尿素

尿素在温度20℃以下和相对湿度低于70%时，不但不吸湿，尚会使水分蒸发而降低其含水量;当温度超过20℃，相对湿度高于80%时，则开始吸湿，严重时便呈糊状，空气再转干燥时便重新结块，其程度仅次于硝酸铵。尿素水溶液在80℃时，会发生水解和分解反应，分别形成氨基甲酸铵及氨气、二氧化碳，在酸和碱性条件下，尿素遇热时，分解加快。尿素易与直链状碳水化合物结合成晶体状附加化合物;与多种无机化合物分别形成Ca(NO3)2·4CO(NH2)2、NH4Cl·CO(NH2)2、CaSO4 · 4CO(NH2)2、MgSO4 · 4CO (NH2)2 · 3H2O、Mg (NO3) ·4CO(NH2)2·2H2O等多种复盐;易与磷酸一钙生成磷酸尿素、磷酸二钙和水，即Ca(H2PO4)2·H2O+CO(NH2)2→H3PO4·CO(NH2)2+CaHPO4+H2O;与硝酸作用易生成两者结合松弛的硝酸尿素，CO(NH2)2+HNO3→CO(NH2)2·HNO3;能与甲醛结合生成脲甲醛类化合物(尿酸缩胶)，其中甲醛比例高者为尿素树脂，比例低者即为缓释(效)性尿素。

尿素又名脲或碳酰胺，为人和哺乳动物体内蛋白质代谢的一种最终产物，也是动物体排出的一种主要的有机氮化物。纯品为白色颗粒状或针状、棱柱状结晶，混有铁等重金属则呈淡红或黄色。无味无臭，易溶于水、乙醇和苯，难溶于乙醚和氯仿。20℃时100千克水能溶解105千克尿素，溶解时吸热。水溶液呈中性反应。纯品含氮量为46.65%，农用尿素为42%～46%，含少量缩二脲，一般低于2%，通常对作物生长无害;尿素的比重和容重均较小，每立方米肥料重0.65吨。

尿素是一种优质、高效的重要氮肥，第一次世界大战末期德国开始将尿素用作肥料。实践证明，尿素含氮量高且无副成分，在所有作物上都显示了良好的增产效果。20世纪50年代以后，成为各国重点发展的氮肥品种，在1960～1975年的15年中，全球的尿素产量增加了10.5倍，并从70年代开始逐步代替了硝酸铵而成为世界各国施用最多的氮肥品种。尿素施入土壤后，一小部分以酰胺的形态被植物吸收，大部分在脲酶的作用下进行氨化，转化成氨，然后再被植物吸收，分解速度取决于土质、温度与含水量，一般在3～10天，因此尿素的肥效比其他氮肥长，氮素流失也较少。尿素是根外追肥的理想肥料，因为它不含对作物有害成分，呈中性，不灼伤茎叶，吸湿性强，易随水分渗透到叶片中去，迅速被作物吸收。根外追肥使用浓度一般为0.5%～2%。为提高尿素利用效果，除必须正确掌握尿素的性质和施用条件外，还要注意合理施用。
尿素为中性肥料，不含有害成分，水解产物NH+4和HCO-3均可被作物吸收利用，连年施用，对土壤性质一般无不良的影响。适用于各种作物和土壤，其肥效与等氮量的硫酸铵相近;用于缺乏活性铁而易发生硫化氢毒害的“老朽化”水田，效果则优于硫酸铵。尿素施用过量，或缩二脲含量过高，易对作物造成氨和缩二脲的毒害;作物的脲酶活性越高，对尿素和缩二脲的毒害越敏感。
尿素可作反雏动物的补充饲料。工业上尿素是合成脲醛、三聚氰胺-甲醛树脂等的原料。医药上用于制造四环素、苯巴比妥、咖啡因等药物。染料工业用它生产还原棕BR、酞青蓝B等。
