Hydrazin

Hydrazin
IUPAC navn
Hydrazin
Generell
halvutviklet formel NH2 - NH2 _
strukturformel
Molekylær formel N2H4 _ _ _
Identifikatorer
CAS-nummer 302-01-2 [ 1 ]
RTECS-nummer MU7175000
ChEBI 15571
ChEMBL CHEMBL1237174
ChemSpider 8960
PubChem 9321
UNII 27RFH0GB4R
KEGG C05361
InChIInChI= InChI=1S/H4N2/c1-2/h1-2H2
nøkkel: OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N
fysiske egenskaper
Utseende Fargeløs
Tetthet 1010 kg  / m³ ; _ 1,01 g  / cm³ _
molar masse 32,0 g / mol _
Smeltepunkt 274K (1 °C)
Kokepunkt 387K (114°C)
Kjemiske egenskaper
Surhet 8,1±0,01 pKa
vannløselighet _ _ veldig løselig
termokjemi
Δf H 0 gass _ 95,35 kJ / mol _
ΔfH0 væske _ _ _ 50,63 kJ / mol _
Δf H 0 fast _ 37,63 kJ / mol _
S 0 gass, 1 bar 238,66 J mol –1 K
S0 væske, 1 bar 121,52 J mol –1 K –1
fare
NFPA 704

NFPA 704.svg

3 3 3 [ 2 ]
risikoer
Svelging Giftig, muligens kreftfremkallende.
Innånding Veldig farlig, ekstremt ødeleggende for luftveiene.
Hud Kan forårsake alvorlige brannskader, kan absorberes i blodet.
Øyne Kan forårsake permanent skade.
Verdier i SI og under standardforhold
(25 ℃ og 1 atm ), med mindre annet er angitt.

Hydrazin eller hydrazin [ 3 ] er en kjemisk forbindelse hvis kondenserte kjemiske formel er N 2 H 4 .

Det er en fargeløs, oljeaktig væske med en ammoniakklignende lukt som frigjør damper når den utsettes for luft. Brenner med knapt synlig flamme. Kommersielt leveres det i vandig løsning eller som hydrazinhydrat (H 2 N−NH 2 · H 2 O).

Det brukes hovedsakelig som et skummende middel for fremstilling av polymerskum, samt en forløper for polymerisasjonskatalysatorer og medikamenter. I tillegg brukes den som drivstoff for fly , [ 4 ] missiler , romraketter og satellitter . Oksydasjonsmidlet som brukes i disse tilfellene er vanligvis dinitrogen tetroxide . Forbindelser avledet fra det er også kjent som hydraziner .

Som en generell regel brukes hydrazin ikke som drivstoff, men i stedet et av dets derivater som metylhydrazin eller asymmetrisk dimetylhydrazin . Bruken av sistnevnte medfører viktige fordeler, som å kunne lagres i romtemperatur og begynne å forbrenne så snart de kommer i kontakt med oksidanten (denne typen drivstoff kalles hypergolisk ). På grunn av dens høye toksisitet har bruken imidlertid hatt en tendens til å bli forlatt.

Det er viktig å nevne at denne kjemiske forbindelsen reagerer med oksygen på følgende måte: N 2 H 4 + O 2 → N 2 + 2 H 2 O , noe som reduserer muligheten for korrosjon ved oksidasjon i metaller. Videre, når det kommer i kontakt med jernoksid, genererer det magnetitt , vann og nitrogen: N 2 H 4 + 6 Fe 2 O 3 → 4 Fe 3 O 4 + 2 H 2 O + N 2 .

Theodor Curtius syntetiserte først fri hydrazin i 1889 gjennom en kronglete prosess. [ 5 ]

Molekylær struktur og egenskaper

Hydrazin danner et monohydrat som er tettere (1,032 g/cm³) enn det vannfrie materialet.

Hydrazin kan oppstå gjennom binding av et par ammoniakkmolekyler via fjerning av et hydrogenmolekyl . Hver H 2 NN underenhet er pyramideformet. NN-avstanden er 1,45 Å (145 pm), og molekylet vedtar en gauche-konformasjon. Rotasjonsbarrieren er dobbelt så stor som for etan . Disse strukturelle egenskapene ligner på gassformig hydrogenperoksid , som antar en "skrå" antiklinal konformasjon, og har også en høy barriere mot rotasjon.

Hydrazin har grunnleggende (alkaliske) kjemiske egenskaper som ligner på ammoniakk:

N 2 H 4 + H 2 O → [N 2 H 5 ] + + OH −

med verdiene: [ 6 ]

K b = 1,3 x 10 −6 pKa = 8,1

(For ammoniakk K b = 1,78 x 10 −5 ) Hydrazin er vanskelig å diprotonere: [ 7 ]

[N 2H 5 ] + + H 2 O → [N 2 H 6 ] 2+ + OH − Kb = 8,4 x 10 −16

Forbrenningsvarmen av hydrazin i oksygen (luft) er 194,1 x 10 5 J/kg. [ 8 ]

Syntese og produksjon

Hydrazin produseres ved Olin Raschig -prosessen hvor natriumhypokloritt (den aktive ingrediensen i mange blekemidler) reageres med ammoniakk , denne prosessen ble avduket i 1907. Denne metoden er basert på reaksjonen av kloramin med ammoniakk: [ 9 ]

