Hydrazínová štruktúra, vlastnosti, syntéza, použitie

Ten Hydrazín Je to anorganická zlúčenina, ktorej chemický vzorec je n₂H₄. Skladá sa z člena rodiny dusíkových hydrorov, čo je najjednoduchšie. Aj keď sa jej molekula javí jednoduchosť, vykazuje niekoľko chemických a fyzikálnych vlastností, vďaka ktorým je hydrazín zaujímavou a energeticky sľubnou látkou.

Udržujte úzku podobnosť s vodou, pretože obe existujú ako kvapalné látky v podobných intervaloch teploty. Z hydrazínu môžeme získať organické deriváty nahradením svojich hydrogénov sýtenými skupinami. Z IT syntetizovaných hydrazónov, hydrazidov a hydrazínových solí.

Hydrazínové štrukturálne vzorec. Zdroj: Neurotoger cez Wikipedia.

Štrukturálny vzorec hydrazínu je uvedený vyššie, ktorý je možné písať ako H₂Nnh₂ alebo h₂N-nh₂. Ak sa pozriete opatrne, zdá sa, že dve molekuly NH₃ Mali by sa navzájom prepojiť. Pri tvorbe prepojenia N-N však sú zapojené nielen molekuly amoniaku.

Hydrazín je zlúčenina, ktorá má viac aplikácií, pretože je vynikajúcim prekurzorom pre symfíny zlúčenín, organických aj anorganických. Podobne vďaka svojej redukčnej sile a výrobkom rozkladu je určený na odstránenie kyslíka a iných plynov, získať drahé kovy; A najmä na zvýšenie kozmickej lode a stavu -of -Art lietadlá.

[TOC]

Hydracín

Molekula a prepojenie

Molekulárna štruktúra hydrazínu. Zdroj: Ben Mills Via Wikipedia.

Na hornom obrázku máme hydrazínovú molekulu predstavovanú s guľovými a stĺpcovými modelmi. Všimnite si, že priestorová orientácia atómov vodíka, biele gule, kontrastuje s dojmom, ktorý ponúka štrukturálny vzorec; to znamená, že vodíny oboch -nh₂ Nie sú zarovnané alebo zatmené, ale majú navzájom uhol rotácie 95 °.

V skutočnosti je to natoľko, že Link N-N je sotva schopný otáčať sa a má energetickú bariéru, ktorú je potrebné vypršať na zatienenie štyroch atómov vodíka.

O čom to je? V zásade do silných elektronických odporov, ktoré sa vzájomne zažívajú dva páry solitárnych elektrónov na atómoch dusíka. Tento 95 ° uhol je ten, ktorý dáva molekule hydrazínu najväčšiu stabilitu.

Môže vám slúžiť: lítiumbromid: Štruktúra, vlastnosti, použitie, riziká

Geometria

Každý atóm dusíka má hybridizáciu SP³, Prijatie trojuholníkovej pyramídovej geometrie. Preto s pármi voľných elektrónov by sa mohla vizualizovať molekula hydracínu, ako sú dve pyramídy spojené s jedným z jeho vrcholov, a v ktorých centrách by sa atómy dusíka umiestnili.

Intermolekulárne interakcie

Vzorec H₂Nnh₂ Mohol by som dať falošnú predstavu, že hydrazín je apolárna zlúčenina pre spojenie dvoch rovnakých skupín. Avšak molekulárna štruktúra a jej otočená väzba N-N ukazujú, že molekula nie je úplne symetrická, tiež uvádza, že ich voľné páry elektrónov neosmerujú vopredové smery.

To znamená, že hydrazín, ktorý je štrukturálne a elektronicky asymetrický, predstavuje dipólový moment. A preto ich molekuly vzájomne interagujú prostredníctvom dipólu-dipol₂Nnh₂-NH₂NH₂, ktoré sú zodpovedné za to, že hydrazín má veľmi vysoký bod varu.

Hydracín

Hydratovať hydrazín. Zdroj: LHCHEM/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)

Fyzický vzhľad

Hydrazín je bezfarebná kvapalina podobná vode, pokiaľ ide o viskozitu a hustotu. Keď ho spáli, emituje biele pary, okrem získania amoniaku a rýb.

Molárna hmota

32.0452 g/mol

Bod topenia

2 ° C.

Bod varu

114 ° C. Všimnite si, že hydrazín existuje v kvapalnom stave v teplotnom intervale 2-114 ° C, veľmi podobný vode, 0-100 ° C.

Hustota

1.021 g/cm³

Hustota pary

1.1 vo vzťahu vzduchu.

Tlak vodnej pary

Okolo 0.010 bankomat o 30.7 ° C

Rozpustnosť

Hydrazín je miešateľný s vodou, ako aj s niekoľkými primárnymi alkoholmi. Hydrazín tvorí hydrát s vodou, n₂H₄· H₂Alebo, čo sa vyznačuje hustejším ako čistý alebo bezvodý hydrazín. Tento hydrát je najviac predávaným produktom, pretože je stabilnejší a lacnejší.

Dipolárny moment

1.85 D. Je to skôr polárna látka, takmer rovnaká ako voda.

Môže vám slúžiť: kyselina yodná (HIO3): Štruktúra, vlastnosti, riziká a použitia

Hrebeň

0.876 cp

Bod vzplanutia

52 ° C

Teplota

Líši sa v závislosti od látok alebo povrchov, s ktorými prichádza do kontaktu. Napríklad pri oxidoch železa horí pri 23 ° C, zatiaľ čo na skle alebo iných nádobách sa nezačína zapáliť až do 270 ° C.

