Hydratsiinirakenne, ominaisuudet, synteesi, käyttää

Se Hydratsiini Se on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on n₂H₄. Se koostuu typpihydrorien perheenjäsenestä, yksinkertaisin on yksinkertaisin kaikista olemuksista. Vaikka sen molekyyli näyttää yksinkertaisuudesta, sillä on useita kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia, jotka tekevät hydratsiinista mielenkiintoisen ja energisesti lupaavan aineen.

Pidä läheisesti samankaltaisuus veden kanssa, koska molemmat esiintyvät nestemäisinä aineina samanlaisissa lämpötiloissa. Hydratsiinista voimme saada orgaanisia johdannaisia ​​korvaamalla sen hydrogenssit hiilihapotetuilla ryhmillä. Lisäksi siitä syntetisoidut hydratsonit, hydratsidit ja hydratsiinisuolat.

Hydratsiinirakenteinen kaava. Lähde: Neurotoger Wikipedian kautta.

Hydratsiinin rakenteellinen kaava voidaan nähdä yllä, joka voidaan kirjoittaa h₂Nnh₂ tai h₂N-NH₂. Jos katsot huolellisesti, näyttää siltä, ​​että kaksi NH -molekyyliä₃ He olisivat linkittäneet toisiinsa. N-N-linkin muodostumisessa ei kuitenkaan ole vain ammoniakkimolekyylejä reagenssina.

Hydratsiini on yhdiste, jolla on useita sovelluksia, koska se on erinomainen edeltäjä yhdisteiden sinfiineille, sekä orgaaninen että epäorgaaninen. Samoin sen pelkistävän voiman ja hajotustuotteiden ansiosta sen tarkoituksena on poistaa happi ja muut kaasut, saada jalometalleja; Ja etenkin avaruusaluksen ja valtion -asteen lentokoneiden lisäämiseksi.

[TOC]

Hydrasiinirakenne

Molekyyli ja linkki

Hydratsiinin molekyylirakenne. Lähde: Ben Mills Wikipedian kautta.

Yläkuvassa on hydratsiinimolekyyli, jota edustavat pallot ja baarimalli. Huomaa, että vetyatomien, valkoisten pallojen alueellinen suuntaus on ristiriidassa rakenteellisen kaavan tarjoaman vaikutelman kanssa; eli molempien -nh -vety₂ Niitä ei ole kohdistettu tai varjostettu, mutta niiden kiertokulma on 95º.

Itse asiassa on niin paljon, että N-N-linkki ei tuskin pysty kiertämään, sillä sillä on energiaeste, jonka on vanhentunut neljän vetyatomin pimennys.

Mitä tämä on? Periaatteessa vahvoille elektronisille torjunnoille, jotka molemminpuolisesti kokevat kaksi yksinäisiä elektronien paria typpiatomeissa. Tämä 95º kulma antaa hydratsiinimolekyylin suurimman stabiilisuuden.

Voi palvella sinua: litiumbromidi: rakenne, ominaisuudet, käytöt, riskit

Geometriat

Jokaisella typpiatomilla on SP -hybridisaatio³, Kolmiomaisen pyramidin geometrian omaksuminen. Siksi vapaiden elektronien parien kanssa hydrasiinimolekyyli, kuten kaksi sen kärjessä kytkettyä pyramidia, voitaisiin visualisoida ja joiden keskuksissa typpiatomit sijaitsevat.

Molekyylien väliset vuorovaikutukset

Kaava H₂Nnh₂ Voisin antaa väärän kuvan siitä, että hydratsiini on apolaarinen yhdiste, jolla on kaksi yhtä suurta ryhmää. Molekyylirakenne ja sen pyöritetty N-N-sidos osoittavat kuitenkin, että molekyyli ei ole täysin symmetrinen, ja mainitsee myös, että niiden vapaat elektroniparit eivät osoita päinvastaisiin suuntiin.

