Υδροξυλαμίνη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Υδροξυλαμίνη
Hydroxylamine-2D.png
Hydroxylamine-3D-balls.png
Hydroxylamine-dimensions-2D.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Υδροξυλαμίνη
Άλλες ονομασίες Αζανόλη
Υδροξυλαζάνιο
Νιτρινικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος ΝΗ3O
Μοριακή μάζα 33,03 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
ΝΗ2
Αριθμός CAS 7803-49-8
SMILES ON
PubChem CID 139987
ChemSpider ID 123451
Δομή
Διπολική ροπή 0,67553 D
Μοριακή γεωμετρία Τριγωνική πυραμιδική ως προς N
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 33°C
Σημείο βρασμού 58°C
Πυκνότητα 1.210 kg/m3 (20°C)
Εμφάνιση Ζωηρό λευκό στερεό
Αδιαφανείς κρύσταλλοι
Χημικές ιδιότητες
pKa 5,95
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
129°C
Σημείο αυτανάφλεξης 265°C
Αυτοδιάσπαση 58°C
Επικινδυνότητα
Hazard X.svg Hazard N.svg
Φράσεις κινδύνου 2, 21/22, 37/38, 40
41, 43, 48/22, 50
Φράσεις ασφαλείας (2), 26, 36/37/39, 61
LD50 408 mg/kg (στοματική λήψη)
59-70 mg/kg (ενδοπεριτοναϊκή λήψη)
29 mg/kg (υποδόρια λήψη)
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
2
3
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Η υδροξυλαμίνη[1] είναι ανόργανη χημική ένωση, που περιέχει άζωτο, οξυγόνο και υδρογόνο, που παριστάνεται με τον τύπο NH2OH. Η καθαρή υδροξυλαμίνη, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι ένα ασταθές λευκό κρυσταλλικό, υδροσκοπικό στερεό[2]. Ωστόσο, η υδροξυλαμίνη σχεδόν πάντα διατίθεται κα χρησιμοποιείται στη μορφή ενός υδατικού της διαλύματος (επειδή είναι σταθερότερη σ' αυτήν τη μορφή). Χρησιμοποιείται για την παραγωγή οξιμών, που είναι μια σημαντική ομάδα ενώσεων. Είναι ακόμη ένα ενδιάμεσο στη βιολογική αζωτοποίηση[3] Η οξείδωση της αμμωνίας καταλύεται από το ένζυμο οξειδοαναγωγάση της υδροξυλαμίνης (HAO: HydroxylAmine Oxidoreductase).

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη μπορεί να παραχθεί μέσω αρκετών συνθετικών οδών.

Κύρια συνθετική οδός[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η κύρια συνθετική οδός για την παραγωγή υδροξυλαμίνης είναι μέσω της διεργασίας Ράσιχ (Raschig process): Αρχικά, υδατικό διάλυμα νιτρώδους αμμωνίου ανάγεται με χρήση διοξειδίου του θείου και αμμωνίας στους 0°C, δίνοντας υδροξυαμινο-Ν,Ν-διθειικό διαμμώνιο:

\mathrm{NH_4NO_2 + 2SO_2 + NH_3 + H_2O \xrightarrow{0^oC} (NH_4)_2[N(OH)(SO_3)_2]}

Μετά, το παραπάνω προϊόν (υδροξυαμινο-Ν,Ν-διθειώδες διαμμώνιο) υδρολύεται, παράγοντας θειικό υδροξυλαμμώνιο:

\mathrm{2(NH_4)_2[N(OH)(SO_3)_2] + 4H_2O \xrightarrow{} (NH_3OH)_2SO_4 + (NH_4)_2(SO_4) + 2NH_4(HSO_4)}

Τέλος, η καθαρή στερεή υδροξυλαμίνη λαμβάνεται με επίδραση υγρής αμμωνίας[2]:

\mathrm{(NH_3OH)_2SO_4 + 2NH_3 \xrightarrow{} 2NH_2OH + (NH_4)_2SO_4}

Το παραπροϊόν, δηλαδή το θειικό αμμώνιο, είναι αδιάλυτο στην υγρή αμμωνία, οπότε καθιζάνει και απομακρύνεται με διήθηση, ενώ η περίσσεια της υγρής αμμωνίας απομακρύνεται με εξάτμιση[2].

