Гидрозойная кислота
 | |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Азид водорода | |
| Другие имена Азид водорода Азоимид Азиновая кислота | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.029.059 |
| Номер ЕС |
|
| 773 | |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Ч Н 3 | |
| Молярная масса | 43.029 g·mol −1 |
| Появление | бесцветная, легко летучая жидкость |
| Плотность | 1,09 г/см 3 |
| Температура плавления | -80 ° C (-112 ° F; 193 К) |
| Точка кипения | 37 ° C (99 ° F; 310 К) |
| хорошо растворимый | |
| Растворимость | растворим в щелочах , спирте , эфире |
| Кислотность ( pKa ) | 4.6 [1] |
| Сопряженная база | Азид |
| Структура | |
| приблизительно линейный | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности | Высокотоксичный, взрывоопасный, реактивный |
| СГС Маркировка : | |
   | |
| Опасность | |
| Х200 , Х319 , Х335 , Х370 | |
| P201 , P202 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P281 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P307+P311 , P312 , P321 , P337+P313 , P372 , 73 , П380 , П401 , П403+ П233 , П405 , П501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Родственные соединения | |
Другие катионы | Азид натрия Азид лития Азид калия |
| Аммиак Гидразин | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Гидрозойная кислота , также известная как азид водорода , азиновая кислота или азоимид , [2] представляет собой соединение с химической формулой ХН3 . [3] Это бесцветная, летучая и взрывоопасная жидкость при комнатной температуре и давлении. Это соединение азота и водорода и, следовательно, гидрид пниктогена . Степень окисления атомов азота в азотистоводородной кислоте дробная и равна -1/3. [ нужна ссылка ] Впервые он был выделен в 1890 году Теодором Курциусом . [4] Кислота имеет мало применений, но ее сопряженное основание , азид -ион, полезно в специализированных процессах.
Гидрозойная кислота, как и ее собратья минеральные кислоты , растворима в воде. Неразбавленная азотистая кислота взрывоопасна. [5] со стандартной энтальпией образования Δ f H тот (l, 298К) = +264 кДж/моль. [6] В разбавленном виде газ и водные растворы (<10%) можно безопасно приготовить, но их следует использовать немедленно; Из-за своей низкой температуры кипения азотистоводородная кислота обогащается при испарении и конденсации, так что разбавленные растворы, не способные к взрыву, могут образовывать капли в свободном пространстве контейнера или реактора, способные взорваться. [7] [8]
Производство
[ редактировать ]Кислота обычно образуется при подкислении соли азида, такой как азид натрия . Обычно растворы азида натрия в воде содержат следовые количества азотистоводородной кислоты в равновесии с азидной солью, но введение более сильной кислоты может превратить основные соединения в растворе в азотистоводородную кислоту. Чистую кислоту впоследствии можно получить фракционной перегонкой в виде чрезвычайно взрывоопасной бесцветной жидкости с неприятным запахом. [2]
- NaN 3 + HCl → HN 3 + NaCl
Его водный раствор можно также приготовить обработкой раствора азида бария разбавленной серной кислотой с фильтрованием нерастворимого сульфата бария . [9]
Первоначально его получали реакцией водного гидразина с азотистой кислотой :
- N 2 H 4 + HNO 2 → HN 3 + 2 H 2 O
С гидразиния катионом [Н 2 Ч 5 ] + эта реакция записывается как:
- [Н 2 Ч 5 ] + + HNO 2 → HN 3 + H 2 O + [H 3 O] +
Другие окислители, такие как перекись водорода , нитрозилхлорид , трихлорамин или азотная кислота , также могут быть использованы для получения азотистоводородной кислоты из гидразина. [10]
Уничтожение перед утилизацией
[ редактировать ]Гидрозойная кислота реагирует с азотистой кислотой:
- HN 3 + HNO 2 → N 2 O + N 2 + H 2 O
Эта реакция необычна тем, что в ней участвуют соединения с азотом в четырех различных степенях окисления. [11]
Реакции
[ редактировать ]По своим свойствам азотистоводородная кислота имеет некоторую аналогию с галогеновыми кислотами, так как образует плохо растворимые (в воде) соли свинца, серебра и ртути(I). Все соли металлов кристаллизуются в безводной форме и разлагаются при нагревании, оставляя остаток чистого металла. [2] Это слабая кислота (рКа = 4,75 . [6] ) Его соли тяжелых металлов взрывоопасны и легко взаимодействуют с алкилиодидами . Азиды более тяжелых щелочных металлов (исключая литий ) или щелочноземельных металлов не взрывоопасны, но при нагревании разлагаются более контролируемым образом, выделяя спектроскопически чистые Н 2 газ. [12] Растворы азотистоводородной кислоты растворяют многие металлы (например, цинк , железо ) с выделением водорода и образованием солей, которые называются азидами (ранее называвшимися также азоимидами или гидразоатами).
