Hidrazoinska kiselina
Identifikacija | |
---|---|
3D model (Jmol)
|
|
ChEBI | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.029.059 |
UNII | |
| |
Svojstva | |
HN3 | |
Molarna masa | 43,028 |
Agregatno stanje | bezbojna, veoma isparljiva tečnost |
Gustina | 1,09 g/cm3 |
Tačka topljenja | −80 °C (−112 °F; 193 K) |
Tačka ključanja | 37 °C (99 °F; 310 K) |
visoko rastvorljiv | |
Rastvorljivost | rastvorljiv u alkalijama, alkoholu, etru |
Kiselost (pKa) | 4.6[3] |
Struktura | |
Oblik molekula (orbitale i hibridizacija) | približno linearno |
Opasnosti | |
Opasnost u toku rada | Veoma toksičan, eksplozivan, reaktivan |
GHS grafikoni | |
GHS signalna reč | Opasnost |
H200, H319, H335, H370 | |
P201, P202, P260, P261, P264, P270, P271, P280, P281, P304+340, P305+351+338, P307+311, P312, P321 | |
NFPA 704 | |
Srodna jedinjenja | |
Drugi katjoni
|
Natrijum azid Litijum azid Kalijum azid |
Amonijak Hidrazin | |
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
verifikuj (šta je ?) | |
Reference infokutije | |
Hidrazoinska kiselina poznata i kao vodonik azid, azidna kiselina ili azoimid,[4] sa hemijskom formulom HN
3[5] je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 43,028 Da. To je bezbojna, isparljiva i eksplozivna tečnost na sobnoj temperaturi i pritisku. To je jedinjenje azota i vodonika i stoga je pniktogen hidrid. Stanje oksidacije atoma azota u hidrazoinskoj kiselini je frakciono i iznosi -1/3. Prvi put je izolovan 1890. godine od strane Teodora Kurtijusa.[6] Kiselina ima malo primena, ali njena konjugovana baza, azidni jon, je korisna u specijalizovanim procesima.
Hidrazoazinska kiselina, kao i njenog analoga mineralne kiseline, koja je rastvorljiva u vodi. Nerazređena hidroazinska kiselina je opasno eksplozivna[7] sa standardnom entalpijom formiranja ΔfHo (l, 298K) = +264 kJ/mol.[8] Kada se razblaže, gasni i vodeni rastvori (<10%) mogu se bezbedno pripremiti, ali ih treba odmah upotrebiti; zbog svoje niske tačke ključanja, hidroazinska kiselina se obogaćuje isparavanjem i kondenzacijom tako da su razblaženi rastvori nesposobni za eksploziju i mogu da formiraju kapljice u gornjem prostoru kontejnera ili reaktora koje mogu da eksplodiraju.[9][10]
Proizvodnja
[уреди | уреди извор]Kiselina se obično formira zakiseljavanjem azidne soli poput natrijum azida. Obično rastvori natrijum azida u vodi sadrže tragove hidrazojeve kiseline u ravnoteži sa azidnom solju, ali uvođenje jače kiseline može pretvoriti primarnu vrstu u rastvoru u hidrazojsku kiselinu. Čista kiselina se može naknadno dobiti frakcionom destilacijom kao izuzetno eksplozivna bezbojna tečnost neprijatnog mirisa.[4]
- NaN
3 + HCl → HN
3 + NaCl
Njegov vodeni rastvor se takođe može pripremiti tretiranjem rastvora barijum azida sa razblaženom sumpornom kiselinom, filtriranjem nerastvorljivog barijum sulfata.[11]
Prvobitno je pripremljen reakcijom vodenog hidrazina sa azotnom kiselinom:
- N
2H
4 + HNO
2 → HN
