ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Карбонат аммония представляет собой мелкокристаллическое вещество белого цвета (рис. 1), которое разлагается уже при комнатной температуре при длительном хранении.
В виде раствора он несколько более устойчив к нагреванию. Хорошо растворяется в воде (гидролизуется по аниону), образует сильнощелочной раствор. Кристаллогидратов не имеет.
Рис. 1. Карбонат аммония. Внешний вид.
Основные характеристики карбоната аммония приведены в таблице ниже:
Выделение карбоната аммония в качестве самостоятельного вещества было осуществлено из роговых образований кожи человека и животных (волосы, ногти, рога и т.д.), которые содержат в своем составе азот, путем дистилляции при воздействии высоких температур.
В настоящее время основным способом получения карбоната аммония является нагревание хлористого аммония.
Карбонат аммония - средняя соль, образованная слабым основанием - гидроксидом аммония (NH 4 OH) и слабой кислотой - угольной (H 2 CO 3). В водном растворе он гидролизуется по анионуи катиону. Характер среды - нейтральный. Уравнение гидролиза выглядит следующим образом:
(NH 4) 2 CO 3 ↔ 2NH 4 + + CO 3 2- (диссоциация соли);
CO 3 2- + HOH ↔ HCO 3 — + OH — (гидролиз по аниону);
NH 4 + + HOH↔NH 4 OH + H + (гидролиз по катиону);
2NH 4 + + CO 3 2- + HOH ↔ HCO 3 — + NH 4 OH (ионное уравнение)
(NH 4) 2 CO 3 + HOH ↔ NH 4 CO 3 + NH 4 OH (молекулярное уравнение).
Карбонат аммония относится к классу неорганических солей. Он способен взаимодействовать:
(NH 4) 2 CO 3 + H 2 SO 4 = (NH 4) 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.
(NH 4) 2 CO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + 2NH 3 + 2H 2 O.
(NH 4) 2 CO 3 +СaCl 2 = CaCO 3 ↓ + 2NH 4 Cl.
(NH 4) 2 CO 3 = CO 2 + 2NH 3 + H 2 O.
Карбонат аммония используется в пищевой промышленности в качестве добавки к пище Е503, которая выступает в роли заменителя дрожжей и соды. Кроме этого его используют в фармации и при производстве косметических средств.
ПРИМЕР 1
Карбонаты аммония Е-503 широко применяется как разрыхлители теста при изготовлении выпечки.
Гидрокарбонат аммония применяет применяется вместо (или совместно) соды или дрожжей в кондитерской промышленности и хлебопечении.
В изначальном состоянии Е-503 является токсичным веществом из-за выделяющегося аммиака, однако при соблюдении технологии приготовления пищевых продуктов, под воздействием высоких температур, распадается на безвредные компоненты. В готовых, термически обработанных продуктах не встречается. Добавку можно считать вредной для здоровья человека лишь в исходном состоянии.
В некоторых странах карбонат аммония издавна используется для выпечки некоторых видов печенья. Например, при выпечке исландского воздушного печенья.
На сегодняшний день Е-503 синтезируется из химических соединений.
В случае применения карбонатов аммония на упаковке часто пишут просто "соли аммония".
Карбонаты аммония это бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Очень неустойчивы, так как уже при комнатной температуре выделяет аммиак, превращаясь в бикарбонат аммония NH 4 HCO 3 . При температуре, выше 60 °C быстро распадается на NH 3 , CO 2 (Оксид углерода(IV)) и H 2 O.
Применение: В пищевой промышленности добавка Е-503 обычно используется как заменитель соды и дрожжей в хлебопечении и кондитерской отрасли (печенье , торты, шоколадные изделия, бублики, хлебобулочные изделия). Кроме этого, карбонат аммония применяется в фармацевтике при производстве сиропов от кашля, нашатырного спирта. Многие косметические фирмы указывают в составе декоративной косметики карбонат аммония , играющий роль стабилизатора яркости цвета. Часто добавку Е-503 используют при изготовлении вина, как ускоритель ферментации в процессе производства вин. Кроме того, вещество добавляют в состав огнетушащих составов.
