Struttura dell'idrazina, proprietà, sintesi, usi

IL Idrazina È un composto inorganico la cui formula chimica è n₂H₄. È costituito da un membro della famiglia di idrori di azoto, il più semplice è il più semplice di tutti. Sebbene la sua molecola appaia semplicità, mostra diverse proprietà chimiche e fisiche che rendono l'idrazina una sostanza interessante ed energicamente promettente.

Mantieni una stretta somiglianza con l'acqua, poiché esistono entrambe come sostanze liquide a intervalli di temperature simili. Dall'idrazina possiamo ottenere derivati ​​organici sostituendo i suoi idrogeni con gruppi carbonizzati. Inoltre, da esso sintetizzati idrazoni, idrazidi e sali di idrazina.

Formula strutturale di idrazina. Fonte: Neurotoger via Wikipedia.

La formula strutturale di idrazina può essere vista sopra, che può essere scritta come h₂Nnh₂ o h₂N-nh₂. Se guardi attentamente, sembra che due molecole NH₃ Si sarebbero collegati tra loro. Tuttavia, nella formazione del collegamento N-N non solo molecole di ammoniaca come reagenti sono coinvolti.

L'idrazina è un composto che ha più applicazioni, perché è un eccellente precursore per le sinfine di composti, sia organici che inorganici. Allo stesso modo, grazie al suo potere riducente e ai suoi prodotti di decomposizione, è destinato a eliminare l'ossigeno e altri gas, ottenere metalli preziosi; E soprattutto, per aumentare la spaziale e lo stato -del velivolo -art.

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Struttura di idracina

Molecola e collegamento

Struttura molecolare dell'idrazina. Fonte: Ben Mills via Wikipedia.

Nell'immagine superiore abbiamo la molecola di idrazina rappresentata da un modello di sfere e barre. Si noti che l'orientamento spaziale degli atomi di idrogeno, sfere bianche, contrasta con l'impressione offerta dalla formula strutturale; cioè, gli idrogeni di entrambi -nh₂ Non sono allineati o eclissi, ma hanno un angolo di rotazione di 95º tra loro.

In effetti, è così tanto che il collegamento N-N è appena in grado di ruotare, con una barriera energetica che deve essere scaduta per eclissare i quattro atomi di idrogeno.

Cosa riguarda? In linea di principio, a forti repulsioni elettroniche che sperimentano reciprocamente le due coppie di elettroni solitari sugli atomi di azoto. Questo angolo di 95º è quello che dà alla molecola di idrazina la massima stabilità.

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Geometrie

Ogni atomo di azoto ha un'ibridazione SP³, adottare una geometria piramidica triangolare. Pertanto, con le coppie di elettroni liberi, potrebbe essere visualizzata la molecola di idracina come due piramidi collegate da uno dei suoi vertici.

Interazioni intermolecolari

La formula h₂Nnh₂ Potrei dare la falsa idea che l'idrazina è un composto apolare per avere due gruppi uguali collegati. Tuttavia, la struttura molecolare e il suo legame N-N ruotato mostrano che la molecola non è completamente simmetrica, menzionando anche che le loro coppie di elettroni liberi non puntano in direzioni contrarie.

Ciò significa che l'idrazina, essendo strutturalmente ed elettronicamente asimmetrica, presenta un momento di dipolo. E quindi, le loro molecole interagiscono tra loro attraverso il dipolo-dipol₂Nnh₂-NH₂NH₂, che sono responsabili dell'idrazina con un punto di ebollizione molto alto.

Proprietà di idracina

Idrazina idrata. Fonte: Lhchem/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)

Aspetto fisico

L'idrazina è un liquido incolore simile all'acqua per quanto riguarda la viscosità e la densità. Quando brucia emette vapori bianchi, oltre a guadagnare ammoniaca e pesce.

Massa molare

32.0452 g/mol

Punto di fusione

2 ºC.

Punto di ebollizione

114 ºC. Si noti che l'idrazina esiste in uno stato liquido nell'intervallo di temperatura 2-114 ºC, molto simile a quello dell'acqua, 0-100 ºC.

Densità

1.021 g/cm³

Densità del vapore

1.1 nella relazione aerea.

Pressione del vapore

Circa 0.010 ATM a 30.7 ºC

Solubilità

L'idrazina è miscibile con acqua, nonché con diversi alcoli primari. L'idrazina forma un idrato con acqua, n₂H₄· H₂Oppure, che è caratterizzato dall'essere più denso che di idrazina pura o anidra. Questo idrato è il prodotto più commercializzato, poiché è più stabile ed economico.

Momento dipolare

1.85 d. È una sostanza piuttosto polare, quasi uguale all'acqua.

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Sostanza vischiosa

0.876 cp

punto d'infiammabilità

52 ºC

Temperatura di autorezione

Varia a seconda delle sostanze o delle superfici con cui entra in contatto. Ad esempio, sugli ossidi di ferro bruciano a 23 ° C, mentre su vetro o altri contenitori non inizia a infiammare fino a 270 ºC.

