Struktur hidrazin, sifat, sintesis, kegunaan

The Hydrazine Ia adalah sebatian bukan organik yang formula kimia adalah n₂H₄. Ia terdiri daripada ahli keluarga hidror nitrogen, yang paling mudah adalah yang paling mudah dari semua makhluk. Walaupun molekulnya muncul kesederhanaan, ia mempamerkan beberapa sifat kimia dan fizikal yang menjadikan hydrazine sebagai bahan yang menarik dan bertenaga.

Simpan kesamaan yang rapat dengan air, kerana kedua -duanya wujud sebagai bahan cecair dalam selang suhu yang sama. Dari hidrazin kita dapat memperoleh derivatif organik dengan menggantikan hidrogennya dengan kumpulan berkarbonat. Juga, daripadanya disintesis hidrazon, hidrazida, dan garam hidrazin.

Formula struktur hidrazin. Sumber: Neurotoger melalui Wikipedia.

Formula struktur hidrazin dapat dilihat di atas, yang boleh ditulis sebagai h₂Nnh₂ atau h₂N-nh₂. Sekiranya anda melihat dengan teliti, nampaknya dua molekul NH₃ Mereka akan saling menghubungkan. Walau bagaimanapun, dalam pembentukan pautan N-N bukan sahaja molekul ammonia sebagai reagen terlibat.

Hydrazine adalah sebatian yang mempunyai pelbagai aplikasi, kerana ia merupakan pendahulu yang sangat baik untuk simfin sebatian, baik organik dan bukan organik. Begitu juga, terima kasih kepada kuasa pengurangan dan produk penguraiannya, ia ditakdirkan untuk menghapuskan oksigen dan gas lain, mendapatkan logam berharga; Dan terutamanya, untuk meningkatkan kapal angkasa dan negeri -dari -the -art pesawat.

[TOC]

Struktur hidracin

Molekul dan pautan

Struktur molekul hidrazin. Sumber: Ben Mills melalui Wikipedia.

Dalam imej atas kita mempunyai molekul hidrazin yang diwakili oleh model sfera dan bar. Perhatikan bahawa orientasi ruang atom hidrogen, sfera putih, berbeza dengan kesan yang ditawarkan oleh formula struktur; iaitu, hidrogen kedua -boleh₂ Mereka tidak diselaraskan atau terlepas, tetapi mempunyai sudut putaran 95º antara satu sama lain.

Sebenarnya, pautan N-N hampir tidak dapat berputar, mempunyai halangan tenaga yang mesti tamat tempoh untuk gerhana empat atom hidrogen.

Apa ini? Pada dasarnya, untuk penolakan elektronik yang kuat yang saling mengalami dua pasang elektron bersendirian pada atom nitrogen. Sudut 95º ini adalah yang memberikan molekul hidrazin kestabilan terbesar.

Boleh melayani anda: lithium bromide: struktur, sifat, kegunaan, risiko

Geometri

Setiap atom nitrogen mempunyai hibridisasi SP³, mengamalkan geometri piramid segi tiga. Oleh itu, dengan pasangan elektron bebas, molekul hidracin seperti dua piramid yang dikaitkan dengan salah satu daripada simpangnya dapat divisualisasikan, dan di mana pusat -pusat atom nitrogen akan ditempatkan.

Interaksi intermolecular

Formula h₂Nnh₂ Saya dapat memberikan idea palsu bahawa hydrazine adalah sebatian apolar kerana mempunyai dua kumpulan yang sama berkaitan. Walau bagaimanapun, struktur molekul dan ikatan N-N yang diputar menunjukkan bahawa molekul tidak sepenuhnya simetri, juga menyebut bahawa pasangan elektron bebas mereka tidak menunjukkan arah yang bertentangan.

Ini bermakna hidrazin, yang berstruktur dan elektronik asimetrik, membentangkan momen dipole. Dan oleh itu, molekul mereka berinteraksi antara satu sama lain melalui dipole-dipol₂Nnh₂-NH₂NH₂, yang bertanggungjawab untuk hidrazin mempunyai titik mendidih yang sangat tinggi.

Sifat hidracin

Hydrazine Hydrate. Sumber: LHCHEM/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)

Penampilan fizikal

Hydrazine adalah cecair tanpa warna yang serupa dengan air berkenaan dengan kelikatan dan ketumpatan. Apabila membakarnya memancarkan wap putih, selain memperoleh ammonia dan ikan.

Jisim molar

32.0452 g/mol

Takat lebur

2 ºC.

Takat didih

114 ºC. Perhatikan bahawa hidrazin wujud dalam keadaan cair dalam selang suhu 2-114 ºC, sangat serupa dengan air, 0-100 ºC.

Ketumpatan

1.021 g/cm³

Ketumpatan stim

1.1 dalam hubungan udara.

Tekanan wap

Sekitar 0.010 atm pada 30.7 ºC

Kelarutan

Hydrazine boleh didapati dengan air, serta dengan beberapa alkohol utama. Hydrazine membentuk hidrat dengan air, n₂H₄· H₂Atau, yang dicirikan dengan lebih padat daripada hidrazin tulen atau anhidrat. Hydrate ini adalah produk yang paling dipasarkan, kerana ia lebih stabil dan murah.

Momen dipolar

1.85 d. Ia adalah bahan yang agak kutub, hampir sama dengan air.

