Hydrazinstruktur, Eigenschaften, Synthese, verwendet

Der Hydrazin Es ist eine anorganische Verbindung, deren chemische Formel n ist₂H₄. Es besteht aus einem Mitglied der Familie der Stickstoffhydrors. Obwohl sein Molekül Einfachheit erscheint, weist es mehrere chemische und physikalische Eigenschaften auf, die Hydrazin zu einer interessanten und energetisch vielversprechenden Substanz machen.

Halten Sie eine enge Ähnlichkeit mit Wasser, da beide als flüssige Substanzen in ähnlichen Temperaturen Intervallen existieren. Aus Hydrazin können wir organische Derivate erhalten, indem wir seine Hydrogene durch kohlensäurehaltige Gruppen ersetzen. Auch von IT synthetisierten Hydrazons, Hydrazide und Hydrazinsalze.

Hydrazinstrukturformel. Quelle: Neurotoger über Wikipedia.

Die strukturelle Formel von Hydrazin ist oben zu sehen, die als h geschrieben werden kann₂Nnh₂ oder h₂N-nh₂. Wenn Sie genau hinschauen, scheint es, dass zwei NH -Moleküle₃ Sie hätten miteinander verbunden. Bei der Bildung der N-N-Verbindung nicht nur Ammoniakmoleküle, da Reagenzien beteiligt sind.

Hydrazin ist eine Verbindung mit mehreren Anwendungen, da sie ein ausgezeichneter Vorläufer für Symphine von Verbindungen ist, sowohl organisch als auch anorganisch. Ebenso ist es dank seiner reduzierenden Kraft und seiner Zersetzungsprodukte dazu bestimmt, Sauerstoff und andere Gase zu beseitigen, Edelmetalle zu erhalten. Und vor allem, um Raumschiffe und Staat zu fördern, das A -Karton -Flugzeug.

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Hydracinstruktur

Molekül und Link

Molekülstruktur von Hydrazin. Quelle: Ben Mills über Wikipedia.

Im oberen Bild haben wir das Hydrazinmolekül, das durch ein Kugeln und Balkenmodell dargestellt wird. Beachten Sie, dass die räumliche Ausrichtung von Wasserstoffatomen, weiße Kugeln, mit dem Eindruck der Strukturformel kontrastiert; Das heißt₂ Sie sind nicht ausgerichtet oder in den Schattenstermeter, sondern haben einen Drehwinkel von 95 ° miteinander.

Tatsächlich ist es so sehr, dass die N-N-Verbindung kaum in der Lage ist, sich zu drehen, und eine Energiebarriere, die abgelaufen werden muss, um die vier Wasserstoffatome zu vertuschen.

Um was geht es hierbei? Grundsätzlich zu starken elektronischen Abstoßungen, bei denen sich die beiden Paare von Einzelelektronen auf Stickstoffatomen gegenseitig verzeichnen. Dieser 95º -Winkel ist derjenige, der dem Hydrazinmolekül die größte Stabilität verleiht.

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Geometrien

Jedes Stickstoffatom hat eine SP -Hybridisierung³, Annahme einer dreieckigen Pyramidengeometrie. Daher konnte bei den freien Elektronenpaaren das Hydracin -Molekül wie zwei Pyramiden, die von einem seiner Eckpunkte verbunden sind.

Intermolekulare Wechselwirkungen

Die Formel h₂Nnh₂ Ich könnte die falsche Idee geben, dass Hydrazin eine apolare Verbindung ist, die zwei gleiche Gruppen miteinander verbunden ist. Die molekulare Struktur und ihre gedrehte N-N-Bindung zeigen jedoch, dass das Molekül nicht vollständig symmetrisch ist, und auch erwähnt, dass ihre freien Elektronenpaare nicht in entgegengesetzte Richtungen zeigen.

Dies bedeutet, dass Hydrazin, das strukturell und elektronisch asymmetrisch ist, ein Dipolmoment darstellt. Und daher interagieren ihre Moleküle durch Dipol-Dipol miteinander₂Nnh₂-NH₂NH₂, die für Hydrazin verantwortlich sind, die einen sehr hohen Siedepunkt haben.

Hydracineigenschaften

Hydrazinhydrat. Quelle: lhchem/cc By-SA (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)

Aussehen

Hydrazin ist eine farblose Flüssigkeit, die Wasser ähnlich wie Viskosität und Dichte ähnelt. Beim Brennen emitiert weiße Dämpfe, zusätzlich zu Ammoniak und Fisch.

Molmasse

32.0452 g/mol

Schmelzpunkt

2 ºC.

Siedepunkt

114 ºC. Es ist zu beachten.

Dichte

1.021 g/cm³

Dampfdichte

1.1 in der Luftbeziehung.

Dampfdruck

Ungefähr 0.010 atm bei 30.7 ºC

Löslichkeit

Hydrazin ist sowohl mit Wasser als auch mit mehreren primären Alkoholen mischbar. Hydrazin bildet ein Hydrat mit Wasser, n₂H₄· H₂Oder, was durch dichter als reiner oder wasserfreier Hydrazin gekennzeichnet ist. Dieses Hydrat ist das am meisten vermarktete Produkt, da es stabiler und billiger ist.