3 + 2 H
2O
Sa hidrazinijum katjonom [N
2H
5]+
ova reakcija se piše kao:
- [N
2H
5]+
+ HNO
2 → HN
3 + H
2O + [H
3O]+
Drugi oksidacioni agensi, kao što su vodonik-peroksid, nitrozil-hlorid, trihloramin ili azotna kiselina, takođe se mogu koristiti za proizvodnju hidrazoinske kiseline iz hidrazina.[12]
Osobine
[уреди | уреди извор]Osobina | Vrednost |
---|---|
Broj akceptora vodonika | 2 |
Broj donora vodonika | 1 |
Broj rotacionih veza | 0 |
Particioni koeficijent[13] (ALogP) | 0,7 |
Rastvorljivost[14] (logS, log(mol/L)) | 1,7 |
Polarna površina[15] (PSA, Å2) | 61,2 |
Uništavanje pre odlaganja
[уреди | уреди извор]Hidrazoinska kiselina reaguje sa azotnom kiselinom:
- HN
3 + HNO
2 → N
2O + N
2 + H
2O
Ova reakcija je neobična po tome što uključuje jedinjenja sa azotom u četiri različita oksidaciona stanja.[16]
Reakcije
[уреди | уреди извор]Po svojim svojstvima hidrazoinska kiselina pokazuje neku sličnost sa halogenim kiselinama, jer formira slabo rastvorljive (u vodi) soli olova, srebra i žive(I). Sve metalne soli kristališu u anhidrovanom obliku i raspadaju se pri zagrevanju, ostavljajući ostatak čistog metala.[4] Slaba je kiselina (pKa = 4.75).[8] Njene soli teških metala su eksplozivne i lako reaguju u interakciju sa alkil jodidima. Azidi težih alkalnih metala (osim litijuma) ili zemnoalkalnih metala nisu eksplozivni, već se pri zagrevanju razlažu na kontrolisaniji način, oslobađajući spektroskopski čist N
2 gas.[17] Rastvori hidrazoinske kiselina rastvaraju mnoge metale (npr. cink, gvožđe) uz oslobađanje vodonika i formiranje soli, koje se nazivaju azidi (ranije se zvali i azoimidi ili hidrazoati).
Hidrazoinska kiselina može da reaguje sa karbonil derivatima, uključujući aldehide, ketone i karboksilne kiseline, dajući amin ili amid, uz izbacivanje azota. Ovo se naziva Šmitova reakcija ili Šmitovo preuređenje.
Rastvaranjem u najjačim kiselinama nastaju eksplozivne soli koje sadrže aminodiazonijum jon [H
2N=N=N]+
⇌ [H
2N−N≡N]+
, na primer:[17]
- HN=N=N + H[SbCl
6] → [H
2N=N=N]+
[SbCl
6]−
Jon [H
2N=N=N]+
je izoelektronski prema diazometan H
2C=N+
=N−
.
Razlaganje hidrazoinske kiseline, izazvano udarom, trenjem, varnicom, itd. proizvodi azot i vodonik:
- 2 HN
3 → H
2 + 3 N
2
Hidrazoinska kiselina se podvrgava unimolekularnoj razgradnji pri dovoljnoj energiji:
- HN
3 → NH + N
2
Najniži energetski put proizvodi NH u tripletnom stanju, što ga čini reakcijom zabranjenom sa rotacionim rešetkama. Ovo je jedna od retkih reakcija čija je brzina određena za specifične količine vibracione energije u osnovnom elektronskom stanju, putem studija laserske fotodisocijacije.[18] Pored toga, ove unimolekularne brzine su analizirane teoretski, a eksperimentalne i izračunate brzine su u razumnom poklapanju.[19]
Toksičnost
[уреди | уреди извор]Hidrazoinska kiselina je isparljiva i veoma toksična. Ima oštar miris i njegova para može izazvati jake glavobolje. Jedinjenje deluje kao nekumulativni otrov.
