Jump to content

Азид

(Перенаправлено с Азидо )
Азид-анион

В химии азид анион ( / ˈeɪ z d / , AY -zyd ) линейный , многоатомный с формулой N 3 и структура Н=Н + . Это сопряженное основание азотистоводородной кислоты. ХН 3 . Органические азиды – это органические соединения формулы RN 3 , содержащий азидную функциональную группу . [ 1 ] Преобладающее применение азидов - в качестве пропеллента в подушках безопасности . [ 1 ]

Подготовка

[ редактировать ]

Азид натрия получают в промышленности реакцией закиси азота . N 2 O с амидом натрия NaNH 2 в жидком аммиаке в качестве растворителя: [ 2 ]

N 2 O + 2 NaNH 2 → NaN 3 + NaOH + NH 3

Многие неорганические азиды можно получить прямо или косвенно из азида натрия. Например, азид свинца , используемый в детонаторах , может быть получен в результате реакции метатезиса между нитратом свинца и азидом натрия. Альтернативный путь — прямая реакция металла с азидом серебра, растворенным в жидком аммиаке. [ 3 ] Некоторые азиды получают обработкой карбонатных солей азотистоводородной кислотой .

Склеивание

[ редактировать ]

Азид изоэлектронен . углекислому газу CO 2 , цианат ОКН , закись азота N 2 O , ион нитрония NO + 2 , молекулярный фторид бериллия BeF 2 и фторид циана FCN. Согласно теории валентной связи , азид может быть описан несколькими резонансными структурами ; важным является то, что Н +

Азидные соли могут разлагаться с выделением газообразного азота. Температуры разложения азидов щелочных металлов составляют: NaN 3 (275 °С), КН 3 (355 °С), RbN 3 (395 °С) и ЦСН 3 (390 °С). Этот метод используется для получения сверхчистых щелочных металлов: [ 4 ]

2 MN 3 heat 2 М + 3 Н 2

Протонирование солей азидов дает токсичную азотистоводородную кислоту в присутствии сильных кислот:

ЧАС + + Н 3 → НН 3

Азид как лиганд образует многочисленные азидные комплексы переходных металлов . Некоторые такие соединения более чувствительны к ударам.

Описано множество неорганических ковалентных азидов (например, азиды хлора, брома и йода). [ 5 ]

Азид-анион ведет себя как нуклеофил ; он подвергается нуклеофильному замещению как в алифатических, так и в ароматических системах. Он реагирует с эпоксидами , вызывая раскрытие кольца; по типу Михаэля он подвергается сопряженному присоединению к 1,4-ненасыщенным карбонильным соединениям. [ 1 ]

Азиды можно использовать в качестве предшественников нитридокомплексов металлов , вызывая их высвобождение. N 2 , образующий металлокомплекс в необычных степенях окисления (см. Железо высоковалентное ).

Окислительно-восстановительное поведение и тенденция к диспропорции

[ редактировать ]
Диаграмма замерзания азотистых соединений при pH = 0

Азиды обладают двойственным окислительно-восстановительным поведением: они одновременно окисляют и восстанавливают , поскольку легко подвергаются диспропорционированию , как показано на диаграмме Фроста азота. На этой диаграмме показана значительная энергетическая нестабильность азотистоводородной кислоты. HN 3 (или азид-ион), окруженный двумя гораздо более стабильными частицами, аммония ионом NH + 4 слева и молекулярный азот 2 справа. Как видно на диаграмме Фроста, реакция диспропорционирования снижает ∆G, свободную энергию Гиббса системы (-∆G/F = zE , где F — константа Фарадея , z — число электронов, которыми обмениваются в окислительно-восстановительной реакции, а E — стандартный электродный потенциал ). Минимизируя энергию в системе, реакция диспропорционирования повышает ее термодинамическую стабильность.

