Urea(CO(NH2)2, 요소)

urea, 요소태질소 (CO(NH2)2), 요소태질소, 아미드태질소 (NH2, CO(NH2)2, (NH2)2CO, CON2H4)

'질소(N) 종류'
'Urea(CO(NH2)2, 요소)'
'Ammonia(NH3, 암모니아)'
'Ammonium(NH4+, 암모늄)'
'Nitrate(NO3-, 질산)'

'이온, 이온화(양이온, 음이온)'

'질소 순환(nitrogen cycle)' OrganicNitrogen or 'CON2H4' -> 'NH3' ->  'NH4+' ->(호기성균) 'NO2-' ->(호기성균) 'NO3-'
Urea(CON2H4, CO(NH2)2) 변환; CO(NH₂)₂는 가수분해 또는 우레아제(Urease) 효소에 의해 유레아분해(Ureolysis)됨.
Ammonia(NH3) 변환; CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2
Ammonium(NH4+) 변환; NH3 + H2O → NH4+ + OH−
Nitrite(NO2-) 변환; 호기성 Nitrosomonas이 NH₄⁺을 NO₂⁻으로 산화 NH4+ + 3/2*O2 → NO2− + 2H+ + H2O
Nitrate(NO3-) 변환; 호기성 Nitrobacter이 NO₂⁻을 NO₃⁻으로 산화 NO2− + 1/2*O2 → NO3−
'Ammonification(암모니아 생성 작용)' 혐기성균이 NH4+ + NO2− → N2 + 2H2O
NH2 변환; R-X+NH3→R-NH2+HX

'질소(Nitrogen)와 pH': 'CO(NH2)2'가 가수분해(hydrolysis)되면 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)를 생성. 암모니아(NH3)는 염기성 물질로, 물에 녹으면 수산화암모늄(NH4OH)을 형성. 산화암모늄(NH4OH)은 공기 중의 이산화탄소(CO2)와 같은 산성 기체를 흡수할 수 있다. 이 과정에서 암모늄 이온(NH4+)과 수산화 이온(OH-)으로 해리된다.

 

CO: 일산화탄소
CO2: 이산화탄소

일반적으로 공업적이고 산업적인 생산에서 요소는 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)를 반응시켜 합성하며, 암모니아와 이산화탄소는 대기나 천연가스, 석탄, 석유등에서 뽑아낸 질소와 수소, 메탄등을 원료로 합성한다.

요소는 백색의 알맹이며 냄새가 없고 흙에서 잘 녹고 비교적 속효성이며 질소함량은 45%이상이다. 물에 녹여 엽면에 살포할 수 있으며, 중성비료로 연용하여도 토양을 산성화시키지 않고 유안보다는 농작물에 흡수속도가 느리다. 요소태 질소를 공급하면 암모니아태와 질산태로 전환이 된다. 벼는 암모니아태 질소를 흡수하며 밭작물과 채소는 질산태 질소를 흡수한다. 

 

식물이 바로 흡수할 수 없는 형태다.

이온화 된 상태가 아니기에 토양에 흡착되지 못한다.
물에 잘 녹는다. 분해되기 전에 물을 공급하면 물에 의해 유실될 수 있다.

D4804 관주할 경우 화학적으로 Ammonia가스 발생이 가능해 피해를 입을 수 있다.

NO3-변환시간: 여름철 3~4일, 겨울철 7~10일의 시간이 필요.

요소는 가수분해에 의해 암모니아로 변형된 후 이용되고 분해 과정에서 질소의 약 20%가 대기중으로 날아간다, 이후 과정은 암모니아와 유사한과정을 거친다. 전기적 중성을 띈다(양액재배 사용금지).

가수분해(Hydrolysis) 가수분해(Hydrolysis)는 물 분자를 사용하여 화합물을 분해하는 화학 반응이다. 물의 첨가에 의해 물질이 분해되는 것을 의미. 하나의 분자가 물과 반응하여 작은 단위의 분자나 이온으로 분해되는 현상을 일컫는다. 
가수분해효소는 생화학에서 화학 결합의 가수분해를 촉매하는 효소이다.
펩타이드 결합 이외의 탄소-질소 결합에 작용하는 가수분해효소 Ex: urease, asparaginase, arginase
인-질소 결합에 작용하는 가수분해효소 Ex: phosphoamidase
황-질소 결합에 작용하는 가수분해효소 Ex: cyclamate sulfohydrolase

 

Nitrogen from Urea

'Nitrogen, Urea, Ammonium, Nitrate (Yara)': 요소는 토양에 적용하면 매우 소량은 식물에 직접 흡수될 수 있으나 대부분 즉시 사용할 수 없다. 식물 뿌리에 흡수되기 전에 암모늄으로 변환되어야 합니다(가수분해). 토양 박테리아의 효소가 이 변환을 수행하며, 완료하는 데 1일에서 1주일이 걸릴 수 있습니다. 시원하고 건조한 조건에서는 프로세스가 더 오래 걸리는 반면, 따뜻하고 습한 토양 조건에서는 프로세스가 빨라집니다.

 

D4c05 CON2H4 시비 - 깊이갈이

 

'CO(NH2)2'를 시비와 동시에 깊이 갈이의 위험성
질소 유실은 줄이지만 다른 문제들이 있다.

CO2 발생
Urea(CON2H4, CO(NH2)2) 변환; CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2

pH가 높을수록
수분이 낮고 pH가 높을수록 NH3가 휘산되며 뿌리에 피해를 준다.

