Гидразуевая кислота
| |
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Имя IUPAC
Водород азид
| |
| Другие имена
Водород азид
Азоимид Азиновая кислота | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| Чеби | |
| Химический | |
| Chemspider | |
| Echa Infocard | 100.029.059 |
| ЕС номер |
|
| 773 | |
PubChem CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| H n 3 | |
| Молярная масса | 43.029 g·mol −1 |
| Появление | бесцветная, очень нестабильная жидкость |
| Плотность | 1,09 г/см 3 |
| Точка плавления | −80 ° C (-112 ° F; 193 K) |
| Точка кипения | 37 ° C (99 ° F; 310 K) |
| очень растворимый | |
| Растворимость | растворимый в щелочках , алкоголе , эфире |
| Кислотность (p k a ) | 4.6 [ 1 ] |
| Сопряженная база | Азид |
| Структура | |
| приблизительно линейный | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Высокий токсичный, взрывной, реактивный |
| GHS Маркировка : | |
  
| |
| Опасность | |
| H200 , H319 , H335 , H370 | |
| P201 , P202 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P281 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P307+P311 , P312 , P321 , P337+P313 , P372 , P373 , P380 , P401 , P403+ P233 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (Огненная бриллиант) | |
| Связанные соединения | |
Другие катионы
|
Азид натрия Литий азид Азид калия |
| Аммиак Гидразин | |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |
Гидразойная кислота , также известная как азид водорода , азиновая кислота или азоимид , [ 2 ] это соединение с химической формулой HN 3 . [ 3 ] Это бесцветная, нестабильная и взрывная жидкость при комнатной температуре и давлении. Это соединение азота и водорода и, следовательно, является гидридом пниктогена . Состояние окисления атомов азота в гидразойной кислоте является фракционным и составляет -1/3. [ Цитация необходима ] Он был первым изолирован в 1890 году Теодором Кертием . [ 4 ] Кислота имеет мало применений, но ее конъюгатная основа , азид -ион, полезно в специализированных процессах.
Гидразойная кислота, как и ее коллеги -минеральные кислоты , растворим в воде. Неразбавленная гидразуевая кислота опасно взрывоопасно [ 5 ] со стандартной энтальпией формирования Δ f h а (L, 298K) = +264 кДж/моль. [ 6 ] При разбавлении газовые и водные растворы (<10%) могут быть безопасно подготовлены, но должны использоваться немедленно; Из -за своей низкой температуры кипения гидразойная кислота обогащается при испарениях и конденсации, так что разбавленные растворы, неспособные к взрыву, могут образовывать капли в свободном пространстве контейнера или реактора, способных к взрыву. [ 7 ] [ 8 ]
Производство
[ редактировать ]Кислота обычно образуется путем подкисления азидной соли, такой как азид натрия . Обычно растворы азида натрия в воде содержат следовые количества гидразойной кислоты в равновесии с азидной солью, но внедрение более сильной кислоты может преобразовать первичные виды в растворе в гидразойную кислоту. Чистая кислота может быть впоследствии получена путем фракционной дистилляции в качестве чрезвычайно взрывоопасной бесцветной жидкости с неприятным запахом. [ 2 ]
- NAN 3 + HCl → HN 3 + NaCl
Его водный раствор также может быть получен путем обработки азидного раствора бария разбавленной серной кислотой , отфильтровав нерастворимый сульфат бария . [ 9 ]
Первоначально он был приготовлен реакцией водного гидразина с азотной кислотой :
- N 2 H 4 + HNO 2 → HN 3 + 2 H 2 O
С гидразиния катионом [N 2 H 5 ] + Эта реакция написана как:
- [N 2 H 5 ] + + Hno 2 → Hn 3 + Hn 3 [ + Hn 3 [ + Hn 2 + Hn 3 H 3 +
Другие окисляющие агенты, такие как перекись водорода , нитрозилхлорид , трихлорам или азотная кислота , также могут использоваться для получения гидразойной кислоты из гидразина. [ 10 ]
Разрушение до утилизации
[ редактировать ]Гидразойная кислота реагирует с азотной кислотой:
- HN 3 + HNO 2 → N 2 O + N 2 + H 2 O
Эта реакция необычна тем, что включает соединения с азотом в четырех различных состояниях окисления. [ 11 ]
Реакция
[ редактировать ]В своих свойствах гидразуевая кислота показывает некоторую аналогию с галогенами, поскольку она образует плохо растворимые (в воде) свинцовые, серебра и ртути (I) соли. Металлические соли все кристаллизуются в безводной форме и разлагаются при нагревании, оставляя остаток чистого металла. [ 2 ] Это слабая кислота (P K A = 4,75. [ 6 ] ) Его соли тяжелых металлов взрывные и легко взаимодействуют с алкил йодидом . Азиды более тяжелых щелочных металлов (исключая литий ) или щелочные металлы Земли не являются взрывными, а разлагаются более контролируемым образом при нагревании, высвобождая спектроскопические пары N 2 газ. [ 12 ] Растворы гидразойной кислоты растворяют многие металлы (например, цинк , железо ) с освобождением водорода и образованием солей, которые называются азидами (ранее также называемые азоимидами или гидразоатами).
Гидразойная кислота может реагировать с карбонильными производными, включая альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты с получением амина или амида, с изгнанием азота. Это называется реакцией Шмидта или перестройки Шмидта.