В кулинарии используется большое количество натуральных и химических пищевых добавок, предназначенных для улучшения вкуса продуктов, а также для сокращения время приготовления пищи. К таким добавкам относится и аммоний углекислый (пищевая добавка Е-503), который широко используется при изготовлении кондитерских изделий из теста.
Аммоний углекислый или карбонат аммония представляет собой бесцветный кристаллический продукт, растворимый в воде. Плотные, твердые солевые комочки распадаются на рассыпчатые мелкие кусочки. При высокой температуре разлагается на составляющие. Это вещество используют в качестве разрыхлителя теста, как аналог дрожжам. Добавляют в муку при выпечке пирогов, кексов, печенья, бубликов, булочек и пр.
Как используется аммоний углекислый в кулинарии, вред от него есть или нет, а может польза есть? Поговорим об этом:
Применение в кулинарии
Как мы уже упоминали, добавка Е-503 широко применятся пищевой промышленностью, как аналог соды или дрожжей. Аммоний используют в хлебопечении, изготовлении кондитерских изделий, так как значительно ускоряет производственный процесс. Его часто включают в состав пекарского порошка.
В качестве разрыхлителя, эта добавка добавляется к тесту, увеличивая его объем, обеспечивая пористый срез. Все это обеспечивает отличное качество изготовляемого продукта.
Кристаллы мелко разбивают непосредственно перед выпечкой, растворяют в воде, смешивают с мукой. Замешивают тесто, формируют нужные изделия, после чего выпекают. Действует аммоний, как и другие разрыхлители: при смешивании с водой и мукой выделяет аммиак и углекислый газ, разрыхляющие тесто. Готовые изделия получаются очень вкусными, нежными, красивыми.
Кроме того, эту добавку используют в фармацевтике при изготовлении некоторых препаратов, например, сиропов от кашля. Довольно часто добавку используют в промышленном виноделии для ускорения ферментации винного напитка.
В кулинарии углекислый аммоний используется только очень чистый, который не соприкасался с воздухом. Нужно сказать, что такое взаимодействие дает химическую реакцию, при которой безобидное вещество превращается в двууглекислый аммоний, который запрещено использовать в пищевой промышленности.
Поэтому кристаллический порошок нужно тщательно хранить, используя темные, не пропускающие свет, плотно закрывающиеся стеклянные емкости. Либо можно использовать жестяные банки, выложенные изнутри бумагой, имеющие герметические крышки. Допускается хранение в герметичных пакетах из плотной бумаги. Никакая другая посуда (Глиняная, керамическая, фаянсовая) для хранения не подходит.
Опасен ли аммоний углекислый? Вред есть?
Еще совсем недавно эту пищевую добавку синтезировали при помощи дистилляции при высокотемпературном режиме из натурального азотистого сырья, например, из рогов, копыт, шерсти скота. В настоящее время ее изготавливают в промышленных масштабах из смеси аммония хлористого, который проходит процедуру нагревания, либо получают путем взаимодействия между собой углекислого газа с аммиаком и водой, при условии очень быстрого охлаждения смеси.
Многие опасаются использовать в кулинарии аммоний углекислый, а также употреблять продукты, при приготовлении которых он был использован. Это обусловлено тем фактом, что вещество выделяет углекислый газ и аммиак, что может нанести вред здоровью.
Однако, как говорят эксперты, под воздействием высоких температур при выпечке, углекислый газ и аммиак улетучиваются, распадаются на безвредные компоненты. В частности, в готовом продукте от вредного изначально соединения остается только вода. Поэтому вредным считают лишь аммоний углекислый в чистом виде.
Нужно отметить, что добавка E 503 разрешена в большинстве стран. В частности, государственная организация Великобритании (FSA), занимающаяся пищевыми стандартами признала эту добавку безвредной для здоровья человека. Поэтому ее разрешено использовать при промышленном производстве кондитерских изделий. Например, аммоний углекислый добавляют к тесту при приготовлении исландского воздушного печенья.
