Пређи на садржај

Hidrazoinska kiselina

С Википедије, слободне енциклопедије
Hidrazoinska kiselina
Struktura, veze i dimenzije molekula vodonik azida
Identifikacija
3D model (Jmol)
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.029.059
UNII
  • N=[N ]=[N-]
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 The exploding-bomb pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)The exclamation-mark 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)
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
NFPA 704 four-colored diamondКод запаљивости 0: Неће горети (нпр. вода)Health 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
0
4
3
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).
ДаY verifikuj (šta je ДаYНеН ?)
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]
  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. ^ Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
  4. ^ 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.
  5. ^ Dictionary of Inorganic and Organometallic Compounds. Chapman & Hall. 
  6. ^ 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. 
  7. ^ 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. 
  8. ^ 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. 
  9. ^ Gonzalez-Bobes, F. et al Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 2051-2057.
  10. ^ Treitler, D. S. et al Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 460-467.
  11. ^ L . F. Audrieth, C. F. Gibbs Hydrogen Azide in Aqueous and Ethereal Solution" Inorganic Syntheses 1939, vol. 1, pp. 71-79.
  12. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. стр. 432. ISBN 0080379419. 
  13. ^ 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. 
  14. ^ 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. 
  15. ^ 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. 
  16. ^ Greenwood, pp. 461–464.
  17. ^ 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. 
  18. ^ 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.    HN
    3     (X1A') - Anharmonic resonance, homogeneous linewidths, and dissociation rates&rft.au=Casassa, M.P.&rft.au=King, D.S.&rft.au=Stephenson, J.C.&rft.aufirst=B.R.&rft.aulast=Foy&rft.date=1990&rft.genre=article&rft.jtitle=Journal of Chemical Physics&rft.pages=2782-2789&rft.volume=92&rft_id=info:doi/10.1063/1.457924&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:journal" class="Z3988"> 
  19. ^ Besora, M.; Harvey, J.N. (2008). „Understanding the rate of spin-forbidden thermolysis of HN
    3     and CH
    3    N
    3    ”. Journal of Chemical Physics. 129 (4): 044303. PMID 18681642. doi:10.1063/1.2953697.    HN
    3     and CH
    3    N
    3    &rft.au=Harvey, J.N.&rft.aufirst=M.&rft.aulast=Besora&rft.date=2008&rft.genre=article&rft.issue=4&rft.jtitle=Journal of Chemical Physics&rft.pages=044303&rft.volume=129&rft_id=info:doi/10.1063/1.2953697&rft_id=info:pmid/18681642&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:journal" class="Z3988"> 
  20. ^ P. A. Pavlov; Kul'nevich, V. G. (1986). „Synthesis of 5-substituted furannitriles and their reaction with hydrazine”. Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii. 2: 181—186. 
  21. ^ 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]

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]
Hidrazoinska kiselina на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidrazoinska_kiselina&oldid=28817770”