Natrijum azid

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Natrijum azid

Natrijum azid
Identifikacija
3D model (Jmol)
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.043.487
  • [Na+].[N-]=N[N]
Svojstva
NaN
3
Molarna masa 65,0099 g/mol
Agregatno stanje Bezbojna do bela čvrsta supstanca
Miris Bez mirisa
Gustina 1,846 g/cm3 (20 °C (68 °F; 293 K))
Tačka topljenja 275 °C (527 °F; 548 K) burno razlaganje
38.9 g/100 mL (0 °C (32 °F; 273 K))
40.8 g/100 mL (20 °C (68 °F; 293 K))
55.3 g/100 mL (100 °C (212 °F; 373 K))
Rastvorljivost Veoma rastvorljiv u amonijaku
Slabo rastvorljiv u benzenu
Nerastvorljiv u dietil etru, acetonu, heksanu, hloroformu.
Rastvorljivost u metanol 2.48 g/100 mL (25 °C (77 °F; 298 K))
Rastvorljivost u etanol 0.22 g/100 mL (0 °C (32 °F; 273 K))
Kiselost (pKa) 4.8
Struktura
Kristalna rešetka/struktura Hexagonal, hR12[3]
Kristalografska grupa R-3m, No. 166
Termohemija
Specifični toplotni kapacitet, C 76.6 J/mol·K
Standardna molarna entropija So298 70.5 J/mol·K
21.3 kJ/mol
99.4 kJ/mol
Opasnosti
Bezbednost prilikom rukovanja ICSC 0950
GHS grafikoni The exploding-bomb pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) The skull-and-crossbones pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) The health hazard pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) The environment pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
GHS signalna reč Opasnost
H300, H310, H410
P260, P280, P301+310, P501 [4]
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondFlammability code 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g., canola oilHealth code 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g., VX gasReactivity code 3: Capable of detonation or explosive decomposition but requires a strong initiating source, must be heated under confinement before initiation, reacts explosively with water, or will detonate if severely shocked. E.g., fluorineSpecial hazards (white): no code
1
4
3
Tačka paljenja 300 °C (572 °F; 573 K)
Letalna doza ili koncentracija (LD, LC):
LD50 (LD50)
 27 mg/kg (oral, rats/mice)[3]
SAD zdravstvene granice izlaganja (NIOSH):
PEL (dozvoljivo)
 None[5]
REL (preporučeno)
 C 0.1 ppm (as HN
3) [skin]
C 0.3 mg/m3 (as NaN
3) [skin][5]
IDLH (neposredna opasnost)
 N.D.[5]
Srodna jedinjenja
Drugi anjoni
 Natrijum cijanid
Drugi katjoni
 Kalijum azid
Amonijum azid
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
НеН verifikuj (šta je ДаYНеН ?)
Reference infokutije

Natrijum azid je neorgansko hemijsko jedinjenje, sa formulom NaN
3, koje ima molekulsku masu od 65,010 Da. Ova bezbojna so je komponenta koja stvara gas u nekim sistemima vazdušnih jastuka u automobilu. Koristi se za pripremu drugih azidnih jedinjenja. To je jonska supstanca, veoma je rastvorljiva u vodi i veoma je otrovna. [7]

Struktura[uredi | uredi izvor]

Natrijum- azid je jonska čvrsta supstanca. Poznata su dva kristalna oblika, romboedarski i heksagonalni. [3] Obe forme usvajaju slojevite strukture. Azidni anjon je veoma sličan u svakom obliku, jer je centrosimetričan sa N-N rastojanjima od 1,18 A. Jon Na+ ima oktaedačku geometriju. Svaki azid je vezan za šest Na+ centara, sa tri Na–N veze za svaki terminalni centar azota. [8]

Priprema[uredi | uredi izvor]

Uobičajena metoda sinteze je „Vislicenusov proces“, koji se odvija u dva koraka u tečnom amonijaku. U prvom koraku, amonijak se pretvara u natrijum amid metalnim natrijumom:

2 Na + 2 NH
3 → 2 NaNH
2 + H
2

To je redoks reakcija u kojoj metalni natrijum daje elektron protonu amonijaka koji se redukuje u vodonik gas. Natrijum se lako rastvara u tečnom amonijaku da bi proizveo hidratizovane elektrone odgovorne za plavu boju nastale tečnosti. Na+
 i NH−
2 joni se proizvode ovom reakcijom.