Тем не менее, в некоторых странах эту добавку все же не используют. Поэтому, если вы тоже опасаетесь ее применять, используйте в качестве разрыхлителя соду или хлебопекарные дрожжи. При покупке готовых кондитерских изделий внимательно смотрите список ингредиентов, указанный на упаковке. Там часто обозначают этот компонент как E 503 или просто пишут -
"соли аммония".
Класс химических соединений, в состав которых входит катион металла или катион аммония, соединенный с анионом в виде кислотного остатка, имеет общее название — соли. Они делятся на нормальные (или средние), кислые, основные, двойные, гидратные (кристаллогидраты), комплексные.
Для нормальных (или средних) солей характерно полное замещение катионов водорода в молекуле кислоты на катион металла или аммония, например: Na2SO4 или карбонат кальция CaCO3.
Если в молекуле кислоты катионы водорода замещены на катион частично, то такие соли называются кислыми, например, гидрокарбонат аммония NH4HCO3 или гидрокарбонат натрия NaHCO3.
Если в молекуле основания произошло не полное, а частичное замещение гидроксильной группы на кислотный остаток, то образовавшиеся соли называют основными, например, дигидроксокарбонат меди (CuOH)2CO3.
В формуле присутствуют два разных катиона, например, алюминия и калия в KAl(SO4)2 . 12 H2O.
В формуле смешанных солей содержатся два различных аниона, например, хлорная известь CaCl(OCl).
В состав молекул гидратных солей входит вода кристаллизационная, например, медный купорос (синий) CuSO4.5 H2O.
Молекулы комплексных солей состоят из комплексного катиона или комплексного аниона, например, хлорид тетраамминцинка(II) [(Zn(NH3)4)]Cl2.
Как образуются названия солей?
В названиях солей присутствует два слова. Первое — название аниона, которое стоит в именительном падеже. Второе слово (в родительном падеже) образовано от названия катиона. Например: сульфат натрия Na2SO4, сульфат железа (II) FeSO4, сульфат железа (III) Fe2(SO4)3, карбонат кальция CaCO3, CuCl2. В названии кислых солей перед названием аниона записывается приставка «гидро-» или приставка «би-», если в молекуле остался один незамещенный катион водорода. Если таких катионов водорода осталось два, то перед названием аниона записывается приставка «дигидро-». Примеры: гидрокарбонат (или бикарбонат) натрия NaHCO3 (эта соль имеет также название питьевая сода), дигидрофосфат натрия NaH2PO4.
Гидрокарбонат аммония. Формула
В формулу кислой соли угольной кислоты NH4HCO3, в которой катионом является аммоний, входит также анион HCO3-, образованный частичным замещением в молекуле этой кислоты катионов водорода на положительно заряженный ион аммония. То есть молекула данной кислой соли состоит из одного катиона аммоний NH4+, связанного с одним анионом, имеющим называние гидрокарбонат HCO3-. Брутто-формула по системе Хилла записывается как: CH5NO3. Молекулярная масса вещества составляет 79,06 а. е. м.
Свойства
Гидрокарбонат аммония представляет собой неорганическое соединение, по внешнему виду — это бесцветные кристаллы с ромбической решеткой. Плотность составляет 1,586 г/см3 (при 20 °С). Давление паров растет: от 59 мм. рт. ст. (при 25,4 °С) до 278 мм. рт. ст. (при 45 °С).
Гидрокарбонат аммония не растворяется в этиловом спирте и ацетоне. Хорошо растворяется в воде: с повышением температуры растворимость кислой соли растет от 11,9 г/100 г (при 0 °С) до 36,6 г/100 г (при 40 °С).
Гидрокарбонат аммония разлагается с выделением CO2 уже при 20 °С. При температуре 36—70 °С соль разлагается в водных растворах. В результате выделяется аммиак, образуется вода и углекислый газ: NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O.
Вследствие гидролиза водный раствор имеет слабощелочную реакцию. При добавлении концентрированного образуется нормальная соль: NH4HCO3 + NH3 → (NH4)2CO3.
