ما هي اليوريا؟صفاتها واستخداماتها

اليوريا هو مركب عضوي يتم إنتاجه بواسطة العديد من الكائنات الحية كمنتج نهائي لعملية التمثيل الغذائي لمركبات النيتروجين (مثل الأحماض الأمينية ) في ما يسمى بدورة اليوريا ويتم إفرازه في البول . اليوريا النقية هي مادة صلبة بيضاء وبلورية وغير سامة وصحية ولا يجب الخلط بينها وبين حمض اليوريك .

تاريخ صناعة اليوريا

تم فصل اليوريا عن البول من قبل هيلير مارين رويل ، الكيميائي الفرنسي ، في عام 1773.وفي عام 1828 تم تصنيع اليوريا لأول مرة بواسطة فريدريش فولر عن طريق تفاعل سيانات البوتاسيوم وكبريتات الأمونيوم . تعتبر اليوريا أول مركب عضوي يتم تصنيعه من مواد البدء غير العضوية.

وبذلك كانت أول خطوة لعالم لتحضير مادة عضوية في المعمل،تناقضاً مع الفكرة التي كانت منتشرة في ذلك الوقت والتي تقول إن المواد العضوية لا يمكن إنتاجها إلا من خلال الكائنات الحية .

الصيغة الكيميائية لليوريا

تحتوي اليوريا على أربعة عناصر: الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. الصيغة الجزيئية لليوريا هي CH ₄ N ₂ O. يتكون هذا المركب من مجموعة كاربونيل (C = O) مرتبطة بمجموعتين من النيتروجين (NH₂).ويُصنف التركيب الجزيئي لليوريا على أنه أميد لأنه يحتوي على ذرة نيتروجين مرتبطة بجانب واحد من مجموعة الكربونيل.

الأهمية الفسيولوجية لليوريا

تتكون اليوريا في التمثيل الغذائي للبروتين والأحماض الأمينية وهي واحدة من المواد البولية،في الثدييات ، والسلاحف ، وبعض الأسماك وفي البرمائيات البالغة .بينما تنتج الطيور ومعظم الزواحف بدلاً من ذلك حمض اليوريك .

تتشكل الأمونيا عندما يتم تكسير الأحماض الأمينية ولها تأثير سام على الخلايا بتركيزات عالية مقابلة. من أجل مواجهة الزيادة في تركيز الأمونيا ، يتم تحويلها إلى يوريا غير سامة عبر دورة اليوريا ويتم إخراجها عن طريق الكلى.

يؤدي تناول كميات كبيرة من البروتين إلى زيادة مستويات اليوريا حتى مع وظائف الكلى الطبيعية.

استخدامات اليوريا

تعتبر اليوريا أهم سماد نيتروجين في العالم بسبب محتواها العالي من النيتروجين بنسبة 46.62٪ .
بسبب قدرتها العالية على الارتباط بالماء ، تُستخدم اليوريا أيضًا بشكل متكرر كعامل ترطيب في مستحضرات التجميل .
في الصيدلة ،تستخدم في وصفات مختلفة. حيث تعمل اليوريا على تليين الظفر بحيث يمكن إزالة مادة الظفر المصابة قطعة قطعة. كما أنه يستخدم كمرطب في المراهم لمكافحة الأكزيما التأتبية وأمراض الحزاز.
يضيف مصنعو السجائر اليوريا إلى التبغ بحيث يمكن امتصاص النيكوتين بشكل أفضل عن طريق زيادة قيمة الرقم الهيدروجيني في الرئتين. هذا يعزز تأثير السجائر التي يفترض أنها أخف وزنا.
يمكن أيضًا استخدام اليوريا كبديل لملح الطريق ، لكن هذا ليس اقتصاديًا نظرًا لارتفاع سعره. في بعض البلاد يحظر استخدامه في هذا الصدد مما يؤدي إلى التسميد المفرط للتربة –.
تستخدم اليوريا لتقليل أكاسيد النيتروجين في غاز العادم لمحطات الطاقة ومحركات الاحتراق الداخلي.
يضاف اليوريا إلى الأطعمة كعامل استقرار . في الاتحاد الأوروبي تمت الموافقة عليه كمضافات غذائية بالتسمية E 927b حصريًا لمضغ العلكة بدون سكر مضاف.
في تغذية الماشية الحلوب ، تلعب اليوريا دورًا كمورد للبروتين . ومع ذلك ، يمكن أن يكون لتركيزات صغيرة من اليوريا تأثير معاكس.
يتم إنتاج اليوريا صناعياً بكميات كبيرة في جميع أنحاء العالم وتستخدم على سبيل المثال. كسماد نيتروجين أو.كعامل مخفض لأكاسيد النيتروجين .
الاستخدام الصناعي لليوريا هو إنتاج مادة الميلامين ، والتي تتم معالجتها مع الفورمالديهايد لتشكيل راتنجات اصطناعية ، وراتنجات اليوريا فورمالدهايد.

خصائص اليوريا

اليوريا عبارة عن مركب بلوري في الأساس يكون محتواه من النيتروجين حوالي 46٪ في الحالة الجافة.يستخدم معظمها في الأسمدة لجعل محتواها العالي من النيتروجين قابل للذوبان في الماء(تحويلها إلى الأمونيا). تُستخدم في الأسمدة المختلطة بالإضافة إلى وضعها مباشرة على التربة أو رشها على أوراق الشجر.تُستخدم اليوريا أيضًا في اللدائن والمواد اللاصقة ، والمواد الأولية للحيوانات ، والمنتجات التجارية باهظة الثمن ، والمكونات المتفجرة.

ومع التخلص من الأمونيا (NH ₃ ) عند تسخينها فوق نقطة الانصهار ، تتكثف اليوريا لتتحول إلى بيوريت :

آلية انتاج اليوريا طبيعياً في الجسم

تصنع اليوريا في الميتوكوندريا لخلايا الكبد كمنتج نهائي في دورة اليوريا ،وهي عبارة عن سلسلة من التفاعلات التي تعمل كمرحلة أخيرة من عملية التمثيل الغذائي للبروتين:

يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون والأمونيا إلى فوسفاتيز الكربامويل بواسطة إنزيم سينثيز كاربامويل فوسفات. الإنزيمات عبارة عن محفزات بيولوجية تساعد الجسم على إجراء تفاعلات كيميائية معينة.
يتم تحويل كاربامويل فوسفاتيز والأورنيثين الوارد إلى سيترولين بواسطة إنزيم أورنيثين كاربامويل ترانسفيراز.
يتم تحويل السيترولين والأسبارتات الوارد (حمض أميني) إلى أرجينينوساكسينات بواسطة إنزيم سينسيز أرجينينوساكسينات.
يتم تحويل أرجينينوساكسينات إلى فومارات وأرجينين بواسطة إنزيم أرجينينوساكسينات لياز.
يتم تحويل الأرجينين والماء إلى الأورنيثين واليوريا بواسطة إنزيم أرجيناز.
يتم تصفية اليوريا من الدم في الكلى وتمر عبر المسالك البولية حتى يتم طردها من خلال الصماخ الإحليلي (فتح مجرى البول إلى العالم الخارجي) على شكل بول. يتم نقل الأورنيثين مرة أخرى إلى دورة اليوريا (الخطوة الثانية) لمواصلة تخليص الجسم من الأمونيا.
عندما يكون الكبد غير قادر على العمل بشكل صحيح ، تتوقف دورة اليوريا ، ويمكن أن تتراكم المستويات السامة من الأمونيا في الجسم. هذا يسبب الخمول ، والوذمة الدماغية ، وحتى تلف الكبد المزمن.