Ia boleh melayani anda: asid yodium (HIO3): struktur, sifat, risiko dan kegunaan

Goo

0.876 cp

Titik kilat

52 ºC

Suhu sendiri

Berbeza -beza bergantung kepada bahan atau permukaan yang mana ia bersentuhan. Contohnya, pada oksida besi terbakar pada suhu 23 ° C, manakala pada kaca atau bekas lain ia tidak mula menjadi meradang sehingga 270 ºC.

Penguraian

Apabila ia terbakar di udara ia terurai dalam oksida nitrogen, tidak_x. Tetapi berkenaan dengan penguraian pemangkinnya, iaitu, yang dipercepatkan oleh oksida logam atau logam, produk seperti ammonia, nitrogen dan hidrogen diperolehi, dan jumlah haba yang besar, yang akhirnya membentuk api tetapi tidak kelihatan.

Reaktiviti

Hydrazine adalah ejen pengurangan yang baik, kerana apabila teroksida menghasilkan air dan nitrogen, kedua -dua sebatian yang tidak mengalami reaksi sekunder.

Sebaliknya, hydrazine adalah nukleofil, kerana ia menggunakan pasangan elektron bebas untuk menyertai molekul organik lain. Begitu juga, ia boleh menderita menggantikan₃, Untuk menghasilkan derivatif metilated: CH₃Nhnh₂ atau (ch₃)₂Nnh₂.

Bertindak balas dengan asid kuat untuk membentuk garam Hidrazinio, n₂H₅X, dan dari Hidrazonio, n₂H₆X₂. Yang terakhir adalah yang paling tidak biasa. Hydrazinium sulfat, [n₂H₅] HSO₄, Ia disediakan dengan bertindak balas hidrazin hidrat dengan asid sulfurik.

Asas

Hydrazine adalah asas yang lebih lemah daripada ammonia:

N₂H₄(Ac) + h₂Atau (l) ⇌ n₂H₅⁺(Ac) + oh^-(Ac)

K_b = 1.3 · 10^-6

Ini kerana asid konjugasi hidrazinio₂H₅⁺ atau h₃N⁺-NH₂, Adakah bebannya tidak stabil oleh kesan tarikan kumpulan NH₂; iaitu, bukannya memberikan ketumpatan elektronik kepada nitrogen positif, penarikan balik.

Hydrazine mampu menderita protonasi yang kedua, lebih kecil, yang menghasilkan asid konjugasi yang lebih tidak stabil:

N₂H₅⁺(Ac) + h₂Atau (l) ⇌ n₂H₆⁺(Ac) + oh^-(Ac)

K_b = 8.4 · 10^-16

Hydrazonium, n₂H₆⁺ atau h₃N⁺-N⁺H₃, Ia sangat tidak stabil kerana penolakan antara beban positif kedua -dua atom nitrogen. Walau bagaimanapun, dalam syarikat anion tertentu ia boleh wujud sebagai garam.

Ketoksikan

Anhydra Hydrazine adalah bahan yang sangat toksik, kaustik, dan mungkin karsinogenik, belum lagi ia sangat meletup, jadi ia hanya perlu dimanipulasi di bawah protokol keselamatan yang ketat.

Boleh melayani anda: Faktor Kampat: Cara Mengira, Contoh dan Latihan

Sintesis

Kaedah yang paling banyak digunakan untuk mensintesis Hydrazine adalah proses Raschig. Ini terdiri daripada dua reaksi berikut:

NH₃(AC) + Naocl (AC) → NH₂CL (AC) + NaOH (AC)

2nh₃(AC) + NH₂Cl (ac) → n₂H₄(AC) + NH₄Cl (ac)

Akhirnya hidrat n terbentuk₂H₄· H₂Atau, yang disuling dengan kehadiran KOH atau NaOH sebagai pepejal kering:

N₂H₄· H₂O → n₂H₄

Dengan cara ini, hydrazine anhydra diperoleh dan pautan N-N terbentuk.

Penggunaan Hydrazine

Hydrazine adalah salah satu bahan yang paling dihargai dalam ledakan aeroangkasa. Sumber: Pxhere.

- Hydrazine, dengan kehadiran pemangkin logam, secara eksotik dipecahkan untuk menghasilkan nitrogen dan hidrogen, dengan itu menyediakan tenaga yang cukup untuk meningkatkan kapal terbang, roket dan satelit.

- Kecenderungan untuk memecah dan menyebabkan gas digunakan dengan tepat untuk mengembung bahan polimer, seperti getah atau polietilena, menjadikannya busa masing -masing.

- Begitu juga, dengan melepaskan gas, ini boleh menyeret orang lain yang dibubarkan dalam paip dari paip, jadi sangat berguna untuk menghapuskan oksigen dari dandang, dengan itu mengelakkannya.

- Hydrazine adalah bahan prekursor untuk banyak sebatian organik dengan fungsi farmakologi, antijamur, racun herba, insektisida, baja, dll. Ini kerana ia pelbagai jenis derivatif nitrogen kitaran disintesis.

- Akhirnya, menjadi ejen pengurangan yang baik, hidrazin dan garam hidraziniumnya digunakan untuk mengurangkan mineral logam berharga, yang bernilai tinggi dalam industri metalurgi.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Hydrazine. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi. (2020). Hydrazine. Ringkasan Pubchem Comunund untuk CID 9321. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
4. Editor enyclopaedia Britannica. (2020). Hydrazine. Britannica Encyclopaedia. Pulih dari: Britannica.com
5. Iridium seterusnya. (20 Jun, 2017). Hydrazine - toksik untuk manusia, tetapi satelit menyukainya. Pulih dari: iridium.com