Rozklad

Keď horí vo vzduchu, rozkladá sa v oxidoch dusíka, nie_X. Ale pokiaľ ide o jeho katalytický rozklad, to znamená, že sa zrýchľuje oxidmi kovov alebo kovmi, získajú sa produkty ako amoniak, dusík a vodík a obrovské množstvo tepla, ktoré nakoniec vytvoria horiacu, ale neviditeľnú plameň.

Reaktivita

Hydrazín je dobrým redukčným činidlom, pretože keď oxidovaný produkuje vodu a dusík, obidve zlúčeniny, ktoré netrpia sekundárne reakcie.

Na druhej strane, hydrazín je nukleofil, pretože na pripojenie k iným organickým molekulám používa svoje voľné páry elektrónov. Podobne môže utrpieť nahradenie₃, Na výrobu metylovaných derivátov: ch₃Nhnh₂ alebo (ch₃)₂Nnh₂.

Reaguje so silnými kyselinami za vzniku hidrazinio soli, n₂H₅X a od Hidrazonia, n₂H₆X₂. Posledne menované sú najmenej bežné. Hydrazínium síran, [n₂H₅] HSO₄, Pripravuje sa reagovaním hydrazínovej hydrát s kyselinou sírovou.

Základnosť

Hydrazín je slabšia základňa ako amoniak:

N₂H₄(Ac) + h₂Alebo (l) ⇌ n₂H₅⁺(Ac) + OH^-(Ac)

Klimatizovať_b = 1.3 · 10^-6

Je to preto, že kyselina hydrazinio konjugát₂H₅⁺ alebo h₃N⁺-NH₂, má svoje zaťaženie destabilizované atraktorovým účinkom skupiny NH₂; to znamená namiesto poskytovania elektronickej hustoty pozitívnemu dusíku, stiahnutie.

Hydrazín je schopný trpieť druhou, oveľa menej pravdepodobnou protonáciou, ktorá vytvára ešte nestabilnejšiu konjugovanú kyselinu:

N₂H₅⁺(Ac) + h₂Alebo (l) ⇌ n₂H₆⁺(Ac) + OH^-(Ac)

Klimatizovať_b = 8.4 · 10^-16

Hydrazónia, n₂H₆⁺ alebo h₃N⁺-N⁺H₃, Je veľmi nestabilný kvôli odporom medzi pozitívnym zaťažením oboch atómov dusíka. Avšak v spoločnosti určitých aniónov môže existovať ako soľ.

Toxicita

Hydrazín anhydra je mimoriadne toxická, žieravá a možno karcinogénna látka, nehovoriac o tom, že je veľmi výbušná, takže by mala byť manipulovaná iba v rámci prísnych bezpečnostných protokolov.

Môže vám slúžiť: Faktor stlačiteľnosti: Ako vypočítať, príklady a cvičenia

Syntéza

Najpoužívanejšou metódou na syntézu hydrazínu je proces Raschig. Pozostáva z nasledujúcich dvoch reakcií:

NH₃(ac) + naocl (ac) → nh₂Cl (ac) + NaOH (ac)

2nh₃(Ac) + nh₂Cl (ac) → n₂H₄(Ac) + nh₄Cl (ac)

Nakoniec sa vytvorí hydrát n₂H₄· H₂Alebo, ktorý je destilovaný v prítomnosti KOH alebo NaOH ako suchých tuhých látok:

N₂H₄· H₂O → n₂H₄

Týmto spôsobom sa získa anhydra hydrazín a vytvorí sa N-N Link.

Hydrazín používa

Hydrazín je jednou z najviac ocenených látok v leteckom rozmachu. Zdroj: pxhere.

- Hydrazín v prítomnosti kovových katalyzátorov sa exotermicky rozkladá, aby sa vytvoril dusík a vodík, čím poskytuje dostatok energie na zvýšenie lietadiel, rakiet a satelitov.

- Táto tendencia rozkladať sa a spôsobovať plyny sa používa presne na nafúknutie polymérnych materiálov, ako je guma alebo polyetylén, a ich premena na svoje príslušné peny.

- Podobne uvoľnením plynov môžu tlačiť ostatných, ktoré sú rozpustené v potrubiach z potrubí, takže je veľmi užitočné eliminovať kyslík z kotlov, čím sa vyhýbajú, že korodujú, že korodujú.

- Hydrazín je prekurzorový materiál pre mnoho organických zlúčenín s farmakologickými funkciami, antifungicídmi, herbicídmi, insekticídmi, hnojivami atď. Je to kvôli tomu, že sú syntetizované široká škála cyklických derivátov dusíka.

- Nakoniec sa na zníženie drahých kovových minerálov používajú dobré redukčné činidlo, hydrazín a jeho hydrazíniové soli sa v metalurgickom priemysle dostanú veľkú hodnotu.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Hydrazín. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2020). Hydrazín. Pubchem Comunund Zhrnutie pre CID 9321. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
4. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (2020). Hydrazín. Encyclopaedia Britannica. Získané z: Britannica.com
5. Iridium Ďalej. (20. júna 2017). Hydrazín - toxický pre ľudí, ale satelity to milujú. Získané z: Iridia.com