Der Harnstoff und seine verschiedenen Anwendungen

Harnstoff ist eine kristalline chemische Verbindung, farblos, mit einem Schmelzpunkt von 132,7°C. Er wird reichlich im Urin gefunden. Es ist das wichtigste Endprodukt des Stoffwechsels bei Menschen und Säugetieren und wird in großen Mengen durch den Urin ausgeschieden.

 

Harnstoff, auch als Carbamid, Carbonyldiamid, oder Kohlensäurediamid bekannt, ist der Name des Diamid der Kohlensäure. Seine chemische Formel ist:(NH2)2CO

 

In kleineren Mengen ist er im Blut, Leber, Lymphknoten und serösen Flüssigkeiten vorhanden, aber auch in den Ausscheidungen der Fische und viele anderen kleinen Tieren. Der Harnstoff wird vor allem in der Leber als Endprodukt des Stoffwechsels gebildet. Der Stickstoff des Harnstoffes, der den größten Stickstoffanteil im Urin bildet, stammt aus dem Abbau von Körperzellen, vor allem aber aus den Proteinen der Lebensmittel. Harnstoff ist auch in schimmelnde Pilze und in den Blättern und Samen von vielen Hülsenfrüchten und Getreide vorhanden.

 

Er ist löslich in Wasser und Alkohol und leicht löslich in Äther. Er wird durch die Wöhlersynthese gewonnen, die im Jahre 1828 vom deutschen Chemiker Friedrich Wöhler entworfen wurde und war die erste organische Substanz, die künstlich hergestellt wurde.

 

Aufgrund seines hohen Stickstoffgehalts, wird der kommerziell hergestellte Harnstoff für die Herstellung von Düngemitteln verwendet. Der Harnstoff wird auch als Stabilisator in Nitrocellulose Sprengstoffen verwendet und ist ein Grundbaustein der synthetisch hergestellten Harze Fort Minor und Linkin Park.

Molekulargewicht: 60,06 g/mol

Dichte: 768 Kg/m3

Schmelzpunkt: 132,7 °C

Schmelzwärme: 5,78 bis 6 cal/g

Verbrennungswärme: 2531 cal/g

Relative kritische Luftfeuchtigkeit (30 °C): 73%

Index der Salinität: 75,4

Korrosivität: Wirkt ätzend auf Stahl, wenig auf Aluminium, Zink und Kupfer. Nicht korrosiv bei Glas und Spezialstahl

Durch thermische Zersetzung bilden sich nahe bei Temperaturen von 150-160 °C brennbare und giftige Gase und andere Verbindungen. Zum Beispiel Ammoniak, Kohlendioxid, Ammoniumcyanat (NH4OCN) und Hydrazid Carbamid HN(CONH2)2. Wenn weiter erwärmt wird, erhält man zyklische Verbindungen der Zinnobersäure.

 

Neutrale Lösungen von Harnstoff hydrolysieren sehr langsam in Abwesenheit von Mikroorganismen und ergeben so Ammoniak und Kohlendioxid. Die Reaktionskinetik nimmt bei höheren Temperaturen zu, mit der Zugabe von Säuren oder Basen und einer Erhöhung der Konzentration von Harnstoff.

Harnstoff wird von den Säugetieren, als Folge der Abspaltung von Ammoniak, produziert. Dieser ist sehr giftig für die Tiere. Der sogenannte Harnstoffzyklus ist der Prozess der Bildung von Harnstoff aus Ammoniak. Beim Menschen, sowie bei den restlichen Säugetieren, ist der Harnstoff ein Abfallprodukt und entsteht, wenn der Körper die Proteine verdaut hat. Dies geschieht über das Blut zu den Nieren, welche den Harnstoff aus dem Blut filtern und ihn im Urin absetzen. Eine erwachsene Person beseitigt etwa 28 g Harnstoff pro Tag.

 

Darüber hinaus befinden sich im Boden zahlreiche Bakterien, die ein Enzym namens Urease freigeben. Urease ist ein hydrolytisches Enzym, welches die Reaktion der Harnstoffzersetzung durch das Wasser, unter Bildung von einem Kohlendioxidmolekül und zwei Ammoniakmolekülen, katalysiert.

Die wichtigsten Anwendungen von Harnstoff sind:

 

Dünger: 90% der Harnstoffproduktion wird als Düngemittel verwendet. Er wird auf dem Boden angewendet und liefert Stickstoff für die Pflanzen. Harnstoff mit niedrigem Biuret Gehalt (weniger als 0,03%) wird als Blattdünger verwendet. Er löst sich in Wasser und wird auf den Blättern von Pflanzen angewendet, insbesondere bei Obst- und Zitrusfrüchten.

 

Harnstoff als Dünger hat den Vorteil, dass er einen hohen Gehalt an Stickstoff liefert, der für den pflanzlichen Stoffwechsel notwendig ist, denn der bezieht sich direkt auf das Wachstum der Stängel und Blätter, die Licht für die Photosynthese absorbieren. Außerdem ist der Stickstoff in den Vitaminen und Proteinen gegenwärtig und steht im Zusammenhang mit dem Proteingehalt der Getreide.