Азид натрия
 | |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Азид натрия | |
| Другие имена Тринитрид натрия поразить Азиум | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.043.487 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 1687 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| НЭН 3 | |
| Молярная масса | 65.0099 g/mol |
| Появление | Твердое вещество от бесцветного до белого цвета |
| Запах | Без запаха |
| Плотность | 1,846 г/см 3 (20 °С) |
| Температура плавления | 275 ° C (527 ° F; 548 К) бурное разложение |
| 38,9 г/100 мл (0 °С) 40,8 г/100 мл (20 °С) 55,3 г/100 мл (100 °С) | |
| Растворимость | Хорошо растворяется в аммиаке Мало растворим в бензоле Нерастворим в диэтиловом эфире , ацетоне , гексане , хлороформе. |
| Растворимость в метаноле | 2,48 г/100 мл (25 °С) |
| Растворимость в этаноле | 0,22 г/100 мл (0 °С) |
| Кислотность ( pKa ) | 4.8 |
| Структура | |
| Шестиугольный , hR12 [1] | |
| Р-3м, нет. 166 | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 76,6 Дж/моль·К |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 70,5 Дж/моль·К |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | 21,3 кДж/моль |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | 99,4 кДж/моль |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
    | |
| Опасность | |
| Х300 , Х310 , Х410 | |
| П260 , П280 , П301+П310 , П501 [2] | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | 300 ° С (572 ° F; 573 К) |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | 27 мг/кг (перорально, крысы/мыши) [1] |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | Никто [3] |
РЕЛ (рекомендуется) | C 0,1 ppm (как HN 3 ) [кожа] С 0,3 мг/м 3 (как NaN 3 ) [кожа] [3] |
IDLH (Непосредственная опасность) | без даты [3] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0950 |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Цианид натрия |
Другие катионы | Азид калия Азид аммония |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Азид натрия неорганическое соединение формулы — НЭН 3 . Эта бесцветная соль является газообразующим компонентом некоторых систем подушек безопасности автомобилей . Его используют для получения других азидных соединений. Это ионное вещество, хорошо растворимое в воде и остро ядовитое. [5]
Структура
[ редактировать ]натрия Азид – ионное твердое вещество . две кристаллические формы : ромбоэдрическая и гексагональная. Известны [1] [6] Оба используют слоистые структуры. Азид-анион очень похож в каждой форме: он центросимметричен с расстояниями N–N 1,18 Å. Уже + ион имеет октаэдрическую геометрию. Каждый азид связан с шестью Уже + центры с тремя связями Na–N к каждому концевому азотному центру. [7]
Подготовка
[ редактировать ]Распространенным методом синтеза является « процесс Вислиценуса », который протекает в две стадии в жидком аммиаке . На первом этапе аммиак преобразуется в амид натрия металлическим натрием :
- 2 Na + 2 NH 3 → 2 NaNH 2 + H 2
Это окислительно-восстановительная реакция в которой металлический натрий отдает электрон протону , аммиака , который восстанавливается в газообразном водороде. Натрий легко растворяется в жидком аммиаке с образованием сольватированных электронов, ответственных за синий цвет полученной жидкости. Уже + и NH - 2 В результате этой реакции образуются ионы .