Aplikacije
[уреди | уреди извор]2-Furonitril, farmaceutski međuproizvod i potencijalni veštački zaslađivač, pripremljen je sa dobrim prinosom tretiranjem furfurala mešavinom hidrazojeve kiseline (HN
3) i perhlorne kiseline (HClO
4) u prisustvu magnezijum perhlorata u rastvoru benzena na 35 °C (95 °F; 308 K).[20][21]
Jodni laser u potpunoj gasnoj fazi (AGIL) meša gasovitu hidrazojsku kiselinu sa hlorom kako bi se proizveo pobuđeni azot hlorid, koji se zatim koristi da izazove lasersko delovanje joda; ovim se izbegavaju zahtevi tečne hemije za COIL lasere.
Reference
[уреди | уреди извор]- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ а б в Chisholm, Hugh, ур. (1911). „Azoimide”. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески). 3 (11 изд.). Cambridge University Press. стр. 82—83. This also contains a detailed description of the contemporaneous production process.
- ^ Dictionary of Inorganic and Organometallic Compounds. Chapman & Hall.
- ^ Curtius, Theodor (1890). „Ueber Stickstoffwasserstoffsäure (Azoimid) N3H” [On hydrazoic acid (azoimide) N3H]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 23 (2): 3023—3033. doi:10.1002/cber.189002302232.
- ^ Furman, David; Dubnikova, Faina; van Duin, Adri C. T.; Zeiri, Yehuda; Kosloff, Ronnie (2016-03-10). „Reactive Force Field for Liquid Hydrazoic Acid with Applications to Detonation Chemistry”. The Journal of Physical Chemistry C. 120 (9): 4744—4752. Bibcode:2016APS..MARH20013F. ISSN 1932-7447. S2CID 102029987. doi:10.1021/acs.jpcc.5b10812.
- ^ а б Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe (2008). „Chapter 15: The group 15 elements”. Inorganic Chemistry, 3rd Edition. Pearson. стр. 449. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Gonzalez-Bobes, F. et al Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 2051-2057.
- ^ Treitler, D. S. et al Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 460-467.
- ^ L . F. Audrieth, C. F. Gibbs Hydrogen Azide in Aqueous and Ethereal Solution" Inorganic Syntheses 1939, vol. 1, pp. 71-79.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. стр. 432. ISBN 0080379419.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Greenwood, pp. 461–464.
- ^ а б Egon Wiberg; Nils Wiberg; Arnold Frederick Holleman (2001). „The Nitrogen Group”. Inorganic chemistry. Academic Press. стр. 625. ISBN 978-0-12-352651-9.
- ^ Foy, B.R.; Casassa, M.P.; Stephenson, J.C.; King, D.S. (1990). „Overtone-excited HN
3 (X1A') - Anharmonic resonance, homogeneous linewidths, and dissociation rates”. Journal of Chemical Physics. 92: 2782—2789. doi:10.1063/1.457924. - ^ Besora, M.; Harvey, J.N. (2008). „Understanding the rate of spin-forbidden thermolysis of HN
3 and CH
3N
3”. Journal of Chemical Physics. 129 (4): 044303. PMID 18681642. doi:10.1063/1.2953697. - ^ P. A. Pavlov; Kul'nevich, V. G. (1986). „Synthesis of 5-substituted furannitriles and their reaction with hydrazine”. Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii. 2: 181—186.
- ^ B. Bandgar; Makone, S. (2006). „Organic reactions in water. Transformation of aldehydes to nitriles using NBS under mild conditions”. Synthetic Communications. 36 (10): 1347—1352. S2CID 98593006. doi:10.1080/00397910500522009.
Literatura
[уреди | уреди извор]- Holleman A. F.; Wiberg E. (2001). Inorganic Chemistry (1st изд.). San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
Dodatna literatura
[уреди | уреди извор]- Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. (1994). Общая и неорганическая химия. М.: Химия.
- Ахметов Н. С. (2001). Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа.
Spoljašnje veze
[уреди | уреди извор]- OSHA: Hydrazoic Acid Архивирано 2008-04-04 на сајту Wayback Machine