Tämä tarkoittaa, että hydratsiini, joka on rakenteellisesti ja elektronisesti epäsymmetrinen, esittelee dipolimomentin. Ja siksi niiden molekyylit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa dipolin avulla₂Nnh₂-Nh₂Nh₂, jotka ovat vastuussa hydratsiinista, jolla on erittäin korkea kiehumispiste.

Hydrasiinin ominaisuudet

Hydratsiinihydraatti. Lähde: LHCHEM/CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)

Fyysinen ulkonäkö

Hydratsiini on väritön neste, joka on samanlainen kuin vettä viskositeetin ja tiheyden suhteen. Kun poltetaan, se emittoi valkoisia höyryjä, ammoniakin ja kalan lisäksi.

Moolimassa

32.0452 g/mol

Sulamispiste

2 ºC.

Kiehumispiste

114 ºC. Huomaa, että hydratsiini esiintyy nestemäisessä tilassa lämpötilavälillä 2-114 ºC, hyvin samanlainen kuin veden, 0-100 ºC.

Tiheys

1.021 g/cm³

Höyrytiheys

1.1 Airisuhteessa.

Höyrynpaine

Noin 0.010 ATM 30.7 ºC

Liukoisuus

Hydratsiini sekoittuu veden kanssa, samoin kuin useiden primaaristen alkoholien kanssa. Hydratsiini muodostaa hydraatin vedellä, n₂H₄· H₂Tai, jolle on ominaista tiheämpi kuin puhdas tai vedetön hydratsiini. Tämä hydraatti on markkinoin tuote, koska se on vakaampi ja halpoja.

Dipolaarinen hetki

1.85 d. Se on melko polaarinen aine, melkein sama kuin vesi.

Se voi palvella sinua: Yodiumhappo (HIO3): rakenne, ominaisuudet, riskit ja käyttötarkoitukset

Goo

0 -.876 CP

Leimahduspiste

52 ºC

Itsensuuntainen lämpötila

Vaihtelee riippuen aineista tai pinnoista, joiden kanssa se joutuu kosketuksiin. Esimerkiksi rautaoksidit palaavat 23 ° C: ssa, kun taas lasissa tai muissa säiliöissä se ei alkaa tulehtua ennen kuin 270 ºC.

Hajoaminen

Kun se palaa ilmassa, se hajoaa typpioksideissa, ei_x. Mutta sen katalyyttisen hajoamisen, toisin sanoen metallioksidien tai metallin kiihdyttämisen, tuotteet, kuten ammoniakki, typpi ja vety, ja valtava määrä lämpöä, joka lopulta muodostaa palavan, mutta näkymättömän liekin.

Reaktiivisuus

Hydratsiini on hyvä pelkistävä aine, koska hapettumisen jälkeen tuottaa vettä ja typpeä, molemmat yhdisteet, jotka eivät kärsi toissijaisista reaktioista.

Toisaalta hydratsiini on nukleofiili, koska se käyttää vapaiden elektroniensa pareitaan liittymään muihin orgaanisiin molekyyleihin. Samoin se voi kärsiä korvata₃, Metyloitujen johdannaisten tuottaminen: CH₃Nhnh₂ tai (ch₃-A₂Nnh₂.

Reagoi vahvojen happojen kanssa muodostamaan Hidrazinio -suoloja, n₂H₅X, ja Hidrazoniosta, n₂H₆X₂. Jälkimmäiset ovat vähiten yleisiä. Hydratsiniumsulfaatti, [n₂H₅] HSO₄, Se valmistetaan reagoimalla hydratsiinihydraatti rikkihapolla.

Perusteetti

Hydratsiini on heikompi emäs kuin ammoniakki:

N₂H₄(AC) + H₂Tai (l) ⇌ n₂H₅⁺(AC) + OH^-(AC)

K -k -_{b -} = 1.3 · 10^-6

Tämä johtuu siitä, että hydratsiniokonjugaattihappo₂H₅⁺ tai h₃N⁺-Nh₂, on NH -ryhmän vetovoimavaikutus epävakauttanut kuormansa₂; toisin sanoen sen sijaan, että tarjottaisiin elektroninen tiheys positiiviselle typelle.