Затем амид натрия соединяют с закисью азота :
- 2 NaNH 2 + N 2 O → NaN 3 + NaOH + NH 3
Эти реакции лежат в основе промышленного маршрута, по которому в 2004 году производилось около 250 тонн в год, причем производство увеличивалось за счет более широкого использования подушек безопасности . [5]
Лабораторные методы
[ редактировать ]Курциус и Тиле разработали другой производственный процесс, в котором нитритный эфир преобразуется в азид натрия с помощью гидразина . Этот метод подходит для лабораторного получения азида натрия:
- 2 NaNO 2 + 2 C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 → 2 C 2 H 5 ONO + Na 2 SO 4 + 2 H 2 O
- C 2 H 5 ONO + N 2 H 4 ·H 2 O + NaOH → NaN 3 + C 2 H 5 OH + 3 H 2 O
Альтернативно соль можно получить реакцией нитрата натрия с амидом натрия. [8]
- 3 NaNH 2 + NaNO 3 → NaN 3 + 3 NaOH + NH 3
Химические реакции
[ редактировать ]Кислотное образование азотистоводородной кислоты
[ редактировать ]Обработка азида натрия сильными кислотами дает газообразную азотистоводородную кислоту (азид водорода; HN 3 ), которая также чрезвычайно токсична:
- ЧАС + + Н − 3 → НН 3
Равновесие гидразойной кислоты
[ редактировать ]Водные растворы содержат незначительные количества азотистоводородной кислоты, образование которой описывается следующим равновесием:
- N − 3 + H 2 O ⇌ HN 3 + OH − , К = 10 −4.6
Разрушение
[ редактировать ]Азид натрия можно разрушить обработкой in situ полученной азотистой кислотой, (HNO 2 ; не HNO 3 ). [9] [10] Подготовка на месте необходима, поскольку HNO 2 нестабилен и быстро разлагается в водных растворах. Это разрушение необходимо производить с большой осторожностью и в условиях химического вытяжного шкафа , так как образующийся газообразный оксид азота (NO) также токсичен, а неправильный порядок добавления кислоты для на месте образования HNO 2 приведет вместо этого к образованию газообразной высокотоксичной азотнокислой кислоты ( ХН 3 ). [9]
- 2 NaN 3 + 2 HNO 2 → 3 N 2 + 2 NO + 2 NaOH
Приложения
[ редактировать ]Автомобильные подушки безопасности и трапы для эвакуации самолетов.
[ редактировать ]Старые составы подушек безопасности содержали смеси окислителей, азида натрия и других агентов, включая воспламенители и ускорители. Электронный контроллер взрывает эту смесь во время автомобильной аварии:
- 2 NaN 3 → 2 Na + 3 N 2
Такая же реакция происходит при нагревании соли примерно до 300°С. Образующийся натрий сам по себе представляет потенциальную опасность, а в автомобильных подушках безопасности он преобразуется в результате реакции с другими ингредиентами, такими как нитрат калия и кремнезем . В последнем случае образуются безобидные силикаты натрия. [11] Хотя азид натрия все еще используется в эвакуационных трапах на современных самолетах, автомобильные подушки безопасности нового поколения содержат менее чувствительные взрывчатые вещества, такие как нитрогуанидин или нитрат гуанидина . [12]
Органический и неорганический синтез
[ редактировать ]Из-за опасности взрыва азид натрия имеет лишь ограниченное применение в промышленном органическом синтезе . В лаборатории его используют для введения азидной функциональной группы путем замещения галогенидов . [10] После этого азидная функциональная группа может быть преобразована в аминную путем восстановления либо SnCl 2 в этаноле или литийалюминийгидриде или третичном фосфине , таком как трифенилфосфин в реакции Штаудингера , с никелем Ренея или с сероводородом в пиридине . Осельтамивир , противовирусный препарат, в настоящее время производится в коммерческих масштабах методом с использованием азида натрия. [13]
Азид натрия является универсальным предшественником других неорганических соединений азида, например азида свинца и азида серебра , которые используются в детонаторах в качестве первичных взрывчатых веществ . Эти азиды значительно более чувствительны к преждевременной детонации, чем азид натрия, и поэтому имеют ограниченное применение. Азид свинца и серебра можно получить реакцией двойного замещения с азидом натрия и их соответствующими нитратными (чаще всего) или ацетатными солями. Азид натрия также может реагировать с хлоридными солями некоторых щелочноземельных металлов в водном растворе, такими как хлорид бария или хлорид стронция, с образованием соответственно азида бария и азида стронция , которые также являются относительно чувствительными, прежде всего, взрывчатыми материалами. Эти азиды можно выделить из раствора путем осторожного высушивания.