Под действием кислот и щелочей происходит разрушение кислой соли по NH4HCO3 + HCl → NH4Cl + CO2 + H2O или NH4HCO3 + 2 NaOH → Na2CO3 + NH3 . H2O + H2O.
Гидрокарбонат аммония. Получение
Как и все гидрокарбонаты, кислую соль аммония можно получить в результате длительного пропускания углекислого газа через раствор средней соли аммония: (NH4)2CO3 + CO2 + H2O → 2 NH4HCO3.
При слабом нагревании (30 °С) средней соли происходит ее термическое разложение до кислой соли и аммиака: (NH4)2CO3 → 2 NH4HCO3 + NH3.
Если в воде растворять углекислый газ и аммиак, то также можно получить кислую соль аммония: NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3.
Применение
Гидрокарбонат аммония находит широкое применение в пищевой промышленности: играет роль химического разрыхлителя теста при производстве кондитерских и мучных изделий. Известно, что для подъема пресного теста используется также бикарбонат натрия NaHCO3. Но его применение менее эффективно, так как затягивание замеса или выдержки до момента выпекания приводит к более быстрому удалению образовавшегося в результате реакции с кислотой углекислого газа, а тесто в этом случае не будет пышным и легким.
Бикарбонат аммония используется для выделки кож и при крашении текстильных тканей: в процессе удаления незакрепленного красителя (или зачистки) применяется смесь солей аммония, включающая бикарбонат аммония.
Вещество применяется в сельском хозяйстве в качестве консерванта кормов (замедляются процессы гниения, тем самым повышается сохранность), а также как удобрение под картофель, кормовые и овощные культуры. Используются его свойства по замедлению или прекращению процессов нитрификации почв.
Гидрокарбонат аммония применяется в уранодобывающей, металлургической отраслях промышленности, а также в медицине (при производстве витаминов). В органическом синтезе служит сырьем для производства химических реактивов, например, солей аммония.
Большинство современных продуктов питания имеют на упаковке странные кодировки символом «Е». Некоторых компонентов стоит опасаться, но, по мнению учёных, карбонат аммония является совершенно безвредным для организма человека. Какими свойствами обладает это вещество, как его получают и где применяют? Об этом будет рассказано в данной статье.
Соединение с формулой (NH 4) 2 CO 3 - это не что иное, как соль угольной кислоты. Всем известны её крайне нестабильные свойства, уже в процессе многих реакций она распадается на CO 2 и H 2 O. Видимо, реактиву под названием карбонат аммония они передались по наследству. Пищевая добавка Е503 - это кристаллическое вещество с кубической решёткой. Бесцветные крупинки обладают характерным запахом, обусловленным присутствием катиона NH 4 + . Он придаёт кристаллам аромат аммиака.
Плотность вещества составляет 1,5 г/см 3 . Молярная масса соли - 96,09 грамм/моль. Температура плавления реактива - 58 ⁰C. Соединение хорошо растворяется в воде, но имеет крайнюю неустойчивость. Соль начинает разлагаться при температуре 18-25 ⁰C. В ходе реакции выделяется газообразный аммиак и гидрокарбонат аммония. Это свойство реактива позволяет использовать Е503 в пищевой промышленности. По той же причине хранить его в открытых ёмкостях не стоит, ведь всего за несколько дней соединение полностью улетучится.
Первоначальным сырьём для синтеза аммонийной соли угольной кислоты служили природные продукты, содержащие азот. Для этих целей брали волосяной покров, костные выросты полорогих животных и ногтевые пластины. Под воздействием высоких температур компоненты подвергали дистилляции. Сегодня сложно представить массовое производство реактива из таких ингредиентов. Современный синтез предполагает простоту процесса и его дешевизну. Для этого используют обратную разложению реакцию, смешивая газ NH 3 , двуокись углерода и водяные пары. Обязательным условием этого метода является быстрое охлаждение. Есть и альтернативный способ промышленного синтеза вещества под названием карбонат аммония. Получение пищевой добавки проходит путём пропускания углекислого газа через водные растворы аммиака.