尿素以内衬塑料薄膜、外套编织袋包装。应贮于干燥库房，不可与酸类物质共贮混运。尿素的施用方法有基肥、追肥、种肥或根外追肥等。作基、追肥施用时间应较铵态氮肥提早4～5天，而施用量按含氮量相应减少。尿素用作水田基肥，应在灌水前5～7天撒施后立即翻耕，施后不要过早灌水，以减少尿素的直接流失;用作追肥时先将水排至田面，保持浅水层，施肥后马上耘田，并保持2～3天不灌水。尿素作旱地基肥和追肥的施用方法与各种铵态氮肥基本相似。尿素一般不直接作种肥，因施肥带尿素或氨的浓度和pH值高，会导致蛋白质变性而阻碍种子发芽和幼苗生长，甚至使种子丧失发芽能力，对小粒种子危害尤大;但如将尿素先与干细土混匀后施于种子下一定深度，并盖上薄土层后播种;或将尿素侧施在距种子2.5厘米处，则对种子发芽无不良作用。
一般作物的叶吸收利用尿素的速度比根快，尿素作根外追肥比其它氮肥效果好，其原因是：①尿素是中性的有机态氮，不含副成分，一般浓度的喷施溶液对作物茎叶灼伤性很小。②电离度很少，分子体积也小，容易透过细胞膜进入叶细胞。③分子态尿素有较高的渗透和扩散速度，在透入细胞时，不易发生质壁分离现象，即使发生，也易恢复。④本身具有较强的吸湿性。因喷洒液水分蒸发而残留在叶面的固体尿素，仍能重新吸湿而溶解，吸收利用率较高。尿素作根外追肥的适宜浓度因作物种类及其生育阶段而异。一般稻、麦和禾本科牧草喷施的最适浓度为2.0%，黄瓜1.0%～1.5%，萝卜、白菜、菠菜和甘蓝为1.0%，西瓜、茄子、甘薯、马铃薯、花生和柑橘为0.4%～0.8%，桑、茶、梨、苹果和葡萄为0.5%，柿子、番茄、草莓、温室黄瓜及茄子、花卉为0.2%～0.3%。通常每隔7～10天喷一次，共2～3次。溶液用量每公顷每次750～1125千克，以喷至叶子湿润为度。喷施时间以清晨或傍晚较好。作根外追肥的尿素，其缩二脲的含量不得高于0.5%，以免伤叶。20世纪40年代初期美国开始在反刍家畜饲料中添加尿素，50年代以后尿素已在全世界范围内作为反刍动物的非蛋白氮源被广泛利用。80年代末期美国用于饲料的尿素总量达100万吨， 约相当于美国尿素总产量的5%。中国90年代初期尿素总产量约为600万吨，用于饲料的量约占2%～3%。
尿素主要用于饲喂牛、羊等反刍家畜。迄今还鲜见能被单胃动物利用的科学依据。为保证合理有效利用并防止家畜瘤胃内pH值升高，发生氨中毒，利用尿素饲料需注意以下各点：①混合均匀，限制采食量，采食含尿素饲料后不能马上饮水。②日粮中应含有一定量的易发酵的碳水化合物， 其中糖蜜最佳， 淀粉糊精其次，而纤维质饲料则较差。③供应数量适当且平衡的矿物质，特别要注意钴、锌、硫的供给以满足瘤胃微生物繁衍的需要。④日粮中不宜混有含尿素酶的饲料，如生豆类、生豆粕等。⑤对初次喂尿素饲料或只喂粗料、干草的家畜和幼畜要采用逐渐增加尿素喂量的渐进饲养方式，使之逐步适应。⑥在高能量低蛋白或低能量低蛋白日粮中尿素均可被利用， 但在低能量高蛋白或高能量高蛋白的日粮条件下则尿素的利用率差。尿素的适宜用量应根据尿素发酵潜值来确定。
尿素中毒发生极快，病程短，通常在摄食后十分钟到几小时之内出现。临床症状表现为：焦躁不安、颤抖、大量流涎、呼吸急促，肌肉运动不协调、膨胀、抽搐等。一般灌服6升含5%的醋酸溶液，可使酸与氨结合，防止过量的氨进入血液。不同温度(℃)时每100毫升水中的溶解克数:
108g/20℃;167g/40℃;251g/60℃;400g/80℃;733g/100℃
溶解性 易溶于水，溶于乙醇(OT-42)。
硝酸沉淀试验试样0.1g溶于水，加浓硝酸1ml。应有白色结晶性沉淀产生。