Dipolarem Moment

1.85 d. Es ist eine eher polare Substanz, fast der gleiche wie Wasser.

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Schmiere

0.876 CP

Flammpunkt

52 ºC

Selbstdirektionstemperatur

Variiert je nach Substanzen oder Oberflächen, mit denen es in Kontakt kommt. Zum Beispiel brennt auf Eisenoxiden bei 23 ° C, während es auf Glas oder anderen Behältern erst 270 ° C entzündet wird.

Zersetzung

Wenn es in der Luft brennt, zersetzt es sich in Stickoxiden, nein_X. In Bezug auf seine katalytische Zersetzung, dh durch Metalloxide oder Metall beschleunigt.

Reaktivität

Hydrazin ist ein gutes Reduktionsmittel, da bei oxidiertem Wasser Wasser und Stickstoff erzeugt, beide Verbindungen, die keine sekundären Reaktionen erleiden.

Andererseits ist Hydrazin ein Nucleophil, da es seine freien Elektronenpaare verwendet, um sich anderen organischen Molekülen anzuschließen. Ebenso kann es ersetzen leiden₃, Methylierte Derivate produzieren: CH₃NHNH₂ oder (ch₃)₂Nnh₂.

Reagiert mit starken Säuren, um Hidrazinio -Salze, N₂H₅X und aus Hidrazonio, n₂H₆X₂. Letztere sind am wenigsten häufig. Hydraziniumsulfat, [N)₂H₅] HSO₄, Es wird hergestellt, indem Hydrazinhydrat mit Schwefelsäure reagiert wird.

Basizität

Hydrazin ist eine schwächere Basis als Ammoniak:

N₂H₄(Ac) + h₂Oder (l) ⇌ n₂H₅⁺(Ac) + oh^-(Ac)

K_B = 1.3 · 10^-6

Dies liegt daran, dass Hydrazinio -Konjugat -Säure₂H₅⁺ oder h₃N⁺-NH₂, Hat seine Last durch den Attraktoreffekt der NH -Gruppe destabilisiert₂; Das heißt, anstatt dem positiven Stickstoff eine elektronische Dichte zu verleihen, ist der Entzug.

Hydrazin kann eine zweite, viel weniger wahrscheinliche Protonierung leiden, die eine noch instabilere konjugierte Säure erzeugt:

N₂H₅⁺(Ac) + h₂Oder (l) ⇌ n₂H₆⁺(Ac) + oh^-(Ac)

K_B = 8.4 · 10^-16

Das Hydrazonium, n₂H₆⁺ oder h₃N⁺-N⁺H₃, Es ist aufgrund der Abstoßungen zwischen den positiven Lasten beider Stickstoffatome sehr instabil. In der Gesellschaft bestimmter Anionen kann es jedoch als Salz existieren.

Toxizität

Anhydra Hydrazin ist eine extrem giftige, ätzende und möglicherweise krebserregende Substanz, ganz zu schweigen davon, dass sie sehr explosiv ist. Daher sollte es nur unter strengen Sicherheitsprotokollen manipuliert werden.

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Synthese

Die am häufigsten verwendete Methode zur Synthese von Hydrazin ist der Raschig -Prozess. Dies besteht aus den folgenden zwei Reaktionen:

NH₃(AC) + Naocl (AC) → NH₂Cl (AC) + NaOH (AC)

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

Am Ende wird das Hydrat n gebildet₂H₄· H₂Oder, das in Gegenwart von Koh oder Naoh als trockene Feststoffe destilliert wird:

N₂H₄· H₂O → n₂H₄

Auf diese Weise wird das Anhydra-Hydrazin erhalten und die N-N-Verbindung wird gebildet.

Hydrazin verwendet

Hydrazin ist eine der am meisten geschätzten Substanzen im Luft- und Raumfahrtboom. Quelle: pxhere.

- Hydrazin in Gegenwart von metallischen Katalysatoren wird extermisch abgebaut, um Stickstoff und Wasserstoff zu produzieren, wodurch genügend Energie gewährt wird, um Flugzeuge, Raketen und Satelliten zu steigern.

- Diese Tendenz, Gase zu brechen und zu verursachen.

- Ebenso können diese durch Freisetzung von Gasen andere ziehen, die in Rohren aus den Rohren gelöst sind. Daher ist es sehr nützlich, Sauerstoff aus Kesseln zu beseitigen und so zu vermeiden, dass sie korrodieren.

- Hydrazin ist ein Vorläufermaterial für viele organische Verbindungen mit pharmakologischen Funktionen, Antimungiziden, Herbiziden, Insektiziden, Düngemitteln usw. Dies liegt darin, dass eine Vielzahl von zyklischen Stickstoffderivaten synthetisiert wird.

- Schließlich werden Hydrazin und seine Hydraziniumsalze ein gutes Reduktionsmittel sind, um Edelmetallmineralien zu reduzieren, was in der metallurgischen Industrie von großem Wert ist.

Verweise

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2. Wikipedia. (2020). Hydrazin. Abgerufen von: in.Wikipedia.Org
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5. Iridium als nächstes. (20. Juni 2017). Hydrazin - giftig für Menschen, aber Satelliten lieben es. Erholt von: Iridium.com