पुन: उपयोग करने के लिए पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया को अधिक सीमा तक एक स्ट्रिपिंग (रसायन विज्ञान) प्रक्रिया द्वारा दबा दिया गया है, जिसे 1960 के दशक की शुरुआत में नीदरलैंड में स्टैमीकार्बन द्वारा विकसित किया गया था, जो प्रतिक्रिया पोत के पूर्ण दबाव पर या उसके पास संचालित होता है। यह मल्टी-स्टेज रीसायकल योजना की जटिलता को कम करता है और यह कार्बामेट घोल में पुनर्नवीनीकरण पानी की मात्रा को कम करता है, जिसका यूरिया रूपांतरण प्रतिक्रिया में संतुलन पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है और इस प्रकार समग्र संयंत्र दक्षता पर प्रभावी रूप से सभी नए यूरिया संयंत्र स्ट्रिपर का उपयोग करते हैं और कई कुल रीसायकल यूरिया संयंत्र स्ट्रिपिंग प्रक्रिया में परिवर्तित हो जाते है।[8][62]

पारंपरिक रीसायकल प्रक्रियाओं में, कार्बामेट अपघटन को समग्र दबाव को कम करके बढ़ावा दिया जाता है, जो अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों के आंशिक दबाव को कम करता है, जिससे इन गैसों को यूरिया उत्पाद समाधान से भिन्न किया जा सकता है। कार्बामेट अपघटन को बढ़ावा देने के लिए मात्र एक अभिकारक के आंशिक दबाव को दबाकर समग्र दबाव को कम करके बिना स्ट्रिपिंग प्रक्रिया एक समान प्रभाव प्राप्त करती है और इस प्रकार इसमें अमोनिया के साथ सीधे यूरिया संश्लेषण परमाणु भट्टी में कार्बन डाइऑक्साइड गैस डालने के अतिरिक्त पारंपरिक प्रक्रिया में होता है, स्ट्रिपिंग प्रक्रिया पहले स्ट्रिपर के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को रूट करती है। स्ट्रिपर एक कार्बामेट डीकंपोजर के रूप में होता है, जो बड़ी मात्रा में गैस-तरल संपर्क प्रदान करता है। यह मुक्त अमोनिया को बाहर निकालता है और तरल सतह पर इसके आंशिक दबाव को कम करता है तथा इसे सीधे कार्बामेट कंडेनसर पूर्ण प्रणाली दबाव में भी ले जाता है। वहां से पुनर्गठित अमोनियम कार्बामेट शराब को यूरिया उत्पादन परमाणु भट्टी में भेजा जाता है। यह पारंपरिक रीसायकल प्रक्रिया के मध्यम-दबाव चरण को समाप्त करता है।[8][62]

साइड रिएक्शन

अशुद्धता उत्पन्न करने वाली तीन मुख्य पक्ष प्रतिक्रियाएं सामान्य रूप में होती है और वे यूरिया को विघटित करती हैं।

यूरिया रूपांतरण प्रतिक्रिया धीमी है। संश्लेषण संयंत्र के सबसे गर्म चरणों में यूरिया वापस अमोनियम कार्बामेट में हाइड्रोलाइज करता है, विशेष रूप से स्ट्रिपर में उल्टा हो जाता हैं। इसलिए इन प्रक्रिया के सफल चरणों में रहने का समय कम करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है और वे कम से कम जब तक तापमान उस बिंदु तक कम न हो जाए जहां प्रत्यावर्तन प्रतिक्रिया बहुत धीमी हो जाती है।

दो प्रतिक्रियाएँ अशुद्धियाँ उत्पन्न करती हैं। यूरिया के दो अणुओं के संयोग से अमोनिया के एक अणु की क्षति होने पर बाइयूरेट बनता है।