Гидрозойная кислота может реагировать с карбонильными производными, включая альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты, с образованием амина или амида с выделением азота. Это называется реакцией Шмидта или перегруппировкой Шмидта.
При растворении в самых сильных кислотах образуются взрывоопасные соли, содержащие ион аминодиазония. [Н 2 N=N=N] + ⇌ [Ч 2 N−N≡N] + , например: [12]
- HN=N=N + H[SbCl 6 ] → [H 2 N=N=N] + [SbCl 6 ] −
Ион [Н 2 N=N=N] + изоэлектронен диазометану Н 2 С=N + =Н − .
Разложение азотистоводородной кислоты, вызванное ударом, трением, искрой и т. д., приводит к образованию азота и водорода:
- 2 ХН 3 → Ч 2 + 3 Н 2
Гидрозойная кислота подвергается мономолекулярному разложению при достаточной энергии:
- ХН 3 → НХ + Н 2
Путь с самой низкой энергией производит NH в триплетном состоянии, что делает эту реакцию запрещенной по спину. Это одна из немногих реакций, скорость которой была определена для определенных количеств колебательной энергии в основном электронном состоянии с помощью исследований лазерной фотодиссоциации. [13] Кроме того, эти мономолекулярные скорости были проанализированы теоретически, и экспериментальные и расчетные скорости находятся в разумном согласии. [14]
Токсичность
[ редактировать ]Гидрозойная кислота летучая и очень токсичная. Он имеет резкий запах, и его пары могут вызвать сильные головные боли . Соединение действует как некумулятивный яд.
Приложения
[ редактировать ]2-Фуронитрил , фармацевтический промежуточный продукт и потенциальный искусственный подсластитель, был получен с хорошим выходом путем обработки фурфурола смесью азотистоводородной кислоты ( HN 3 ) и хлорная кислота ( HClO 4 ) в присутствии перхлората магния в бензольном растворе при 35 °С. [15] [16]
Полностью газофазный йодный лазер (AGIL) смешивает газообразную азотистоводородную кислоту с хлором для получения возбужденного хлорида азота , который затем используется для генерации йода лазера ; это позволяет избежать требований к жидкостной химии, предъявляемых к COIL-лазерам .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002 г., ISBN 0-07-049439-8
- ^ Jump up to: а б с Чисхолм, Хью , изд. (1911). . Британская энциклопедия . Том. 3 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 82–83. Он также содержит подробное описание современного производственного процесса.
- ^ Словарь неорганических и металлоорганических соединений . Чепмен и Холл.
- ^ Курций, Теодор (1890). «О H » азотистоводородной кислоте (азоимиде) N 3 . Отчеты Немецкого химического общества . 23 (2): 3023–3033. дои : 10.1002/cber.189002302232 .
- ^ Фурман, Дэвид; Дубникова, Фаина; ван Дуин, Адри Коннектикут; Зейри, Иегуда; Кослофф, Ронни (10 марта 2016 г.). «Поле реактивной силы жидкой гидразойной кислоты с применением к детонационной химии». Журнал физической химии C. 120 (9): 4744–4752. Бибкод : 2016APS..MARH20013F . дои : 10.1021/acs.jpcc.5b10812 . ISSN 1932-7447 . S2CID 102029987 .
- ^ Jump up to: а б Кэтрин Э. Хаускрофт; Алан Дж. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия, 3-е издание . Пирсон. п. 449. ИСБН 978-0-13-175553-6 .
- ^ Гонсалес-Бобес, Ф. и др. Org. Процесс Рез. Дев. 2012, 16, 2051-2057 гг.
- ^ Трейтлер, DS и др. Org. Процесс Рез. Дев. 2017, 21, 460-467.
- ^ Л. Ф. Одриет, К. Ф. Гиббс, азид водорода в водном и эфирном растворе», «Неорганический синтез», 1939, том 1, стр. 71-79.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 432. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Гринвуд, стр. 461–464.
- ^ Jump up to: а б Эгон Виберг; Нильс Виберг; Арнольд Фредерик Холлеман (2001). «Азотная группа». Неорганическая химия . Академическая пресса. п. 625. ИСБН 978-0-12-352651-9 .
- ^ Фой, БР; Касасса, член парламента; Стивенсон, Дж. К.; Кинг, DS (1990). «Обертон-возбужденный HN
3 (X1A') - Ангармонический резонанс, однородная ширина линий и скорость диссоциации». Журнал химической физики . 92 : 2782–2789. doi : 10.1063/1.457924 . - ^ Бесора, М.; Харви, JN (2008). «Понимание скорости спин-запрещенного термолиза HN
3 и СН
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. Бандгар; Маконе, С. (2006). «Органические реакции в воде. Превращение альдегидов в нитрилы с помощью NBS в мягких условиях». Синтетические коммуникации . 36 (10): 1347–1352. дои : 10.1080/00397910500522009 . S2CID 98593006 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с азидом водорода, на Викискладе? - OSHA: гидразойная кислота. Архивировано 4 апреля 2008 г. в Wayback Machine.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|