Как уже было описано выше, углекислому аммонию присуща нестабильность. Это соединение способно разлагаться при воздействии температур с образованием различных реагентов. Так, продуктами полного термического распада станут аммиак, углекислый газ и вода, происходит это при нагревании соли до 58 ⁰C. При комнатной температуре возможно образование карбамата NH 2 COONH 4 или гидрокарбоната NH 4 HCO 3 аммония. С солями Е503 вступает в реакции обмена или образует комплексные соединения.
Продуктами взаимодействия со щелочами станут углекислые соли и водный раствор аммиака, обладающий характерным резким запахом. В обиходе его именуют нашатырным спиртом. Эта реакция является качественной для определения иона NH 4 + в соединении под названием карбонат аммония. Взаимодействие с кислотой протекает бурно. При этом происходит реакция обмена, и получается новая соль и H 2 CO 3 , которая тут же распадается на двуокись углерода и воду. Выделение CO 2 сопровождается вскипанием раствора.
Существует множество красивых опытов, способных впечатлить юных химиков. Именно этим чаще всего пользуются учителя, чтобы сделать столь «скучную» науку максимально привлекательной для подрастающего поколения. Для проведения опыта используются следующие компоненты: карбонат аммония, нашатырный спирт, концентрированная соляная кислота.
В качестве сосуда берётся плоскодонная коническая колба. На её дно помещают небольшое количество (NH 4) 2 CO 3 . К сухой соли добавляют 5-10 мл водного раствора аммиака. Следующий реагент - хлороводородная кислота, её должно быть в избытке. В химическом сосуде одновременно протекают две бурные реакции. Выделяется плотный белый дым хлорида аммония, а образующийся вследствие нейтрализации кислоты с солью CO 2 активно выталкивает его из колбы. На лабораторном столе наблюдается настоящий химический фонтан.
Из-за лёгкого разложения на газообразные компоненты карбонат аммония нашёл применение в изготовлении кондитерских изделий. Его используют как разрыхлитель теста и заменитель живых дрожжей. В отличие от пищевой соды, которая в больших количествах оставляет неприятный привкус и «хруст» на зубах, данный компонент не требует строгой дозировки.
Газообразные продукты распада углекислого аммония придают пористость тесту в процессе выпечки. Изделия с использованием пищевой добавки Е503 в рецептуре длительно сохраняют свою свежесть и объем. Вещество входит в состав тортов, печенья, булочек и может быть использовано в питании детей. Его вводят в тесто прямо перед выпечкой, чтобы избежать улетучивания газов, которые необходимы для подъёма.
Как и другие «ешки», карбонат аммония оброс неправдоподобными байками о вреде для организма человека. Его прочно связывают с токсичностью газообразного аммиака, выделяемого в ходе термического разрушения пищевой добавки. На самом деле это соединение настолько летуче, что практически сразу покидает выпечку. Углекислый газ не опасен, как и вода, которая является конечным продуктом реакции разложения Е503.
Гипотезу о накоплении аммиака опровергли учёные Великобританского органа сертификации (FSA), пользующиеся заслуженным уважением по всему миру. Работа с порошкообразным реактивом под названием углекислый аммоний способна нанести вред человеку. При взаимодействии с кожными покровами Е503 вызывает раздражение, зуд, местные реакции в виде крапивницы и сыпи. Вдыхание паров аммиака, который выделяется уже при комнатной температуре, способно привести к отравлению, спазмам бронхов, слезотечению и поражению слизистых оболочек. Для проведения работ рекомендуется защитить кожные покровы и органы дыхания, использовать специальные очки.
Помимо приготовления сдобы, углекислый аммоний применяется для синтеза нашатырного спирта и других азотсодержащих солей. Его используют при промышленной очистке газов от сероводорода. Ускорить ферментацию вина также помогает данное соединение. Фармацевты готовят на основе реактива лекарственные средства от кашля, отравлений и сердечной недостаточности. В косметологии карбонат аммония применяется как краситель и стабилизатор водородного показателя.