2 NH2CONH2 → NH2CONHCONH2 + NH3

सामान्यतः इस प्रतिक्रिया को संश्लेषण परमाणु भट्टी में अमोनिया की अधिकता बनाए रखने से दबा दिया जाता है, लेकिन स्ट्रिपर के बाद यह तब तक होता है जब तक तापमान कम नहीं हो जाता है। यूरिया उर्वरक में बाइयूरेट अवांछनीय रूप में होता है क्योंकि यह फसली पौधों के लिए विषैला होता है, चूंकि किस सीमा तक यह फसल की प्रकृति और यूरिया के प्रयोग की विधि पर निर्भर करता है।[63] लेकिन यह कभी-कभी नाइट्रोजन स्रोत के रूप में वांछनीय होता है जब इसे पशु आहार के रूप में उपयोग किया जाता है।

आइसोसायनिक एसिड HNCO और अमोनिया NH3 अमोनियम साइनेट [NH4]+[OCN]− के थर्मल अपघटन से उत्पन्न परिणाम के रूप में होता है, जो यूरिया के साथ रासायनिक संतुलन के रूप में होता है

CO(NH2)2 → [NH4]+[OCN]− → HNCO + NH3

यह प्रतिक्रिया तब सबसे खराब होती है जब यूरिया के घोल को कम दबाव पर गर्म किया जाता है और इस प्रकार यह तब होता है जब घोल को प्रिलिंग या दानेदार बनाने के लिए केंद्रित किया जाता है, जैसा निचे दिखाया गया है और प्रतिक्रिया उत्पाद ज्यादातर ऊपरी वाष्पों में वाष्पशील हो जाते हैं, जब ये फिर से यूरिया बनाने के लिए संघनित होते हैं तो प्रक्रिया को संघनित करते हैं।

संक्षारण

अमोनियम कार्बामेट समाधान धातु निर्माण सामग्री के लिए अत्यधिक संक्षारक होते हैं, यहां तक ​​कि स्टेनलेस स्टील के और भी प्रतिरोधी रूपों के लिए भी विशेष रूप से स्ट्रिपर जैसे पौधे के सबसे गर्म भागो में होते है। ऐतिहासिक रूप से संक्षारण को कम किया गया है, चूँकि उजागर स्टेनलेस स्टील सतहों पर एक निष्क्रियता (रसायन विज्ञान) ऑक्साइड परत को स्थापित करने और बनाए रखने के लिए संयंत्र में थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन हवा के रूप में निरंतर इंजेक्शन द्वारा ऐतिहासिक रूप से संक्षारण को समाप्त नहीं किया गया है। चूंकि अमोनिया संश्लेषण गैस से कार्बन डाइऑक्साइड क्षेत्र पुनर्प्राप्त किया जाता है, इसमें हाइड्रोजन के निशान होते हैं जो संचय करने की अनुमति देने पर विस्फोटक मिश्रण बनाने के लिए निष्क्रिय हवा के साथ मिल सकते हैं।

1990 के दशक में विशेष डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स और 2000 के दशक में ज़िरकोनियम या ज़िरकोनियम क्लैड टाइटेनियम ट्यूबिंग प्रस्तुत किए गए, जैसे डीपी28डब्ल्यू, टोयो इंजीनियरिंग और सुमितोमो धातु उद्योग द्वारा संयुक्त रूप से विकसित किए गए [64] और सफुरेक्स, संयुक्त रूप से स्टैमीकार्बन और सैंडविक (स्वीडन) द्वारा विकसित किया गया।[65][66] ये मैन्युफैक्चरर्स को पैसिवेशन ऑक्सीजन की आवश्यकता को कम करने के लिए अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री के रूप में पेश की गई है

सिपेम अब या तो ज़िरकोनियम स्ट्रिपर ट्यूब, या टाइटेनियम बॉडी सस्ता लेकिन कम कटाव-प्रतिरोधी और एक धातुकर्म बंधुआ आंतरिक जिरकोनियम अस्तर के साथ बाइमेटेलिक ट्यूब का उपयोग करता है। इन ट्यूबों को यूएसए द्वारा इसकी ओमेगाबॉन्ड प्रौद्योगिक का उपयोग करके बनाया गया है।[67]

खत्म करना

यूरिया का उत्पादन ठोस रूपों में किया जा सकता है, छर्रों या क्रिस्टल विलयन के रूप में इसका उपयोग किया जा सकता है।