NH2Cl + NH3 → H2N - NH2 + HCl

En annen rute for hydrazinsyntese involverer oksidasjon av urea med natriumhypokloritt : [ 10 ]

(H 2 N) 2 C=O + NaOCl + 2 NaOH → N 2 H 4 + H 2 O + NaCl + Na 2 CO 3

Hydrazin kan syntetiseres fra ammoniakk og hydrogenperoksid i Pechiney-Ugine-Kuhlmann-prosessen , i henhold til følgende formel:

2NH3 + H2O2 → H2N - NH2 + 2H2O [ 11 ] _ _ _ _

I Atofina-PCUK-syklusen produseres hydrazin i flere trinn fra aceton , ammoniakk og hydrogenperoksid. Aceton og ammoniakk reagerer for først å gi imin etterfulgt av oksidasjon med hydrogenperoksid til oksaziridin , en treleddet ring som inneholder karbon, oksygen og nitrogen, etterfulgt av ammonolyse til hydrazonen , en prosess som kobler to nitrogenatomer. Denne hydrazonekvivalenten reagerer med ett acetonmolekyl til, og det resulterende azinacetonet hydrolyseres til hydrazin, og regenererer aceton. I motsetning til Raschig-prosedyren produserer ikke denne prosessen salt. PCUK står for Produits Chimiques Ugine Kuhlmann, en fransk kjemikalieprodusent. [ 12 ]

Hydrazin kan også produseres gjennom de såkalte ketazin- og peroksidprosessene .

Farer

Hydrazin er svært giftig og farlig ustabilt, spesielt i vannfri form. I følge US Environmental Protection Agency :

Akutte (kortvarige) symptomer på eksponering for høye nivåer av hydrazin kan omfatte irritasjon av øyne, nese og svelg, svimmelhet , hodepine, kvalme , lungeødem , kramper , koma hos mennesker. Akutt eksponering kan også skade leveren , nyrene og sentralnervesystemet . Væsken er etsende og kan forårsake kontakteksem i huden hos mennesker og dyr. Effekter på lungene , leveren, milten og skjoldbruskkjertelen har blitt observert hos dyr som er kronisk eksponert for hydrazin ved inhalering. På samme måte er det en sammenheng mellom eksponering for hydrazin og økt forekomst av lungekreft, nesehulekreft og leversvulster. [ 13 ]

Hydrazingrensetester i legemidler tyder på at det bør være i ppm-området. [ 14 ] Hydrazin kan også forårsake steatose . [ 15 ] Minst ett menneske er kjent for å ha dødd, etter 6 måneders subletal eksponering for hydrazinhydrat. [ 16 ]

Den 21. februar 2008 ødela USA en spionsatellitt, også amerikansk , som var ute av kontroll, og hevdet at drivstofftanken var full av hydrazin og at den kunne spre seg over et befolket område. [ 17 ]

Den 29. februar 2008 skjedde en ulykke med to lastebiler som fraktet hydrazin, i San Carlos de Bariloche , en by i Argentina som tilhører provinsen Río Negro , og er hovedstaden i departementet Bariloche . Ingen ble skadet, selv om en av sjåførene ble svimmel etter å ha pustet inn stoffet.

Se også

Eksterne lenker

Referanser

  1. ↑ CAS-nummer
  2. ↑ "Hydrazin, i Cosmos Online" . Hentet 20. september 2012 . 
  3. ↑ Royal Spanish Academy og Association of Academies of the Spanish Language. "hydrazin " Dictionary of the Spanish Language (23. utgave) . Hentet 11. april 2021 . 
  4. ^ "Bruk av hydrazin i F16" . Hentet 27. januar 2015 . 
  5. ↑ Curtius, J. Prakt. Chem . 1889 , 39, 107-39.
  6. ↑ Handbook of Chemistry and Physics", 83. utgave, CRC Press, 2002
  7. ↑ Holleman, AF; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5 .
  8. ↑ Tabell for kjemiske fareegenskaper på NOAA.gov
  9. ↑ Adams, R.; Brown, B.K. (1941). " Hydrazinsulfat ". Org. Synth. ; Coll. Vol 1 : 309. 
  10. ^ "Hydrazin: Kjemisk produktinformasjon" . chemindustry.ru . Hentet 8. januar 2007 . 
  11. ↑ Chemistry of Petrochemical Processes, 2. utgave, Gulf Publishing Company, 1994-2000, Side 148
  12. ^ Riegel, Emil Raymond (1992). "Hydrazin". Riegels håndbok for industriell kjemi . s. 192.  .
  13. ↑ United States Environmental Protection Agency . Oppsummering av hydrazinfare – Laget i april 1992; Revidert januar 2000 [1] . Hentet 21. februar 2008.
  14. ↑ European Pharmacopeia Scientific Notes . Akseptkriterier for nivåer av hydrazin i stoffer til farmasøytisk bruk og analysemetoder for bestemmelse [2] . Hentet 22. april 2008.
  15. ↑ PHM 450-kurs, våren 2009, Michigan State University
  16. ↑ International Program on Chemical Safety, Environmental Health Criteria for Hydrazine , seksjon 9.2.1, datert 1987. Hentet 21. februar 2008.
  17. ^ "IEEE SpectrumOnline. US Satellite Shootdown» . Hentet 8. august 2008 .