Υδραζίνη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Υδραζίνη
Hydrazin.svg
Hydrazine-2D-A1.png
Hydrazine-3D-vdW.png
Hydrazine-3D-balls.png
Sample of hydrazine hydrate.jpg
Γενικά
Όνομα IUPAC Υδραζίνη
Άλλες ονομασίες Διαζάνιο
Διαμίνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος Ν2Η4
Μοριακή μάζα 32,0452 amu
Αριθμός CAS 302-01-2
SMILES NN
Δομή
Διπολική ροπή 1,85 D
Μοριακή γεωμετρία Τριγωνική πυραμιδική ως προς κάθε άτομο N
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 2°C
Σημείο βρασμού 114°C
Πυκνότητα 1.021 kg/m3
Ιξώδες 0,876 cP
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1,46044 (22°C)
Τάση ατμών 1 kPa (30,7°C)
Εμφάνιση Ζωηρό λευκό στερεό
Αδιαφανείς κρύσταλλοι
Χημικές ιδιότητες
pKa 8,10
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
52°C
Σημείο αυτανάφλεξης 270°C
Επικινδυνότητα
Hazard T.svg Hazard N.svg
Φράσεις κινδύνου 45, 10, 23/24/25, 34, 43, 50/53
Φράσεις ασφαλείας 53, 45, 60, 61
LD50 59-60 mg/kg (στοματική λήψη)
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
4
3
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά


Η υδραζίνη[1] είναι μια ανόργανη χημική ένωση, που περιέχει άζωτο και υδρογόνο, με χημικό τύπο N2H4. Η καθαρή υδραζίνη, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι ένα πολύ εύφλεκτο υγρό με οσμή που μοιάζει μ΄ αυτήν της αμμωνίας. Η (καθαρή) υδραζίνη είναι πολύ τοξική και επικίνδυνα ασταθής, αλλά σταθεροποιείται (αρκετά) αν βρίσκεται σε διάλυμα. Το 2002, η ετήσια παγκόσμια παραγωγή υδραζίνης ήταν 260.000 τόννοι[2]. Η υδραζίνη χρησιμοποιείται κυρίως ως ένα αφριστικό μέσο σε πολυμερείς αφρούς, αλλά σημαντικές εφαρμογές της επίσης περιλαμβάνουν τη χρήση της ως μια πρόδρομη ένωση για καταλύτες πολυμερισμού και φαρμακευτικά προϊόντα. Επιπλέον, η υδραζίνη χρησιμοποποιήθηκε σε διάφορα προωθητικά πυραύλων, όπως και για την παραγωγή αερίων που χρησιμοποιούνται σε αερόσακκους. Ακόμη, η υδραζίνη χρησιμοποιήθηκε τόσο σε πυρηνικές όσο και σε συμβατικές ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες, στους κύκλους ατμού τους, ως ένας συλλέκτης οξυγόνου, για να ελέγχεται η συγκέντρωση (του οξυγόνου) και να μειώνεται έτσι η διάβρωση των σωληνώσεων (από σκούριασμα).

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο Θίοντορ Κάρτιους (Theodor Curtius) σύνθεσε για πρώτη φορά καθαρή υδραζίνη το 1889 μέσω μιας «πλάγιας» μεθόδου[3].

1. Η υδραζίνη παράχθηκε με τη διεργασία Όλιν Ράστσιγκ (Olin Raschig process) από υποχλωριώδες νάτριο και αμμωνία, μια διεργασία που ανακοινώθηκε για πρώτη φορά το 1907. Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή, παράγεται ενδιάμεσα χλωραμίνη, που αντιδρά με την περίσσεια της αμμωνίας, σχηματίζοντας υδραζίνη[4]:

\mathrm{NH_3 + NaOCl \xrightarrow{} NH_2Cl + NaOH}
\mathrm{NH_2Cl + NH_3 \xrightarrow{} NH_2NH_2 + HCl}

2. Μια άλλη μέθοδος παραγωγής περιλαμβάνει την επίδραση υποχλωριώδους νατρίου σε ουρία[5]:

\mathrm{NH_2CONH_2 + NaOCl + 2 NaOH \xrightarrow{} NH_2NH_2 + H_2O + NaCl + Na_2CO_3}