Утилизация

[ редактировать ]

Азиды разлагаются с нитритными соединениями, такими как нитрит натрия, при подкислении. Это метод разрушения остаточных азидов перед их утилизацией. [ 6 ] При этом образуются азот, оксиды азота и гидроксиды:

3 Н - 3 + НЕТ - 2 + 2 Ч 2 О → 5 Н 2 + 4 ОН
N 3 + 7 NO 2 + 4 H 2 O → 10 NO + 8 OH

Приложения

[ редактировать ]

В 2005 году в мире ежегодно производилось около 251 тонны азидосодержащих соединений, основной продукцией которых был азид натрия. [ 7 ]

Первичные взрывчатые вещества и топливо

[ редактировать ]

Азид натрия NaN 3 — топливо в автомобильных подушках безопасности . Он разлагается при нагревании с образованием газообразного азота, который используется для быстрого расширения воздушной подушки: [ 7 ]

2 NaN 3 → 2 Na + 3 N 2

Азиды тяжелых металлов, такие как азид свинца , Pb(N 3 ) 2 представляют собой чувствительные к ударам детонаторы , которые бурно разлагаются на соответствующий металл и азот, например: [ 8 ]

Pb(N 3 ) 2 → Pb + 3 N 2

Азид серебра AgN 3 и азид бария Ba(N 3 ) 2 используются аналогично.

Некоторые органические азиды являются потенциальными ракетными топливами , например 2-диметиламиноэтилазид (ДМАЗ). (СН 3 ) 2 НСН 2 СН 2 N 3 .

Микробный ингибитор и нежелательные побочные эффекты

[ редактировать ]

Азид натрия обычно используется в лаборатории в качестве бактериостатического агента, чтобы избежать размножения микробов в экспериментах по абиотическому контролю, в которых важно избегать микробной активности. Однако у него есть недостаток: он склонен вызывать неожиданные и нежелательные побочные реакции, которые могут поставить под угрозу результаты эксперимента. Действительно, азид-анион является нуклеофилом и окислительно-восстановительным активным веществом. Будучи склонным к диспропорционированию , он может вести себя и как окислитель , и как восстановитель . Поэтому он может непредсказуемым образом взаимодействовать со многими веществами. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Например, азид-анион может окислять пирит ( FeS 2 ) с образованием тиосульфата ( S 2 O 2− 3 ), или восстанавливают хинон до гидрохинона . [ 12 ] Он также может уменьшить количество нитритов. NO 2 в закись азота N 2 O и Фе 2+ в Фе 0 ( нульвалентное железо , ЗВИ). [ 12 ] Азид также может усиливать Выбросы N 2 O в почву. Предлагаемое объяснение - стимуляция процессов денитрификации из-за роли азида в синтезе денитрифицирующих ферментов. [ 13 ] Кроме того, азид также влияет на поглощения и флуоресценции оптические свойства растворенного органического вещества (РОВ) почв . [ 14 ] В литературе сообщается о многих других помехах для биохимических и биологических анализов, и их следует систематически выявлять и сначала тщательно проверять в лаборатории, прежде чем использовать азид в качестве микробного ингибитора для конкретного применения.

Очистка расплавленного натрия

[ редактировать ]

Азид натрия NaN 3 используется для очистки металлического натрия в лабораториях, работающих с расплавленным натрием, используемым в качестве теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах . [ 15 ]

Поскольку азотистоводородная кислота, протонированная форма аниона азида, имеет очень низкий потенциал восстановления E ° крас = -3,09 вольт и является даже более сильным восстановителем , чем литий ( Е ° крас = -3,04 вольт), сухой твердый азид натрия можно добавлять к расплавленному металлическому натрию ( E ° крас = -2,71 вольт) в строгих бескислородных условиях ( например , в специальном анаэробном перчаточном боксе с очень низким остаточным O 2 (< 1 ppm по объему), чтобы уменьшить Уже + примеси все еще присутствуют в натриевой ванне. Остаток реакции является только газообразным. Н2 .

Так как E ° ox = — E ° red , то она дает следующую серию реакций окисления, когда окислительно-восстановительные пары представлены в качестве восстановителей:

  • 2 ХН 3 ⇌ 3 Н 2 (ж) + 2 Н + + 2 и   ( E ° ox = +3,09 вольт)
  • Ли ⇌ Ли + + и                              ( E ° ox = +3,04 вольта)
  • На ⇌ На + + и                           ( E ° ox = +2,71 вольта)

Нажмите химия

[ редактировать ]

Азидная функциональная группа обычно используется в клик-химии посредством реакций азид-алкинового циклоприсоединения (CuAAC), катализируемых медью (I), где медь (I) катализирует циклоприсоединение органоазида к терминальному алкину с образованием триазола. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

Другое использование

[ редактировать ]

Крайне вредным и незаконным использованием азида натрия является его утечка браконьерами в качестве заменителя цианида натрия для отравления некоторых видов животных путем блокирования цепи переноса электронов в процессе клеточного дыхания .