Растворение в самых сильных кислотах производит взрывные соли, содержащие ион аминодиазония [H 2 n = n = n] + ⇌ [h 2 n -n≡N] + , например: [ 12 ]
- Hn = n = n + h [sbcl 6 ] → [h 2 n = n = n] + [SBCL 6 ] −
Ион [H 2 n = n = n] + Изоэлектронный для диазометана H 2 c = n + = N − .
Разложение гидразойной кислоты, вызванное шоком, трениями, искры и т. Д. Производит азот и водород:
- 2 Hn 3 → H 2 → H 2 + 3 N 2
Гидразойная кислота подвергается немолекулярному разложению при достаточной энергии:
- HN 3 → NH + N 2
Самый низкий энергетический путь производит NH в триплетном состоянии, что делает его спин-обратной реакцией. Это одна из немногих реакций, скорость которых была определена для определенных количеств вибрационной энергии в наземном электронном состоянии, с помощью лазерных исследований фотодиссоциации. [ 13 ] Кроме того, эти немолекулярные показатели были проанализированы теоретически, и экспериментальные и рассчитанные ставки находятся в разумном согласии. [ 14 ]
Токсичность
[ редактировать ]Гидразойная кислота летучая и высокотоксичная. Он имеет острый запах, и его пары могут вызвать сильные головные боли . Соединение действует как некумулятивный яд.
Приложения
[ редактировать ]2-фуронитрил , фармацевтический промежуточный и потенциальный искусственный подслащивающий агент был приготовлен с хорошим урожайностью путем обработки фурфурала смесью гидразойной кислоты ( HN 3 ) и перхловая кислота ( HCLO 4 ) в присутствии магния перхлората в растворе бензола при 35 ° C. [ 15 ] [ 16 ]
Все газофазное йод-лазер (AGIL) смешивает газообразную гидразойную кислоту с хлором с образованием возбужденного хлорида азота , который затем используется для выбора йода в LASE; Это избегает химических требований к химии жидкости в лазерах катушек .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Прадиот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в Чисхолм, Хью , изд. (1911). . Encyclopædia Britannica . Тол. 3 (11 -е изд.). Издательство Кембриджского университета. С. 82–83. Это также содержит подробное описание современного производственного процесса.
- ^ Словарь неорганических и органометаллических соединений . Чепмен и Холл.
- ^ Кертия, Теодор (1890). «О азотной водородной кислоте (азоимид) N 3 H» [на гидразойной кислоте (азоимид) N 3 H]. Отчеты немецкого химического общества . 23 (2): 3023–3033. Doi : 10.1002/cber.189002302232 .
- ^ Фурман, Дэвид; Дубникова, Файна; van Duin, Adri Ct; Зейри, Иегуда; Kosloff, Ronnie (2016-03-10). «Реактивное силовое поле для жидкой гидразойной кислоты с применением к химии детонации». Журнал физической химии c . 120 (9): 4744–4752. BIBCODE : 2016APS..MARH20013F . doi : 10.1021/acs.jpcc.5b10812 . ISSN 1932-7447 . S2CID 102029987 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Кэтрин Э. Хоусрофт; Алан Г. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия, 3 -е издание . Пирсон. п. 449. ISBN 978-0-13-175553-6 .
- ^ Gonzalez-Bobes, F. et al. Org. Процесс Res. Девчонка 2012, 16, 2051-2057.
- ^ Treitler, DS et al org. Процесс Res. Девчонка 2017, 21, 460-467.
- ^ L. F. Audrieth, CF Gibbs Hydrogen Azide в водном и эфирном растворе "Неорганические синтезы 1939, том 1, с. 71-79.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2 -е изд.). Баттерворт-Хейнеманн . п. 432. ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Гринвуд, с. 461–464.
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Эгон Виберг; Nils Wiberg; Арнольд Фредерик Холман (2001). «Азотная группа». Неорганическая химия . Академическая пресса. п. 625. ISBN 978-0-12-352651-9 .
- ^ Foy, Br; Casassa, MP; Стивенсон, JC; Кинг, Д.С. (1990). "Овертон-вновь HN
3 (x1a ') - анхармонический резонанс, гомогенная ширина линии и скорости диссоциации ». Журнал химической физики . 92 : 2782–2789. DOI : 10.1063/1,457924 . - ^ Besora, M.; Харви, JN (2008). "Понимание скорости спин-связанного термолиза HN
3 и гл
3 н
3 ". Журнал химической физики . 129 (4): 044303. DOI : 10.1063/1,2953697 . PMID 18681642 . - ^ P. A. Pavlov; Kul'nevich, V. G. (1986). "Synthesis of 5-substituted furannitriles and their reaction with hydrazine". Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii . 2 : 181–186.
- ^ Б. Бангар; Маконе С. (2006). «Органические реакции в воде. Трансформация альдегидов в нитрилы с использованием NBS в мягких условиях». Синтетическая связь . 36 (10): 1347–1352. doi : 10.1080/00397910500522009 . S2CID 98593006 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с азидом водорода в Wikimedia Commons - OSHA: Гидразойная кислота Архивировал 2008-04-04 на The Wayback Machine
| Базы данных управления авторитетом : национальный |
|---|