Natrijum amid se zatim kombinuje sa azot-oksidom:

2 NaNH
2 + N
2O → NaN
3 + NaOH + NH
3

Ove reakcije su osnova industrijskog puta, koji je proizveo oko 250 tona godišnje u 2004. godine, pri čemu je proizvodnja povećana zbog povećane upotrebe vazdušnih jastuka. [7]

Laboratorijske metode[uredi | uredi izvor]

Curtius i Thiele su razvili još jedan proizvodni proces, gde se nitritni estar pretvara u natrijum azid korišćenjem hidrazina. Ova metoda je pogodna za laboratorijsku pripremu natrijum azida:

2 NaNO
2 + 2 C
2H
5OH + H
2SO
4 → 2 C
2H
5ONO + Na
2SO
4 + 2 H
2O
C
2H
5ONO + N
2H
4·H2O + NaOH → NaN
3 + C
2H
5OH + 3 H
2O

Alternativno, so se može dobiti reakcijom natrijum nitrata sa natrijum amidom. [9]

Hemijske reakcije[uredi | uredi izvor]

Kiselinska formacija azotne kiseline[uredi | uredi izvor]

Tretiranje natrijum azida jakim kiselinama daje gasovitu hidrazoinsku kiselinu (vodonik azid; HN3), koja je takođe izuzetno toksična:

H+
 + N−
3 → HN
3

Ravnoteža hidrazoične kiseline[uredi | uredi izvor]

Vodeni rastvori sadrže male količine hidrazoinske kiseline, čije se formiranje opisuje sledećom ravnotežom:

N−
3 + H
2O ⇌ HN
3 + OH−
, K = 10−4.6

Uništenje[uredi | uredi izvor]

Natrijum-azid se može uništiti tretmanom sa pripremljenom azotnom kiselinom (HNO2; a ne HNO2). [10][11] Priprema je neophodna pošto je HNO2 nestabilan i brzo se razlaže u vodenim rastvorima. Ovo uništavanje mora biti obavljeno sa velikim oprezom i unutar hemijske haube jer je formirani gasoviti azotni oksid (NO) takođe toksičan, a netačan redosled dodavanja kiseline za formiranje HNO2 će umesto toga proizvesti gasovitu visoko toksičnu hidrazoinsku kiselinu (HN3). [10]

2 NaN
3 + 2 HNO
2 → 3 N
2 + 2 NO + 2 NaOH

Osobine[uredi | uredi izvor]

Osobina Vrednost
Broj akceptora vodonika 2
Broj donora vodonika 0
Broj rotacionih veza 0
Particioni koeficijent[12] (ALogP) 0,3
Rastvorljivost[13] (logS, log(mol/L)) 1,4
Polarna površina[14] (PSA, Å2) 121,7

Aplikacije[uredi | uredi izvor]

Automobilski vazdušni jastuci i klizači za evakuaciju iz aviona[uredi | uredi izvor]

Starije formulacije vazdušnih jastuka sadržavale su mešavine oksidatora i natrijum azida i drugih agenasa uključujući palioce i ubrzivače. Elektronski kontroler detonira ovu mešavinu tokom saobraćajne nesreće:

2 NaN
3 → 2 Na + 3 N
2

Ista reakcija se dešava pri zagrevanju soli do približno 300 °C (572 °F; 573 K). Natrijum koji se formira je sam po sebi potencijalna opasnost i u automobilskim vazdušnim jastucima se pretvara reakcijom sa drugim sastojcima, kao što su kalijum nitrat i silicijum dioksid. U poslednjem slučaju nastaju bezopasni natrijum silikati. [15] Dok se natrijum azid još uvek koristi u kliznim toboganima za evakuaciju modernih aviona, novija generacija automobilskih vazdušnih jastuka sadrži manje osetljive eksplozive kao što su nitrogvanidina ili gvanidin nitrata. [16]

Organska i neorganska sinteza[uredi | uredi izvor]

Zbog opasnosti od eksplozije, natrijum azid ima samo ograničenu vrednost u industrijskoj organskoj hemiji. U laboratoriji se koristi u organskoj sintezi za uvođenje azidne funkcionalne grupe izmeštanjem halogenida. Azidna funkcionalna grupa se zatim može pretvoriti u amin redukcijom ili sa SnCl
2 u etanolu ili litijum-aluminijum hidridom ili tercijarnim fosfinom, kao što je trifenilfosfin u Staudingerovoj reakciji, sa Renijevim niklom ili sa vodonik-sulfidom u piridinu. Oseltamivir, antivirusni lek, trenutno se proizvodi komercijalnom metodom koja koristi natrijum-azid. [17]

Natrijum-azid je svestrani prekursor drugih neorganskih azidnih jedinjenja, na primer, olovnog azida i srebrnog azida, koji se koriste u detonatorima kao primarni eksploziv. Ovi azidi su znatno osetljiviji na prevremenu detonaciju od natrijum azida i stoga imaju ograničenu primenu. Olovni i srebrni azid se mogu dobiti reakcijom zamene sa natrijum azidom i njihovim odgovarajućim nitratom (najčešće) ili acetatnim solima. Natrijum-azid takođe može da reaguje sa hloridnim solima određenih alkalno zemaljskih metala u vodenom rastvoru, kao što su barijum hlorid ili stroncijum hlorid da bi proizveo barijum azid i stroncijum azid, koji su takođe relativno osetljivi primarni eksplozivni materijali. Ovi azidi se mogu dobiti iz rastvora pažljivim isušivanjem.

Biohemija i biomedicinska upotreba[uredi | uredi izvor]

Natrijum-azid je koristan probni reagens sonde i antibakterijski konzervans za biohemijske rastvore. U prošlosti su takođe korišćeni mertiolat i hlorobutanol kao alternativa azidu za očuvanje biohemijskih rastvora. [18]

Natrijum-azid je trenutni inhibitor laktoperoksidaze, koji može biti koristan za zaustavljanje eksperimenata radioaktivnog obeležavanja proteina Jod-125I katalizovanih laktroperoksidazom. [19]

U bolnicama i laboratorijama, to je biocid; posebno je važan u rasutim reagensima i osnovnim rastvorima koji inače mogu da podrže rast bakterija gde natrijum-azid deluje kao bakteriostatik inhibirajući citohrom oksidazu u gram-negativnim bakterijama; međutim, neke gram-pozitivne bakterije (streptokoke, pneumokoke, laktobacili) su suštinski otporne. [20]

Poljoprivredna upotreba[uredi | uredi izvor]

Koristi se u poljoprivredi za kontrolu štetočina patogena koji žive u zemljištu, kao što su Meloidogine incognita ili Helicotilenchus dihistera. [21]

Takođe se koristi kao mutagen za selekciju useva biljaka kao što su pirinač, [22] ječam [23] ili ovas. [24]

Bezbednosna pitanja[uredi | uredi izvor]

Natrijum-azid može biti smrtonosno toksičan, [25] pa čak i male količine mogu izazvati simptome. Toksičnost ovog jedinjenja je uporediva sa toksičnošću rastvorljivih alkalnih cijanida, [26] iako nije prijavljena toksičnost od iskorišćenih (istrošenih) vazdušnih jastuka. [27]