Биохимия и биомедицинское использование
[ редактировать ]Азид натрия — полезный зондовый реагент и антибактериальный консервант для биохимических растворов. В прошлом мертиолат и хлорбутанол также использовались в качестве альтернативы азиду для консервации биохимических растворов. [14]
Азид натрия является мгновенным ингибитором лактопероксидазы , который может быть полезен для остановки лактропероксидазы, катализируемой лактопероксидазой. 125 Я белков экспериментировал с радиоактивным мечением . [15]
В больницах и лабораториях это биоцид ; это особенно важно для нерасфасованных реагентов и исходных растворов , которые в противном случае могут поддерживать рост бактерий , где азид натрия действует как бактериостатик, ингибируя цитохромоксидазу в грамотрицательных бактериях; однако некоторые грамположительные бактерии ( стрептококки , пневмококки , лактобактерии ) обладают внутренней устойчивостью. [16]
Сельскохозяйственное использование
[ редактировать ]Он используется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями почвенных патогенов, таких как Meloidogyne incognita или Helicotylenchus dihystera . [17]
Он также используется в качестве мутагена при селекции таких растений, как рис, [18] ячмень [19] или овес. [20]
Соображения безопасности
[ редактировать ]Азид натрия может быть смертельно токсичен. [21] и даже незначительные количества могут вызвать симптомы. Токсичность этого соединения сравнима с токсичностью растворимых цианидов щелочных металлов . [22] хотя о токсичности отработанных подушек безопасности не сообщалось. [23]
Он вызывает экстрапирамидные симптомы с некрозом коры головного мозга , мозжечка и базальных ганглиев . Токсичность может также включать гипотонию , [24] слепота и некроз печени . Азид натрия увеличивает циклические уровни GMP в мозге и печени за счет активации гуанилатциклазы . [25]
Растворы азида натрия реагируют с ионами металлов с образованием азидов металлов, которые могут быть чувствительными к ударам и взрывоопасны. Это следует учитывать при выборе неметаллической транспортной тары для растворов азида натрия в лаборатории. Это также может создать потенциально опасные ситуации, если растворы азида следует сбрасывать непосредственно в канализацию в канализационную систему. Металл в водопроводной системе может вступить в реакцию, образуя высокочувствительные кристаллы азида металла, которые могут накапливаться в течение многих лет. Для безопасной и экологически ответственной утилизации остатков раствора азида необходимы соответствующие меры предосторожности. [26]
Преднамеренное потребление
[ редактировать ]Азид натрия привлек внимание в Нидерландах [27] и за рубежом [28] как химическое вещество, используемое в смертельных и суицидальных целях.
Азид натрия стал причиной как минимум 172 смертей в период с 2015 по 2022 год как часть запрещенного вещества, используемого в качестве средства для самоубийства, обычно называемого наркотиком X (голландский: Middel X ). [29] В 2021 году обзор всех сообщений о случаях интоксикации азидом натрия показал, что 37% случаев были попытками самоубийства. [30] Рост использования азида натрия в качестве средства для самоубийства объясняется его доступностью в интернет-магазинах, специализирующихся на пиротехнике . [31]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Стивенс ЭД; Хоуп Х. (1977). «Исследование распределения электронной плотности в азиде натрия NaN».
3 " . Acta Crystallographica A. 33 ( 5): 723–729. doi : 10.1107/S0567739477001855 . - ^ «Азид натрия» .
- ^ Jump up to: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0560» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ «Паспорт безопасности материала» (PDF) . Sciencelab.com. 6 ноября 2008 г. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. . Проверено 26 октября 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Йобелиус, Хорст Х.; Шарфф, Ханс-Дитер (2000). «Гидразойная кислота и азиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли-ВЧ. дои : 10.1002/14356007.a13_193 . ISBN 9783527306732 .
- ^ Уэллс, AF (1984), Структурная неорганическая химия (5-е изд.), Оксфорд: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6
- ^ Прингл, GE; Ноукс, Делавэр (15 февраля 1968 г.). «Кристаллические структуры азидов лития, натрия и стронция». Acta Crystallographica Раздел B. 24 (2): 262–269. Бибкод : 1968AcCrB..24..262P . дои : 10.1107/s0567740868002062 .