呈色反应 于试管中取试样1g，加热液化，并至溶液出现浑浊后放冷，溶于l0ml水和lmL2mol/L NaOH的混合液中，加硫酸铜试液(TS-78)0.05ml。应出现红紫色。
熔程132～135℃。准确称取试样约0.5g，溶于10%硫酸液中并定容至l00ml。取该液5.0ml放入长颈燃烧瓶中，加硫酸试液(TS-240)l0ml，小心加热至不再蒸发出气体。小心煮沸10min，冷却后小心加水40ml。再冷却后放入一蒸汽蒸馏器中。加10mol/LNaOH液50ml，在将蒸汽送经混合液的条件下，小心蒸馏1h。将馏出液约50ml收集于盛有40mL 4%(W/V)硼酸液的收集瓶中。加甲基红/甲烯蓝试液(TS-150)0.25ml，用0.1mol/L盐酸滴定。同时作一空白滴定。每毫升0.1 mol/L盐酸相当于尿素(CH₄N₂O)3.003mg。
GRAS(FDA§184.1923，2000)。
LD₅₀14300mg/kg(大鼠，经口)。
可以使用，胶姆糖胶中不超过3%不致有毒(FAO/WHO，2001)。不限制(FDA§184.1923，2000)。无色晶体。 溶于水、乙醇和苯，几乎不溶于乙醚和氯仿。用于分离氮的氧化物和亚硝酸及色层分析，也用作生物培养剂用作肥料、动物饲料、炸药、稳定剂和制脲醛树脂等的原料尿素是农药生产的重要原料，可以生产杀菌剂霜脲氰、乙嘧酚，杀虫剂三唑磷、伏杀硫磷、嘧啶氧磷、杀螟腈、胺菊酯，除草剂杀草隆等。农业上用作氮肥，工业上用作饲料添加剂，用于制造炸药、稳定剂和脲醛树脂等是农作物肥料，用以提高尿素中氮素的利用率酵母食料；胶姆糖组织改进剂。GB2760-90列为加工助剂。用于含醇饮料、明胶制品、葡萄酒、酵母发酵性焙烤制品。尿素主要用作化肥。工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品脱蜡等方面也有广泛的作途。尿素加热至200℃时生成固态的三聚氯酸（即氰尿酸）。三聚氰酸的衍生物三氯异氰尿酸、二氯异氰酸钠、异氰尿酸三（2-羟乙酯）、异氰尿酸三（烯丙基）酯、三（3，5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰酸酯、异三聚氰酸三缩水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺络合物等有许多重要应用。前两者是新型高档消毒、漂白剂，三氯异氰尿酸全世界总所产能力超过8万t。用作肥料,动物饲料,炸药,稳定剂和制脲醛树脂等原料。分析中用以检验锑和锡。测定铅、钙、铜、镓、磷、碘化物和硝酸盐。测定血液尿素氮时，配标准溶液，测定血清胆红素。烃的分离。分析中用以分解氮的氧化物及亚硝酸。制备培养基。福林法测定尿酸时的稳定剂，均相沉淀。尿素中哺乳动物体内蛋白质代谢的最终产物。1922年，在德国实现了用氨和二氧化碳合成尿素的工业化生产。氨与二氧化碳反应生成氨基甲酸胺，再脱水生成尿素。用二氧化碳和氨在高温、高压下合成氨基甲酸铵，经分解、吸收转化后，结晶，分离、干燥而成。其制备方法是将经过净化的氨与二氧化碳按摩尔比2.8～4.5混合进入合成塔，塔内压力为13.8～24.6 MPa，温度为180～200℃，反应物料停留时间为25～40min，得到含过剩氨和氨基甲酸铵的尿素溶液，经减压降温，将分离出氨和氨基甲酸铵后的脲液蒸发到99.5％以上，然后在造粒塔造粒得到尿素成品。