NH4+이후 변환(NO2-,NO3-) 과정에 호기성세균에 의해 O2감소.
1. 아질산화 작용, 모늄 이온의 산화: Nitrosomonas와 같은 세균이 암모늄 이온(NH₄⁺)을 아질산염(NO₂⁻)으로 산화시킨다.
Nitrite(NO2-) 변환; 반응: NH4+ + 3/2*O2 → NO2− + 2H+ + H2O
2. 질산화 작용, 아질산염의 산화: Nitrobacter와 같은 세균이 아질산염(NO₂⁻)을 질산염(NO₃⁻)으로 산화시킨다.
Nitrate(NO3-) 변환; 반응: NO2− + 1/2*O2 → NO3−

O2가 부족하면 
Nitrite(NO2-) 변환; 혐기성균에 의해 NH4+와 NO2-가 질소가스(N2)로 손실 NH4+ + NO2− → N2 + 2H2O

pH가 낮으면
탈질작용(denitrification): 질산염(NO₃⁻)의 아질산염(NO₂⁻)으로 환원: NO3− + 2H+ + 2e− → NO2− + H2O

 

밑거름으로 깊이갈이하는 '팜한농 뿌리조은 마늘양파전용'가 N중에 NH4+가 100%였다.
- 며칠 뒤 마무리 방식: 수분과 온도가 적절한 상황에 NH4+를 살포직 후 쇄토하고 다면 며칠 정도 여유 시간을 보낸 뒤 마무리 쇄토 또는 피복하여 O2를 공급한다면 좋을 듯.
- 즉시마무리방식: NO3-를 깊이 갈이하고 뿌리조은은 P를 위해 표층에서 혼합하는 로터베이터 또는 피복기로 처리하는 방향.

 

D4c05 CON2H4 시비 - 액체 살포

CON2H4를 물에 녹여 살포.

Ammonia(NH3) 변환; CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2
Ammonium(NH4+) 변환; NH3 + H2O → NH4+ + OH−; NH3 + H3O+ ⇌ NH4+ + O2H

수용액 pH는 올라갈 것이다. 높은 pH라면 NH4+로 반응이 잘 일어나지 않고, 수용액속에 NH3+H2O형태로 유지 되는 비율이 높을 듯.

D4c05 낮은 pH의 토양에 뿌리면 손실이 낮을 듯. 그래서 화산농지에서 NH4+변환 또는 유지가 잘 되어 생육이 좋은 듯(그러나 2차생장).

 

D4c05  Ca와 조합법.
잎의 건강을 위해 '질산칼슘'을 뿌려두고 위에 NH4OH 수용액을 뿌린다면 Ca와 반응하여 휘산 위험.
NH4OH액을 뿌려두고 충분히 변환되었을 시간에 추가로 Ca(NO₃)₂(질산칼슘)을 녹여서 공급하여 NH4+가 필요하면 일부 시기에 단독 공급.

 

NH4+와 NO3- 적정비율

일반적인 밭작물의 식물들은 1:9~1:11대 비율로 공급되는 것이 생산량이 가장 좋게 나온다.

그러나 NH4+가 서서히 NO3-로 변환되는 특성이 있으므로 시비는 필요한 비율보다 NH4+를 높게 5:6정도로 해두고 NO3-와 함께 칼슘 등 다른 영양소 제품(Ex 질산칼슘제품) 을 추가 투입하며 조절하도록 여유를 두는 것이 전략적인 면에서 좋을 수 있다.

 

현해남설명

 

https://youtu.be/iACW__5OhA8?t=283

 

 

현해남설명2

 

https://youtu.be/omtS7NZBAx8?t=58

 

https://youtu.be/fu7eihoY0f8?t=333

 

 

https://youtu.be/omtS7NZBAx8?t=154

 

 

 

 

기타1

 요소는 비료용으로 많이 사용되지만, 축우 사료용, 요소 수지 제조용, 발포제 제조용, 안료 및 염료와 폐수처리 등의 화공원료로도 널리 사용되고 있다.
 요소는 또한 복합비료의 질소질 원료와 멜라민의 원료로 사용되는 것 외에 성형재료(용기, 식기, 단추) 등 일용 잡화류와 합판 제조 접착제, 실크나 레이온 나염 처리제, 도료, 발포제 및 유기안료 제조용 등으로 관련 업체에서 사용되고 있다.

 

 

기타2

'(NH2)2CO'와 'CO(NH2)2'은 같은 것으로 본다.

Computing molar mass step by step
First, compute the number of each atom in (NH2)2CO:
C: 1, O: 1, N: 2, H: 4
Then, lookup atomic weights for each element in periodic table:
C: 12.0107, O: 15.9994, N: 14.0067, H: 1.00794
Now, compute the sum of products of number of atoms to the atomic weight:
Molar mass ((NH2)2CO) = ∑ Counti * Weighti =
Count(C) * Weight(C) + Count(O) * Weight(O) + Count(N) * Weight(N) + Count(H) * Weight(H) =
1 * 12.0107 + 1 * 15.9994 + 2 * 14.0067 + 4 * 1.00794 =
60.0553 g/mol

First, compute the number of each atom in CO(NH2)2:
C: 1, O: 1, N: 2, H: 4
Then, lookup atomic weights for each element in periodic table:
C: 12.0107, O: 15.9994, N: 14.0067, H: 1.00794
Now, compute the sum of products of number of atoms to the atomic weight:
Molar mass (CO(NH2)2) = ∑ Counti * Weighti =
Count(C) * Weight(C) + Count(O) * Weight(O) + Count(N) * Weight(N) + Count(H) * Weight(H) =
1 * 12.0107 + 1 * 15.9994 + 2 * 14.0067 + 4 * 1.00794 =
60.0553 g/mol