Proizvodi ekstrapiramidalne simptome sa nekrozom moždane kore, malog mozga i bazalnih ganglija. Toksičnost takođe može uključivati hipotenziju, [28] slepilo i nekrozu jetre. Natrijum azid povećava ciklične GMP nivoe u mozgu i jetri aktivacijom gvanilat ciklaze. [29]

Rastvori natrijum azida reaguju sa metalnim jonima i talože metalne azide, koji mogu biti osetljivi na udar i eksploziv. Ovo treba uzeti u obzir pri izboru nemetalnog transportnog kontejnera za rastvore natrijum azida u laboratoriji. Ovo takođe može stvoriti potencijalno opasne situacije ako se rastvori azida direktno odlažu u odvod u sanitarni kanalizacioni sistem. Metal u vodovodnom sistemu bi mogao da reaguje, formirajući visoko osetljive kristale metalnog azida koji se mogu akumulirati tokom godina. Adekvatne mere predostrožnosti su neophodne za bezbedno i ekološki odgovorno odlaganje ostataka rastvora azida. [30]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.  уреди
  2. ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  3. ^ а б в Stevens E. D.; Hope H. (1977). „A Study of the Electron-Density Distribution in Sodium Azide, NaN
    3    ”. Acta Crystallographica A. 33 (5): 723—729. doi:10.1107/S0567739477001855 Слободан приступ.     
  4. ^ „Sodium azide”. 
  5. ^ а б в NIOSH Џепни водич хемијских хазарда. „#0560”. Nacionalni institut za bezbednost i zdravlje na radu (NIOSH). 
  6. ^ „Material Safety Data Sheet” (PDF). Sciencelab.com. 6. 11. 2008. Архивирано из оригинала (PDF) 4. 3. 2016. г. Приступљено 26. 10. 2015. 
  7. ^ а б Jobelius, Horst H.; Scharff, Hans-Dieter (2000). „Hydrazoic Acid and Azides”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. ISBN 9783527306732. doi:10.1002/14356007.a13_193. 
  8. ^ Pringle, G. E.; Noakes, D. E. (1968-02-15). „The crystal structures of lithium, sodium and strontium azides”. Acta Crystallographica Section B. 24 (2): 262—269. doi:10.1107/s0567740868002062. 
  9. ^ Holleman A. F.; Wiberg E. (2001). Inorganic Chemistry (1st изд.). San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5. .
  10. ^ а б Committee on Prudent Practices for Handling, Storage, and Disposal of Chemicals in Laboratories, Board on Chemical Sciences and Technology, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, National Research Council (1995). „Disposal of Waste”. Prudent Practices in the Laboratory: Handling and Disposal of Chemicals. Washington, DC: National Academy Press. стр. 165. ISBN 978-0-309-05229-0. 
  11. ^ Turnbull, Kenneth; Narsaiah, B.; Yadav, J. S.; Yakaiah, T.; Lingaiah, B. P. V. (2008-03-14), „Sodium Azide”, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd, ISBN 978-0471936237, doi:10.1002/047084289x.rs045.pub2 
  12. ^ Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o. 
  13. ^ Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t. 
  14. ^ Ertl P.; Rohde B.; Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e. 
  15. ^ Betterton, E. A. (2003). „Environmental Fate of Sodium Azide Derived from Automobile Airbags”. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 33 (4): 423—458. Bibcode:2003CREST..33..423B. S2CID 96404307. doi:10.1080/10643380390245002. 
  16. ^ Halford, Bethany (15. 11. 2022). „What chemicals make airbags inflate, and how have they changed over time?”. Chemical & Engineering News. 100 (41). Приступљено 4. 6. 2023. „The chemical reaction used to deploy airbags has evolved, but one iteration resulted in massive recalls”  open access publication - free to read