Безопасность

[ редактировать ]

Азиды – эксплозофоры. [ 9 ] [ 19 ] [ 20 ] и респираторные яды. [ 9 ] [ 21 ] Азид натрия ( NaN 3 ) так же токсичен, как цианид натрия (NaCN) (с пероральной дозой 50 27 мг/кг для крыс), и может всасываться через кожу. При контакте азида натрия с кислотой образуется летучая азотистоводородная кислота ( HN 3 ), столь же токсичен и летуч, как и синильная кислота (HCN). Случайное попадание в воздух лаборатории в низкой концентрации может вызвать такие раздражения, как заложенность носа, или удушье и смерть при повышенных концентрациях. [ 22 ]

Азиды тяжелых металлов , такие как азид свинца ( Pb(N 3 ) 2 ) представляют собой первичные бризантные взрывчатые вещества , взрывающиеся при нагревании или встряхивании. Азиды тяжелых металлов образуются при растворах азида натрия или Пары HN 3 вступают в контакт с тяжелыми металлами (Pb, Hg…) или их солями. Азиды тяжелых металлов могут накапливаться при определенных обстоятельствах, например, в металлических трубопроводах и на металлических компонентах различного оборудования ( роторных испарителях , сублимационном оборудовании, охлаждающих ловушках, водяных банях, канализационных трубах) и, таким образом, приводить к сильным взрывам. [ 9 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с С. Брезе; К. Гил; К. Кнеппер; В. Циммерманн (2005). «Органические азиды: взрывное разнообразие уникального класса соединений». Angewandte Chemie, международное издание . 44 (33): 5188–5240. дои : 10.1002/anie.200400657 . ПМИД   16100733 .
  2. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 433. ИСБН  978-0-08-037941-8 .
  3. ^ Мюллер, Томас Г.; Карау, Фридрих; Шник, Вольфганг; Краус, Флориан (2014). «Новый путь к азидам металлов». Прикладная химия . 53 (50): 13695–13697. дои : 10.1002/anie.201404561 . ПМИД   24924913 .
  4. ^ Донгес, Э. (1963). «Щелочные металлы». В Брауэр, Г. (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии . Том. 1 (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 475.
  5. ^ IC Tornieporth-Oetting и TM Klapötke (1995). «Ковалентные неорганические азиды». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 34 (5): 511–520. дои : 10.1002/anie.199505111 .
  6. ^ 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). Благоразумная практика в лаборатории: обращение с химикатами и их утилизация . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство Национальной академии . ISBN  0-309-05229-7 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Перейти обратно: а б Йобелиус, Хорст Х.; Шарфф, Ганс Дитер (2005). «Гидразойная кислота и азиды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a13_193 . ISBN  3527306730 .
  8. ^ Шрайвер; Аткинс. Неорганическая химия (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. п. 382.
  9. ^ Перейти обратно: а б с д Розицкий, Майкл; Барта, Ричард (1981). «Проблемы, связанные с применением азида в качестве ингибитора микробной активности в почве» . Прикладная и экологическая микробиология . 41 (3): 833–836. doi : 10.1128/aem.41.3.833-836.1981 . ISSN   0099-2240 . ПМЦ   243784 . ПМИД   16345743 .
  10. ^ Линднер, Пинхас; Шомер, Илан (1984). «Вмешательство азида в анализ углеводов». Пищевая химия . 14 (2): 141–153. дои : 10.1016/0308-8146(84)90053-0 . ISSN   0308-8146 .
  11. ^ Гоэл, Рамеш К; Купер, Эдриен Т; Флора, Джозеф Р.В. (1 сентября 2003 г.). «Вмешательство азида натрия в химические и биологические испытания». Журнал экологической инженерии и науки . 2 (5): 407–411. дои : 10.1139/s03-043 . ISSN   1496-2551 .