- ^ Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ Jump up to: а б Комитет по разумной практике обращения, хранения и утилизации химикатов в лабораториях, Совет по химическим наукам и технологиям, Комиссия по физическим наукам, математике и приложениям, Национальный исследовательский совет (1995). «Утилизация мусора» . Разумная практика в лаборатории: обращение с химикатами и их утилизация . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии. п. 165. ИСБН 978-0-309-05229-0 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Тернбулл, Кеннет; Нарсайя, Б.; Ядав, Дж.С.; Якайя, Т.; Лингаия, BPV (14 марта 2008 г.), «Азид натрия», Энциклопедия реагентов для органического синтеза , Чичестер, Великобритания: John Wiley & Sons, Ltd, номер документа : 10.1002/047084289x.rs045.pub2 , ISBN 978-0471936237
- ^ Беттертон, Э.А. (2003). «Экологическая судьба азида натрия, полученного из автомобильных подушек безопасности». Критические обзоры в области экологических наук и технологий . 33 (4): 423–458. Бибкод : 2003CREST..33..423B . дои : 10.1080/10643380390245002 . S2CID 96404307 .
- ^ Хэлфорд, Бетани (15 ноября 2022 г.). «Какие химические вещества заставляют подушки безопасности надуваться и как они изменились с течением времени?» . Новости химии и техники . 100 (41) . Проверено 4 июня 2023 г.
Химическая реакция, используемая для срабатывания подушек безопасности, изменилась, но одна итерация привела к массовым отзывам.
- ^ Ролофф Джон К.; Кент Кеннет М.; Постич Майкл Дж.; Беккер Марк В.; Чепмен Харлан Х.; Келли Дафна Э.; Лью Уиллард; Луи Майкл С.; МакГи Лоуренс Р.; и др. (1998). «Практический тотальный синтез противогриппозного препарата GS-4104». Дж. Орг. хим. 63 (13): 4545–4550. дои : 10.1021/jo980330q .
- ^ Скоупс, Роберт К. (1994). Очистка белка . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer New York. п. 204. дои : 10.1007/978-1-4757-2333-5 . ISBN 978-1-4419-2833-7 .
- ^ Дойчер, член парламента (1990). Руководство по очистке белка . Методы энзимологии. Академическая пресса. п. 729. ИСБН 978-0-12-182083-1 . Проверено 10 апреля 2023 г.
- ^ Лихштейн, ХК; Соул, Миннесота (1943). «Исследование влияния азида натрия на рост микробов и дыхание: I. Действие азида натрия на рост микробов» . Журнал бактериологии . 47 (3): 221–230. дои : 10.1128/JB.47.3.221-230.1944 . ПМЦ 373901 . ПМИД 16560767 .
- ^ Применение азида натрия для борьбы с почвенными патогенами в картофеле. Родригес-Кабана Р., Бэкман П.А. и Кинг П.С., Репортер по болезням растений, 1975, Vol. 59, № 6, стр. 528-532 ( ссылка )
- ^ Аван, М. Афсар; Конзак, CF; Рутгер, Дж. Н.; Нилан, РА (1 января 2000 г.). «Мутагенные эффекты азида натрия в рисе1». Растениеводство . 20 (5): 663–668. doi : 10.2135/cropsci1980.0011183x002000050030x .
- ^ Ченг, Сюнъин; Гао, Минвэй (1988). «Биологические и генетические эффекты комбинированного лечения азидом натрия, гамма-лучами и ЭМС на ячмене». Экологическая и экспериментальная ботаника . 28 (4): 281–288. Бибкод : 1988EnvEB..28..281C . дои : 10.1016/0098-8472(88)90051-2 .