  17. ^ Rohloff John C.; Kent Kenneth M.; Postich Michael J.; Becker Mark W.; Chapman Harlan H.; Kelly Daphne E.; Lew Willard; Louie Michael S.; McGee Lawrence R.; et al. (1998). „Practical Total Synthesis of the Anti-Influenza Drug GS-4104”. J. Org. Chem. 63 (13): 4545—4550. doi:10.1021/jo980330q. 
  18. ^ Scopes, Robert K. (1994). Protein Purification. New York, NY: Springer New York. стр. 204. ISBN 978-1-4419-2833-7. doi:10.1007/978-1-4757-2333-5. 
  19. ^ Deutscher, M.P. (1990). Guide to Protein Purification. Methods in enzymology. Academic Press. стр. 729. ISBN 978-0-12-182083-1. Приступљено 2023-04-10. 
  20. ^ Lichstein, H. C.; Soule, M. H. (1943). „Studies of the Effect of Sodium Azide on Microbic Growth and Respiration: I. The Action of Sodium Azide on Microbic Growth”. Journal of Bacteriology. 47 (3): 221—230. PMC 373901 Слободан приступ. PMID 16560767. doi:10.1128/JB.47.3.221-230.1944. 
  21. ^ Applications of sodium azide for control of soilborne pathogens in potatoes. Rodriguez-Kabana, R., Backman, P. A. and King, P.S., Plant Disease Reporter, 1975, Vol. 59, No. 6, pp. 528-532 (link)
  22. ^ Awan, M. Afsar; Konzak, C. F.; Rutger, J. N.; Nilan, R. A. (2000-01-01). „Mutagenic Effects of Sodium Azide in Rice1”. Crop Science. 20 (5): 663—668. doi:10.2135/cropsci1980.0011183x002000050030x. 
  23. ^ Cheng, Xiongying; Gao, Mingwei (1988). „Biological and genetic effects of combined treatments of sodium azide, gamma rays and EMS in barley”. Environmental and Experimental Botany. 28 (4): 281—288. doi:10.1016/0098-8472(88)90051-2. 
  24. ^ Rines, H. W. (1985-02-01). „Sodium azide mutagenesis in diploid and hexaploid oats and comparison with ethyl methanesulfonate treatments”. Environmental and Experimental Botany. 25 (1): 7—16. doi:10.1016/0098-8472(85)90043-7. 
  25. ^ Chang, Soju; Lamm, Steven H. (2003-05-01). „Human Health Effects of Sodium Azide Exposure: A Literature Review and Analysis”. International Journal of Toxicology. 22 (3): 175—186. ISSN 1091-5818. PMID 12851150. S2CID 38664824. doi:10.1080/10915810305109. 
  26. ^ „MSDS: sodium azide”. Mallinckrodt Baker. 2008-11-21. MSDS S2906. 
  27. ^ Olson, Kent; Anderson, Ilene B. (18. 9. 2006). Poisoning & Drug Overdose, 5th Edition. McGraw-Hill Companies,Incorporated. стр. 123. ISBN 978-0-07-144333-3. 
  28. ^ Gordon, Steven M.; Drachman, Jonathan; Bland, Lee A.; Reid, Marie H.; Favero, Martin; Jarvis, William R. (1990-01-01). „Kidney International - Abstract of article: Epidemic hypotension in a dialysis center caused by sodium azide”. Kidney Int. 37 (1): 110—115. ISSN 0085-2538. PMID 2299796. doi:10.1038/ki.1990.15 Слободан приступ. 
  29. ^ Kimura, Hiroshi; Mittal, Chandra K.; Murad, Ferid (1975-10-23). „Increases in cyclic GMP levels in brain and liver with sodium azide an activator of guanylate cyclase”. Nature. 257 (5528): 700—702. Bibcode:1975Natur.257..700K. PMID 241939. S2CID 115294. doi:10.1038/257700a0. 
  30. ^ „Sodium Azide | Environmental Health & Safety | Northeastern University”. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Natrijum azid na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Natrijum_azid&oldid=27613146”