Hydratsiini kykenee kärsimään toisen, paljon vähemmän todennäköisen protonoinnin, joka tuottaa vielä epävakaamman konjugoidun hapon:

N₂H₅⁺(AC) + H₂Tai (l) ⇌ n₂H₆⁺(AC) + OH^-(AC)

K -k -_{b -} = 8.4 · 10^-16

Hydrazonium, n₂H₆⁺ tai h₃N⁺-N⁺H₃, Se on erittäin epävakaa, koska molempien typpiatomien positiivisten kuormitusten välinen torjuminen. Tiettyjen anionien seurassa se voi kuitenkin olla suolana.

Myrkyllisyys

Anhydra -hydratsiini on erittäin myrkyllinen, kaustinen ja mahdollisesti syöpää aiheuttava aine, puhumattakaan siitä, että se on erittäin räjähtävä, joten sitä tulisi manipuloida vain tiukkojen turvallisuusprotokollien alla.

Voi palvella sinua: Pakkauskerroin: Kuinka laskea, esimerkkejä ja harjoituksia

Synteesi

Hydratsiinin syntetisointiin eniten käytetty menetelmä on Raschig -prosessi. Tämä koostuu seuraavista kahdesta reaktiosta:

Nh₃(AC) + Naocl (AC) → NH₂Cl (AC) + NaOH (AC)

2NH₃(AC) + NH₂Cl (ac) → n₂H₄(AC) + NH₄Cl (AC)

Lopulta muodostuu hydraatti n₂H₄· H₂Tai, joka on tislattu KOH: n tai NaOH: n läsnä ollessa kuivina kiinteinä aineina:

N₂H₄· H₂O → n₂H₄

Tällä tavalla saadaan anhydra-hydratsiini ja N-N-linkki muodostetaan.

Hydratsiini käyttää

Hydratsiini on yksi Aerospace Boomin arvostetuimmista aineista. Lähde: Pxhere.

- Hydratsiini, metallikatalyyttien läsnä ollessa, hajoaa eksotermaisesti typen ja vedyn tuottamiseksi, mikä tarjoaa tarpeeksi energiaa lentokoneiden, rakettien ja satelliittien lisäämiseksi.

- Tätä taipumusta hajottaa ja aiheuttaa kaasuja tarkalleen polymeeristen materiaalien, kuten kumin tai polyeteenin, täyttämiseen, niiden muuttamiseen vastaaviin vaahtoihin.

- Samoin kaasut vapauttamalla nämä voivat vetää muita putkien putkiin liuenneena, joten on erittäin hyödyllistä eliminoida happi kattiloista, välttäen siten, että ne syövyttävät.

- Hydratsiini on edeltäjä materiaali monille orgaanisille yhdisteille, joilla on farmakologisia toimintoja, sifungisidejä, rikkakasvien torjunta -aineita, hyönteismyrkkyjä, lannoitteita jne. Tämä johtuu siitä, että syntetisoidaan monenlaisia ​​syklisiä typpijohdannaisia.

- Lopuksi, koska se on hyvä pelkistävä aine, hydratsiinia ja sen hydratsiniumsuoloja käytetään jalometallimineraalien vähentämiseen, mikä on arvokasta metallurgista teollisuutta.

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Hydratsiini. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
3. Kansallinen bioteknologiatietojen keskus. (2020). Hydratsiini. Pubchem Comunundin yhteenveto CID 9321: lle. Toipunut: Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Hallitus
4. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (2020). Hydratsiini. Britannica Encyclopaedia. Toipunut: Britannica.com
5. Iridium Seuraava. (20. kesäkuuta 2017). Hydratsiini - myrkyllinen ihmisille, mutta satelliitit rakastavat sitä. Toipunut: Iridium.com