- ^ Райнс, HW (1 февраля 1985 г.). «Мутагенез азида натрия в диплоидном и гексаплоидном овсе и сравнение с обработкой этилметансульфонатом». Экологическая и экспериментальная ботаника . 25 (1): 7–16. Бибкод : 1985EnvEB..25....7R . дои : 10.1016/0098-8472(85)90043-7 .
- ^ Чанг, Соджу; Ламм, Стивен Х. (1 мая 2003 г.). «Влияние воздействия азида натрия на здоровье человека: обзор и анализ литературы». Международный журнал токсикологии . 22 (3): 175–186. дои : 10.1080/10915810305109 . ISSN 1091-5818 . ПМИД 12851150 . S2CID 38664824 .
- ^ «Паспорт безопасности: азид натрия» . Маллинкродт Бейкер. 21 ноября 2008 г. Паспорт безопасности S2906.
- ^ Олсон, Кент; Андерсон, Илен Б. (18 сентября 2006 г.). Отравление и передозировка наркотиков, 5-е издание . McGraw-Hill Companies, Incorporated. п. 123. ИСБН 978-0-07-144333-3 .
- ^ Гордон, Стивен М.; Драхман, Джонатан; Бланд, Ли А.; Рид, Мари Х.; Фаверо, Мартин; Джарвис, Уильям Р. (1 января 1990 г.). "Kidney International - Аннотация статьи: Эпидемическая гипотония в диализном центре, вызванная азидом натрия" . Почки Int . 37 (1): 110–115. дои : 10.1038/ki.1990.15 . ISSN 0085-2538 . ПМИД 2299796 .
- ^ Кимура, Хироши; Миттал, Чандра К.; Мурад, Ферид (23 октября 1975 г.). «Повышение уровня циклического GMP в мозге и печени с помощью азида натрия, активатора гуанилатциклазы». Природа . 257 (5528): 700–702. Бибкод : 1975Natur.257..700K . дои : 10.1038/257700a0 . ПМИД 241939 . S2CID 115294 .
- ^ «Азид натрия | Экологическая безопасность и гигиена | Северо-Восточный университет» .
- ^ Брюин, Мааике AC; Деккер, Дауве; Венекамп, Никки; Тиббен, Маттейс; Розинг, Хильда; де Ланге, Дилан В.; Бейнен, Джос Х.; Уитема, Элвин Д.Р. (март 2021 г.). «Токсикологический анализ азидов и цианидов на азидные интоксикации методом газовой хроматографии» . Базовая и клиническая фармакология и токсикология . 128 (3): 534–541. дои : 10.1111/bcpt.13523 . ISSN 1742-7835 . ПМЦ 7984282 . ПМИД 33090684 .
- ^ Конец скорпиона // Аргументы и факты
- ^ «По меньшей мере 172 человека покончили жизнь самоубийством из-за препарата X] . NU.nl (на голландском языке). 18 апреля 2024 г.
- ^ Вачелко, Ольга; Завадски, Марцин; Шпот, Павел (30 июля 2021 г.). «Новая процедура стабилизации азида в биологических образцах и метод его определения (HS-GC-FID/FID)» . Научные отчеты . 11 (1): 15568. doi : 10.1038/s41598-021-95104-5 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 8324859 . ПМИД 34330976 .
- ^ ван дер Хейден, Лиза Т.; ван ден Хондел, Карен Э.; Олислагер, Эрик Дж. Х.; де Йонг, Лютеа А.А.; Рейндерс, Удо Дж.Л.; Франссен, Эрик Дж. Ф. (13 июля 2023 г.). «Купленный в Интернете азид натрия, использованный при попытке самоубийства со смертельным исходом: отчет о случае и обзор литературы» . Токсики . 11 (7): 608. doi : 10.3390/toxis11070608 . ISSN 2305-6304 . ПМЦ 10385699 . ПМИД 37505573 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Международная карта химической безопасности 0950 .
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям .
- Р., Фрэнсис (2006). «Есть ли яд в автомобильных подушках безопасности?» . Прямой наркотик . Архивировано из оригинала 31 июля 2020 г. Проверено 25 октября 2022 г.