탄산 암모늄

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1. 개요
2. 제법
- 2.1. 분해
3. 성질
4. 용도
- 4.1. 팽창제
- 4.2. 기타 용도
참조

1. 개요

탄산 암모늄은 이산화 탄소와 수성 암모니아를 결합하여 생산되는 무색 결정 또는 백색 분말 형태의 화합물이다. 강한 암모니아 냄새를 가지며, 58℃에서 분해되어 이산화 탄소, 암모니아, 물로 변한다. 과거에는 팽창제로 사용되었으며, 현재는 각성제, 접착제 원료, 구토 유발제, 냄새 맡는 소금, 감기약, 렌즈 세척제, 미끼 등으로 사용된다.

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탄산 암모늄 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
탄산 암모늄 구조
두 개의 암모늄 양이온과 하나의 탄산 음이온의 공-막대 모델
탄산 암모늄
IUPAC 명칭	탄산 암모늄
다른 이름	제빵사의 암모니아 휘발성 염 사슴뿔 소금 소변의 증기 E503
식별
IUPHAR 리간드	4509
PubChem CID	517111
EC 번호	233-786-0
UN 번호	3077
UNII	PDP691CN28
InChI	1/CH2O3.2H3N/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);2*1H3
SMILES	O=C(O)O.N.N
SMILES (Isomeric)	[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)[O-]
InChIKey	PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYAQ
표준 InChI	1S/CH2O3.2H3N/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);2*1H3
표준 InChIKey	PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N
CAS 등록번호	506-87-6
ChemSpider ID	10048
특성
화학식	(NH₄)₂CO₃
몰 질량	96.09 g/mol
외형	흰색 가루
밀도	1.50 g/cm³
물에 대한 용해도	100 g/100 mL (15°C), 25 g/100 ml (20°C), 뜨거운 물에서 분해됨
녹는점	58 °C (분해)
자기 감수율	−42.50·10⁻⁶ cm³/mol
구조
위험성
외부 MSDS	외부 MSDS
주요 위험	자극제
GHS 신호어	경고
관련 화합물
다른 음이온	탄산수소 암모늄 카르밤산 암모늄
다른 양이온	탄산 나트륨 탄산 칼륨

2. 제법

탄산 암모늄은 이산화 탄소와 암모니아를 반응시켜 만들 수 있으며, 1997년 기준으로 연간 7000톤 가량이 제조되었다.^[7] 이산화 탄소와 수성 암모니아를 결합하여 생산하며, 1997년 기준으로 연간 약 8만 톤이 생산되었다.^[2]

:^[2]

사방정계 탄산 암모늄 일수화물()은 이산화 탄소가 풍부한 환경에 노출된 암모니아 용액에서 결정화된다.^[3]

과거에는 질소를 포함하는 유기 물질(예: 머리카락, 사슴의 뿔, 소변의 분해물 등)을 건조한 조건에서 가열하여 추출하기도 했다. 그러나 현재는 염화 암모늄 또는 황산 암모늄과 백악(탄산 칼슘이 주성분)을 철제 용기 안에서 가열하여 나오는 기체를 납제 수용기로 농축하여 제조한다.

이렇게 얻어진 탄산 암모늄은 탄산 수소 암모늄과 카바민산 암모늄이 같은 비율로 섞여 있는 흰 섬유상의 덩어리이며, 세스퀴탄산 암모늄이라고도 불린다. 이 혼합물을 알코올로 처리하거나 공기 중에 방치하면 카바민산 암모늄이 분해되어 순수한 탄산 수소 암모늄을 얻을 수 있다. 약 30℃에서 조제한 세스퀴탄산 암모늄의 짙은 수용액에 암모니아를 통과시키면, 순수한 탄산 암모늄 ()이 수화물 결정으로 얻어진다. 이 화합물은 공기 중에서 암모니아를 방출하여 탄산 수소 암모늄으로 되돌아간다.

2. 1. 분해

탄산 암모늄은 표준 온도 및 압력(STP)에서 두 가지 경로를 통해 분해된다. 따라서 순수한 탄산 암모늄이라도 시간이 지나면 여러 생성물들의 혼합물로 변한다.

탄산 암모늄은 자발적으로 중탄산 암모늄과 암모니아로 분해될 수 있다.

: (NH₄)₂CO₃ → NH₄HCO₃ + NH₃

이후 중탄산 암모늄은 다시 물, 이산화 탄소, 그리고 또 다른 암모니아 분자로 분해된다.

: NH₄HCO₃ → H₂O + CO₂ + NH₃

3. 성질

탄산 암모늄은 표준 온도 및 압력에서 두 가지 경로를 통해 분해되기 때문에, 순수한 탄산 암모늄이라도 곧 다양한 생성물들의 혼합물로 변한다.

탄산 암모늄은 자발적으로 중탄산 암모늄과 암모니아로 분해될 수 있다.

:(NH₄)₂CO₃ → NH₄HCO₃ + NH₃

이는 더 나아가 이산화 탄소, 물 및 또 다른 암모니아 분자로 분해된다.

:NH₄HCO₃ → H₂O + CO₂ + NH₃

무색 결정 또는 백색 분말 형태이며, 강한 암모니아 냄새를 갖는다. 58°C에서 열분해되어 이산화 탄소(석회수를 넣으면 희뿌옇게 흐려짐), 암모니아(물에 적신 붉은 리트머스 종이를 가까이 하면 파란색으로 변함), 물(염화 코발트 종이를 가까이 하면 파란색에서 붉은색으로 변함)로 변한다. 공기 중에 방치해도 서서히 이산화 탄소와 암모니아를 방출하면서 분해되어 탄산수소 암모늄이 남는다. 물에 녹으며, 수용액은 염기성을 나타낸다.

