Harnstoff
Harnstoff ist ein farbloser Kristall der als Produkt bei der Verstoffwechslung von Eiweiß anfällt. Harnstoff wird auch Kohlensäurediamid oder Diaminomethanal genannt. Harnstoff ist der organischen Chemie zugehörig. Aufgrund seiner Eigenschaften wird er auf vielseitige Weise in der Industrie und Medizin verwendet. Die Strukturformel der Substanz ist CH4N2O.
Inhalt
Physiologische Bedeutung
Harnstoff ist ein Produkt das im Stoffwechsel von Säugetieren, Amphibien und Wirbeltieren anfällt. Es ist als Endprodukt der Verstoffwechslung von Aminosäuren zu sehen. Werden Aminosäuren verstoffwechselt fällt zunächst Ammoniak an. Da dieses Molekül dem Körper schädigen würde, wird es im Vergiftungsorgan des Körpers, der Leber, zu Harnstoff umgebaut. Als harnpflichtige Substanz wird es dann von der Leber nach weiteren Zwischenschritten über den Urin ausgeschieden. Etwa die Hälfte des ausgeschiedenen Urins ist Harnstoff. Wenn dieser Zyklus nicht reibungslos funktioniert, liegen möglicherweise angeborene Störungen des Stoffwechsels vor. Hat ein Mensch Harnstoff-Mengen im Urin die den Normwert übersteigen, ist es möglich, dass eine zu stark proteinreiche Ernährungsweise die Ursache ist. Eine zu stark proteinkonzentrierte Ernährung schädigt auf Dauer die Nieren und führt zu Werten über 50 Milligramm pro Deziliter Blut.
Herstellung
Der holländische Professor Hermann Boerhaave entdeckte im Jahr 1729 die Formel für Harnstoff. Die erste Herstellung erfolgte jedoch erst einige Jahre später. 1828 gelang es dem deutschen Chemiker Friedrich Wöhler durch das Eindämpfen einer Ammoniumcyanat-Lösung Harnstoff zu gewinnen. Damit widerlegte der Chemiker die zuvor angenommene Meinung, organische Substanzen wie Harnstoff könnten nicht künstlich hergestellt werden.
Heutzutage erfolgt die künstliche Herstellung von kristallinem Harnstoff zu größten Teilen aus Kohlenstoffdioxid und Ammoniak. Bei der Reaktion entsteht zunächst einmal das Zwischenprodukt Ammoniumcarbamat. Im Anschluss wird dieses Produkt einem Druck von bis zu 40 bar ausgesetzt. Infolgedessen geht es in Harnstoff über und liefert noch zusätzlich Ammoniak. Weltweit werden große Mengen Harnstoff hergestellt. Dies ist vor allem in Ländern die über ein hohes Vorkommen an Erdgas verfügen der Fall. Das Erdgas wird nicht wie früher einfach angezündet sondern zu Harnstoff umgewandelt. Es gibt Anlagen die am Tag über 4000 Tonnen Harnstoff herstellen.
Eigenschaften
Harnstoff ist eine organische Substanz die auch als UREA bekannt ist. Es liegt in einem festen Aggregatszustand in Form von farblosen Kristallen vor. Im Normalzustand liegen die Kristalle als Bänder in einer Helix vor. Die Löslichkeit in Wasser und Trinkalkohol ist sehr hoch. Hat Harnstoff seinen Schmelzpunkt bei etwa 133 Grad Celsius erreicht zerfällt es zu Biuret. Bei dieser Reaktion wird Ammoniak frei.
 | |
Allgemeines | |
| Name | Harnstoff |
| Andere Namen | |
| Summenformel | CH4N2O |
| CAS-Nummer | 57-13-6 |
| Kurzbeschreibung | farb- und geruchloser, kristalliner Feststoff |
Eigenschaften | |
| Molare Masse | 60,06 g·mol−1 |
| Aggregatzustand | fest |
| Dichte | 1,32 g·cm−3 (20 °C) |
| Schmelzpunkt | 132,5–134,5 °C (Zersetzung) |
| Dampfdruck | 0,2 Pa (75 °C) |
| Löslichkeit | sehr gut in Wasser |
Verwendung
Da Harnstoff hohe Gehalte an Stickstoff liefert wird es häufig als Dünger und auch als Futtermittel eingesetzt. Harnstoff besteht zu etwa 46 Prozent aus Stickstoff. In der Chemie dient Harnstoff zur Produktion von Melamin und Aminoplasten. In Kombination mit Formaldehyd wird der Harnstoff zu künstlichen Harzen gemacht. Diese dienen unter anderem zur Produktion von Spanplatten. In der Medizin werden Schlafmittel mit Hilfe von Harnstoff hergestellt. Weiterhin wird die organische Substanz als feuchtigkeitsspendendes Mittel in Salben und Tinkturen zur Behandlung von Hauterkrankungen wie Neurodermitis oder Schuppenflechte eingesetzt. Zudem können Nagelpilze damit behandelt werden. Hochkonzentrierte Harnstoff-Lösungen bewirken eine leichtere Nagelabtrennung. Die Kristalle von Harnstoff bilden eine Art Käfig in welchem sie andere Substanzen festhalten können. Mit Hilfe von Harnstoff kann demnach eine Lösung die aus mehreren Substanzen besteht voneinander abgetrennt werden. Harnstoff hat eine gute Wasserbindungskraft. Aus diesem Grund wird es häufig in der Kosmetikindustrie zur Feuchthaltung der Produkte eingesetzt. Die organische Substanz findet außerdem in der Tabakindustrie Anwendung. Harnstoff wird dem Tabak zugesetzt um dessen ph-Wert zu erhöhen. Dadurch kann das Nervengift Nikotin besser aufgenommen werden. Harnstoff kommt auch in der Automobilindustrie zum Einsatz. Dazu wird die Substanz hinter Rußfilter von Dieselmotoren eingespritzt um die Belastung mit Stickoxiden zu reduzieren. In der Lebensmittelindustrie wird Harnstoff als Stabilisator verwendet. Harnstoff versteckt sich hinter der E-Nummer E927b und darf nur für Kaugummis verwendet werden.
Harnstoff kaufen
Harnstoff zur medizinischen Anwendung kann in der Apotheke bezogen werden. Je nach Anwendung werden dort verschiedene Rezepturen aus Harnstoff angemischt. Bei trockener Haut liegt die Harnstoffkonzentration in etwa bei 5-10 Prozent. Wird Harnstoff zur Ablösung von Nagelbetten verwendet liegt die Dosierung mit 40 Prozent deutlich höher. Harnstoff zu weiteren Anwendungsgebieten können im Fachhandel erworben werden.
Sicherheitshinweise und Risiken
Harnstoff ist ein unbedenklicher, farbloser Stoff. Harnstoff in der Lebensmittelindustrie darf nur eingesetzt werden, wenn er gesundheitlich unbedenklich ist. Daher sind diesbezüglich keine Risiken bei dem Konsum harnstoffhaltiger Kaugummis zu erwarten. Harnstoff in der Medizin in Salben und Cremes sollte nicht in Kontakt mit den Schleimhäuten an den Geschlechtsteilen oder den Augen gebracht werden. Daraufhin können sich unter Umständen Nebenwirkungen wie Rötungen, Juckreiz und Entzündungen einstellen.