ठोस रूप

उर्वरक के रूप में इसके मुख्य उपयोग के लिए यूरिया को ज्यादातर ठोस रूप में या तो प्रिल या दानों के रूप में बेचा जाता है। प्रिल्स जमी हुई बूंदें हैं जिनका उत्पादन संतोषजनक यूरिया दानेदार बनाने की प्रक्रिया से पहले होता है। प्रिल्स को दानों की तुलना में अधिक सस्ते में उत्पादित किया जा सकता है, लेकिन लगभग 2.1 मिमी व्यास तक के सीमित आकार के प्रिल्स उनकी कम क्रशिंग ताकत और बल्क स्टोरेज और हैंडलिंग के समय प्रिल्स की केकिंग या क्रशिंग उन्हें ग्रैन्यूल्स से कमतर बनाते हैं। परतों के उत्तरवर्तन में तरल यूरिया का छिड़काव करके यूरिया के बीज के कणों पर एक्रीशन द्वारा दानों का उत्पादन किया जाता है। क्रशिंग ताकत बढ़ाने और केकिंग को दबाने के लिए दोनों प्रिल और ग्रैन्यूल के उत्पादन के समय फॉर्मल्डेहाइड जोड़ा जाता है और इस प्रकार आकार देने की अन्य प्रद्यौगिकीय जैसे पेस्टिलाइज़ेशन एक समान आकार की तरल बूंदों को ठंडा करने वाले कन्वेयर बेल्ट पर जमा करके भी उपयोग किया जाता है[68]

आधुनिक उर्वरक उद्योग की शुरुआत के बाद से फॉस्फेट जैसे अन्य घटकों के साथ नाइट्रोजन युक्त उच्च गुणवत्ता वाले यौगिक उर्वरकों का नियमित रूप से उत्पादन किया जाता रहा है, लेकिन यूरिया के कम गलनांक और हाइग्रोस्कोपिक प्रकृति के कारण इसे उसी तरह से लागू करने का साहस करता है। यूरिया को अपने दम पर दानेदार बनाने की प्रद्यौगिकीय के रूप में है।[69] लेकिन 1970 के दशक के अंत में तीन कंपनियों ने द्रवित कणिकायन विकसित करना प्रारंभ किया।[70][71][72][73][74]

तरल रूप

पानी में यूरिया और अमोनियम नाइट्रेट के घोल (यूएएन) का उपयोग सामान्यता तरल उर्वरक के रूप में किया जाता है। मिश्रण में, अमोनियम नाइट्रेट और यूरिया की संयुक्त घुलनशीलता अकेले घटक की तुलना में इतनी अधिक होती है कि यह ठोस अमोनियम नाइट्रेट (33.5%) की कुल नाइट्रोजन सामग्री (32%) के साथ एक स्थिर समाधान देता है, चूँकि निश्चित रूप से नहीं , यूरिया का ही (46%) यूएएन विस्फोट के खतरे के बिना अमोनियम नाइट्रेट के उपयोग की अनुमति देता है। यूएएन में अमेरिका में तरल उर्वरकों का 80% भाग है।[75][76]

प्रयोगशाला की तैयारी

अधिक सामान्य अर्थों में प्राथमिक या द्वितीयक अमाइन के साथ एक विषैली गैस की प्रतिक्रिया से प्रयोगशाला में यूरिया का उपयोग किया जा सकता है

COCl2 + 4 RNH2 → (RNH)2CO + 2 [RNH3]+Cl−

ये प्रतिक्रियाएं एक आइसोसायनेट मध्यवर्ती के माध्यम से आगे बढ़ती हैं। आइसोसाइनेट के साथ प्राथमिक या द्वितीयक अमाइन की प्रतिक्रिया से गैर-सममित यूरिया का उपयोग किया जा सकता है।

अमोनियम साइनेट को 60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके भी यूरिया का उत्पादन किया जा सकता है।

[NH4]+[OCN]− → (NH2)2CO

यह भी देखें

संदर्भ

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  2. ↑ 2.0 2.1 Yalkowsky, Samuel H.; He, Yan; Jain, Parijat (19 April 2016). Handbook of Aqueous Solubility Data. ISBN 9781439802465.
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