Decomposizione

Quando brucia nell'aria si decompone negli ossidi di azoto, no_X. Ma per quanto riguarda la sua decomposizione catalitica, cioè che accelerano da ossidi di metallo o metallo, si ottengono prodotti come ammoniaca, azoto e idrogeno e un'enorme quantità di calore, che finisce per formare una fiamma in fiamme ma invisibile.

Reattività

L'idrazina è un buon agente riducente, poiché quando ossidata produce acqua e azoto, entrambi i composti che non subiscono reazioni secondarie.

D'altra parte, l'idrazina è un nucleofilo, in quanto utilizza le sue coppie di elettroni liberi per unirsi ad altre molecole organiche. Allo stesso modo, può soffrire di sostituire₃, Per produrre derivati ​​metilati: CH₃Nhnh₂ o (ch₃)₂Nnh₂.

Reagisce con acidi forti per formare sali di hidrazinio, n₂H₅X, e da Hidrazonio, n₂H₆X₂. Questi ultimi sono i meno comuni. Idrazinio solfato, [n₂H₅] HSO₄, Viene preparato reagendo l'idrazina idrata con acido solforico.

Basicità

L'idrazina è una base più debole dell'ammoniaca:

N₂H₄(AC) + H₂O (l) ⇌ n₂H₅⁺(AC) + OH^-(AC)

K_B = 1.3 · 10^-6

Questo perché l'acido coniugato di Hydrazinio₂H₅⁺ o h₃N⁺-NH₂, ha il suo carico destabilizzato dall'effetto attrattore del gruppo NH₂; cioè, invece di fornire densità elettronica all'azoto positivo, il ritiro.

L'idrazina è in grado di soffrire una seconda, molto meno probabile protonazione, che genera un acido coniugato ancora più instabile:

N₂H₅⁺(AC) + H₂O (l) ⇌ n₂H₆⁺(AC) + OH^-(AC)

K_B = 8.4 · 10^-16

L'idrazonium, n₂H₆⁺ o h₃N⁺-N⁺H₃, È molto instabile a causa delle repulsioni tra i carichi positivi di entrambi gli atomi di azoto. Tuttavia, in compagnia di alcuni anioni può esistere come sale.

Tossicità

L'idrazina Anhydra è una sostanza estremamente tossica, caustica e forse cancerogena, per non parlare del fatto che è molto esplosiva, quindi dovrebbe essere manipolata solo in rigorosi protocolli di sicurezza.

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Sintesi

Il metodo più utilizzato per sintetizzare l'idrazina è il processo Raschig. Questo consiste nelle seguenti due reazioni:

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

2nh₃(AC) + NH₂Cl (AC) → N₂H₄(AC) + NH₄CL (AC)

Alla fine si forma l'idrato n₂H₄· H₂Oppure, che viene distillato in presenza di KOH o NaOH come solidi secchi:

N₂H₄· H₂O → n₂H₄

In questo modo si ottiene l'idrazina Anhydra e si forma il collegamento N-N.

Usi idrazine

L'idrazina è una delle sostanze più apprezzate nel boom aerospaziale. Fonte: pxhere.

- L'idrazina, in presenza di catalizzatori metallici, è esotermicamente scomposta per produrre azoto e idrogeno, fornendo così abbastanza energia per aumentare gli aeroplani, i razzi e i satelliti.

- Questa tendenza a rompersi e causare gas viene utilizzata proprio per gonfiare i materiali polimerici, come la gomma o il polietilene, trasformandoli nelle rispettive schiume.

- Allo stesso modo, rilasciando gas, questi possono trascinare gli altri che vengono sciolti in tubi dai tubi, quindi è molto utile eliminare l'ossigeno dalle caldaie, evitando così che corrodano.

- L'idrazina è un materiale precursore per molti composti organici con funzioni farmacologiche, antifungidi, erbicidi, insetticidi, fertilizzanti, ecc. Ciò è dovuto a un'ampia varietà di derivati ​​ciclici di azoto sono sintetizzati.

- Infine, essendo un buon agente riducente, l'idrazina e i suoi sali di idrazinio sono usati per ridurre i minerali dei metalli preziosi, essendo di grande valore nel settore metallurgico.

Riferimenti

1. SHIVER & ATKINS. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Idrazina. Recuperato da: in.Wikipedia.org
3. Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2020). Idrazina. Pubchem Comunund Sommario per CID 9321. Recuperato da: pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Gov
4. I redattori di Enyclopedia Britannica. (2020). Idrazina. Britannica Enciclopedia. Recuperato da: Britannica.com
5. Iridium Next. (20 giugno 2017). Idrazina - tossico per gli umani, ma i satelliti lo adorano. Recuperato da: iridio.com