  12. ^ Перейти обратно: а б Хендрикс, Кэтриен; Блейен, Неле; Меннекар, Тьерри; Брюггеман, Кристоф; Вальке, Эли (2019). «Азид натрия, используемый в качестве микробного ингибитора, вызывал нежелательные побочные продукты в анаэробных геохимических исследованиях». Прикладная геохимия . 107 : 120–130. doi : 10.1016/j.apgeochem.2019.05.014 . ISSN   0883-2927 .
  13. ^ Аулах, М.С.; Ренни, окружной прокурор (1 февраля 1985 г.). «Влияние азидов на выбросы N 2 O и превращения N в почвах». Канадский журнал почвоведения . 65 (1): 205–212. дои : 10.4141/cjss85-021 . ISSN   0008-4271 .
  14. ^ Ретеллетти Броги, Симона; Дерриен, Морган; Хур, Джин (2019). «Углубленная оценка влияния азида натрия на оптические свойства растворенных органических веществ». Журнал флуоресценции . 29 (4): 877–885. дои : 10.1007/s10895-019-02398-w . ISSN   1053-0509 .
  15. ^ Вебер, CE (июль 1948 г. - январь 1951 г.). «Проблемы использования расплавленного натрия в качестве переводной жидкости. Рассекреченный документ ОСТИ» . Журнал металлургии и керамики (1–6): 291.
  16. ^ Хейсген, Р. (1961). «Столетняя лекция - 1,3-диполярные циклоприсоединения». Труды Лондонского химического общества : 357. doi : 10.1039/PS9610000357 .
  17. ^ ХК Колб; МГ Финн; КБ Шарплесс (2001). «Клик-химия: разнообразные химические функции из нескольких хороших реакций» . Angewandte Chemie, международное издание . 40 (11): 2004–2021. doi : 10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5 . ПМИД   11433435 .
  18. ^ Колб, ХК; Шарплесс, Б.К. (2003). «Растущее влияние клик-химии на открытие лекарств» . Обнаружение наркотиков сегодня . 8 (24): 1128–1137. дои : 10.1016/S1359-6446(03)02933-7 . ПМИД   14678739 .
  19. ^ Трейтлер, Дэниел С.; Люнг, Саймон (2 сентября 2022 г.). «Насколько опасно или слишком опасно? Взгляд на азидохимию» . Журнал органической химии . 87 (17): 11293–11295. дои : 10.1021/acs.joc.2c01402 . ISSN   0022-3263 . ПМИД   36052475 . S2CID   252009657 . Проверено 18 сентября 2022 г.
  20. ^ Мандлер, Майкл Д.; Дегнан, Эндрю П.; Чжан, Шаша; Аулакх, Дарпандип; Жорж, Кетлейн; Сандху, Бхупиндер; Сарджант, Эми; Чжу, Ехэн; Трэгер, Сара С.; Ченг, Питер Т.; Эллсворт, Брюс А.; Регейро-Рен, Алисия (28 января 2022 г.). «Структурные и термические характеристики галогенированных азидопиридинов: недостаточно изученные синтоны для медицинской химии». Органические письма . 24 (3): 799–803. doi : 10.1021/acs.orglett.1c03201 . ПМИД   34714083 . S2CID   240154010 .
  21. ^ Тат, Джон; Хескетт, Карен; Сатоми, Сихо; Пильц, Рената Б.; Голомб, Беатрис А.; Босс, Джерри Р. (3 августа 2021 г.). «Отравление азидом натрия: обзор повествования» . Клиническая токсикология . 59 (8): 683–697. дои : 10.1080/15563650.2021.1906888 . ISSN   1556-3650 . ПМЦ   8349855 . ПМИД   34128439 .
  22. ^ Хаас, Джонатан М.; Марш, Уильям В. (май 1970 г.). «Азид натрия: потенциальная опасность при использовании для устранения помех при йодометрическом определении серы» . Журнал Американской ассоциации промышленной гигиены . 31 (3): 318–321. дои : 10.1080/0002889708506248 . ISSN   0002-8894 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a8ac06041ed46747909f22b38ca234d1__1723967580
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a8/d1/a8ac06041ed46747909f22b38ca234d1.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Azide - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)