3. Η υδραζίνη μπορεί να συνθεθεί από αμμωνία και υπεροξείδιο του υδρογόνου, με τη διεργασία Πεχινύ-Ουτζίν-Καχλμάνν (Pechiney-Ugine-Kuhlmann), χρησιμοποιώντας την ακόλουθη στοιχειμετρική εξίσωση[6]:

\mathrm{NH_3 + H_2O_2 \xrightarrow{} NH_2NH_2 + H_2O}

4. Στον κύκλο Ατοφίνα-PCUK (Atofina–PCUK cycle) η υδραζίνη παράγεται μετά από αρκετά στάδια από προπανόνη, αμμωνία και υπεροξείδιο του υδρογόνου: Αρχικά η προπανόνη αντιδρά με την αμμωνια, δίνοντας 2-προπανιμίνη. Έπειτα, η 2-προπανιμίνη οξειδώνεται με υπεροξείδιο του υδρογόνου σε 3,3-διμεθυλοξαζιριδίνη, μια ετεροκυκλική ένωση, που περιέχει έναν τριμελή ετεροκυκλικό δακτύλιο με άνθρακα, άζωτο και οξυγόνο. Μετά, η 3,3-διμεθυλοξαζιριδίνη επιδράται με αμμωνία, παράγοντας 2-προπανυδραζόνη, μια ένωση με δύο (2) άτομα αζώτου στη σειρά. Με τη σειρά της, η 2-προπανυδραζόνη αντιδρά με ισομοριακή ποσότητα προπανόνης, δίνοντας ακετοναζίνη, που τελικά υδρολύεται παράγοντας υδραζίνη και προπανόνη. Αντίθετα με τη διεργασία Όλιν Ράστσιγκ, η διεργασία αυτή δεν παράγεται κανένα άλας[7]:

\mathrm{NH_3 + CH_3COCH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2C=NH + H_2O}
\mathrm{(CH_3)_2C=NH + H_2O_2 \xrightarrow{} H_2O + } 3,3-διμεθυλοξαζιριδίνη
3,3-διμεθυλοξαζιριδίνη \mathrm{+ NH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2C=NNH_2 + H_2O}
\mathrm{(CH_3)_2C=NNH_2 + CH_3COCH_3 \xrightarrow{} (CH_3)_2C=NN=C(CH_3)_2 + H_2O}
\mathrm{(CH_3)_2C=NN=C(CH_3)_2 + 2H_2O \xrightarrow{} NH_2NH_2 + 2CH_3COCH_3}

Φυσικές και χημικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδραζίνη είναι υγρό άχρωμο με λιπαρή υφή και με οσμή αμμωνίας. Αναφλέγεται και καίεται με σχεδόν αόρατη φλόγα. Είναι ουσία δηλητηριώδης, απορροφάται από το δέρμα και προκαλεί καρκίνο. Σε καθαρή μορφή και αν θερμανθεί εκρήγυται ακαριαία και αποσυντίθεται προς αμμωνία και άζωτο.

3 N2H4(l) ---> 4 NH3(g) + N2(g)

Εκρήγνυται αν έρθει σε επαφή με οξειδωτικα υλικά, γι' αυτό και διατίθεται στο εμπόριο κυρίως υπό μορφή αραιού διαλύματος.

Με την χρήση καταλύτη παράγει θερμά αέρια.

Χρήση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδραζίνη σε μπιτόνι που προορίζεται για καύσιμο του πυραύλου του διαστημοπλοίου Μέσεντζερ.

Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητας της χρησιμοποιείται ως πολύπλευρο καύσιμο σε πυραύλους.

  • ως Υπεργολικό καύσιμο στους κύριους προωθητικούς πυραύλους
  • με την βοήθεια καταλύτου σε μικρούς βοηθητικούς πυραύλους

Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και στην παραγωγή ατμού υψηλής πίεσης.

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Jean-Pierre Schirmann, Paul Bourdauducq "Hydrazine" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi:10.1002/14356007.a13_177.
  3. Curtius, J. Prakt. Chem. 1889, 39, 107-39.
  4. Adams, R.; Brown, B. K. (1941), "Hydrazine Sulfate", Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 309
  5. Hydrazine: Chemical product info". chemindustry.ru. Retrieved 2007-01-08.
  6. Chemistry of Petrochemical Processes, 2nd edition, Gulf Publishing Company, 1994-2000, Page 148
  7. Riegel, Emil Raymond (1992). "Hydrazine". Riegel's Handbook of Industrial Chemistry. p. 192.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Hydrazine της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Hydrazin της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).