4. 용도

탄산 암모늄은 전통적인 조리법, 특히 북유럽과 스칸디나비아(예: Amerikaner, Speculoos, Tunnbröd 또는 Lebkuchen)에서 팽창제로 사용될 수 있으며, 오늘날 더 일반적으로 사용되는 베이킹 파우더의 전신이었다. 산도 조절제 역할도 하며 E 넘버는 E503이다. 베이킹 파우더로 대체할 수 있지만, 이는 최종 제품의 맛과 질감에 영향을 미칠 수 있다.

탄산 암모늄은 냄새 맡는 소금의 주성분이지만, 상업적 생산 규모는 작다. 오늘날 캐나다의 버클리 기침 시럽은 기관지염 증상 완화를 돕기 위한 활성 성분으로 탄산 암모늄을 사용한다. 또한 구토제로도 사용된다. 스코알(Skoal)과 같은 무연 담배 제품에서도 발견되며, 이스트만 코닥의 "코닥 렌즈 클리너"와 같은 사진 렌즈 세척제로 수용액 형태로 사용된다.^[6]

미끼로 사용하여 애사과 파리의 감염 확산을 감시하고 워싱턴주의 사과 파리 검역 구역 경계를 조정하는 데에도 사용된다.^[6]

4. 1. 팽창제

탄산 암모늄은 주로 전통 요리, 특히 북유럽이나 스칸디나비아계 요리를 위한 팽창제로 사용된다. 베이킹 파우더로 대체할 수도 있지만, 그렇게 하면 요리가 기존 레시피를 사용했을 때만큼 가볍게 만들어지지 않는다.

팽창제로서의 용도는 몇 세기 전으로 거슬러 올라간다. 1901년에 출판된 "요리에서의 독에 대한 논문"(''Treatise on Culinary Poisons''^영어)에서는 다음과 같이 탄산 암모늄을 이용한 제빵을 설명했다.^[8]

탄산 암모늄은 오늘날 더 일반적으로 사용되는 베이킹 파우더의 전신이었다. 원래 사슴 뿔을 갈아서 만들어 "사슴 뿔"이라고 불렸으며, 오늘날에는 베이커스 암모니아라고 불린다. 이는 열 활성화 팽창제로 작용하며 이산화 탄소 (팽창), 암모니아 (분산되어야 함) 및 물로 분해된다. 때로는 탄산 수소 나트륨과 결합하여 이중 작용 베이킹 파우더를 모방하고 구워지지 않은 암모니아 냄새를 가리는 데 도움을 준다.

산도 조절제 역할을 하며 E 넘버는 E503이다. 베이킹 파우더로 대체할 수 있지만, 이는 최종 제품의 맛과 질감에 영향을 미칠 수 있다. 베이커스 암모니아는 크래커나 쿠키와 같은 얇고 건조한 구운 식품을 만드는 데 사용해야 한다. 이렇게 하면 강한 암모니아 냄새가 구워져 날아가게 된다. 암모니아는 친수성이기 때문에 케이크와 같은 촉촉한 구운 품목을 만드는 데는 사용해서는 안 되며, 강하고 쓴맛을 남길 것이다.

팽창제로서의 사용은 관련된 논란과 함께 수세기 전으로 거슬러 올라간다. "요리 독극물에 관한 논문"에서는 이 과정을 "사기"로 낙인찍었지만, 빵 굽는 사람은 필요가 없으면 이를 채택하지 않을 것이며, 좋은 효모를 구할 수 없을 때 훌륭하고 완전히 무해한 대체품이 된다고 설명한다.^[5]

탄산 암모늄은 그 자극적인 냄새 때문에, 필요할 때 부수어 사용하는 각성제로 사용된다. "baker's ammonia"(빵집의 암모니아)로도 알려져 있으며, 과거에는 팽창제 용도로 사용되었다.

4. 2. 기타 용도

탄산 암모늄은 냄새 맡는 소금의 주성분이지만, 상업적 생산 규모는 작다. 오늘날 캐나다의 버클리 기침 시럽은 기관지염 증상 완화를 돕기 위한 활성 성분으로 탄산 암모늄을 사용한다. 또한 구토제로도 사용된다. 스코알(Skoal^영어)과 같은 무연 담배 제품에서도 발견되며, 이스트만 코닥의 "코닥 렌즈 클리너"와 같은 사진 렌즈 세척제로 수용액 형태로 사용된다.^[6]

또한 미끼로 사용하여 애사과 파리의 감염 확산을 감시하고 워싱턴주의 사과 파리 검역 구역 경계를 조정하기 위해 사용된다.^[6] 탄산 암모늄은 그 자극적인 냄새 때문에, 필요할 때 부수어 사용하는 각성제로 사용된다. "baker's ammonia"(빵집의 암모니아)로도 알려져 있으며, 과거에는 팽창제 용도로 사용되었다.

접착제의 원료, 구토 유발제로도 사용된다.

참조

_[1] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press 2018-06-18
_[2] 백과사전 Ammonium Compounds Wiley-VCH
_[3] 논문 Structure, hydrogen bonding and thermal expansion of ammonium carbonate monohydrate https://journals.iuc[...] 2021-08-20
_[4] 웹사이트 CFR - Code of Federal Regulations Title 21 https://www.accessda[...] 2018-02-07
_[5] 백과사전 Bread Luke Hebert
_[6] 논문 Ammonium Carbonate is More Attractive Than Apple and Hawthorn Fruit Volatile Lures to ''Rhagoletis'' pomonella(Diptera: Tephritidae) in Washington State
_[7] 문서 Karl-Heinz Zapp "Ammonium Compounds" in Ullmann's Encylopedia of Industrial Chemistry Wiley-VCH
_[8] 백과사전 Bread Luke Hebert

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