Εναλλακτικές συνθετικές οδοί[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από νιτρώδες οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη μπορεί επίσης να παραχθεί με αναγωγή νιτρώδους οξέος ή νιτρώδους καλίου από όξινο θειώδες νάτριο:

\mathrm{HNO_2 + 2NaHSO_3 \xrightarrow{} Na_2[(N(OH)(SO_3)_2] + H_2O \xrightarrow{} Na[NH(OH)(SO_3)] + NaHSO_4}
και
\mathrm{Na[NH(OH)(SO_3)] + H_2O + HCl \xrightarrow[1 \; h]{100^oC} (NH_3OH)(HSO_4) + NaCl}

  • Η καθαρή στερεή υδροξυλαμίνη λαμβάνεται με επίδραση υγρής αμμωνίας[2]:

\mathrm{(NH_3OH)(HSO_4) + NH_3 \xrightarrow{} NH_2OH + NH_4(HSO_4)}

Από οξείδιο του αζώτου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη μπορεί να παραχθεί με αναγωγή οξειδίου του αζώτου από υδρογόνο, παρουσία παλλαδίου ή λευκοχρύσου ως καταλύτη[4]:

\mathrm{2NO + 3H_2 \xrightarrow{Pd \; \acute{\eta} \; Pt} 2NH_2OH}

Από νιτρικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη μπορεί να παραχθεί με ηλεκτροχημική αναγωγή νιτρικού οξέος:

\mathrm{HNO_3 + 6H^+ + 6e^- \xrightarrow{} NH_2OH + 2H_2O}

  • Συνήθως χρησιμοποιείται διάλυμα νιτρικού οξέος 50%.
  • Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης τα e- παίρνονται από την «κάθοδο» και τα H+ παράγονται στην «άνοδο».

Χημική συμπεριφορά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδράσεις με ηλεκτρονιόφιλα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη αντιδρά με ηλεκτρονιόφιλα χημικά είδη, όπως τα αλκυλιωτικά μέσα (π.χ. αλααλκάνια, RX), και μάλιστα μπορεί να αντιδράσει μαζί τους τόσο με το οξυγόνο της, όσο και με το άζωτό της. Π.χ.

\mathrm{RX + NH_2OH \xrightarrow{} RONH_2 + HX}
αλλά και
\mathrm{RX + NH_2OH \xrightarrow{} RNHOH + HX}

Παραγωγή οξιμών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη αντιδρά με αλδεΰδες ή κετόνες, σχηματίζοντας οξίμες:

\mathrm{R_2CO + NH_2OH \xrightarrow{} R_2C=NOH}

Αυτή η χημική αντίδραση είναι χρήσιμη για τον καθαρισμό κετονών και αλδεϋδών, γιατί είναι κατά κάποιον τρόπο αντιστρέψιμη, αφού αν θερμανθεί η παραγώμενη οξίμη μαζί με ένα ανόργανο οξύ, ανακτάται η αρχική κετόνη ή αλδεΰδη[5].

Επίσης, οι οξίμες χρησιμοποιούνται ως συναρμωτές σε ενώσεις συναρμογής.

Αντίδραση με χλωροσουλφονικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη αντιδρά με το χλωροσουλφονικό οξύ, οπότε παράγεται O-υδροξυαμινοσουλφονικό οξύ, ένα χρήσιμο αντιδραστήριο για τη σύνθεση της καπρολακτάμης:

\mathrm{HSO_3Cl + NH_2OH \xrightarrow{} NH_2OSO_3H + HCl}

Αν χρειάζεται, το O-υδροξυαμινοσουλφονικό οξύ αποθηκεύεται στους 0°c, για να αποφευχθεί η διάσπασή του, και η συγκέντρωσή του μπορεί να ελεγχθεί με ιωδιομετρική ογκομέτρηση.

Αναγωγή σε αμμωνία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη μπορεί να αναχθεί σε αμμωνία[6]:

\mathrm{NH_2OH + Zn + HCl \xrightarrow{} NH_3 + ZnCl_2 + H_2O}

Έκρηξη αν θερμανθεί[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη αν θερμανθεί, παρουσία οξυγόνου ή ατμοσφαιρικού αέρα, έχουμε έκρηξη:

\mathrm{4NH_2OH + O_2 \xrightarrow{\triangle} 2N_2 + 6H_2O}

Χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η υδροξυλαμίνη και τα άλατά της χρησιμοποιούνται συχνά ως αναγωγικά μέσα σε μια μυριάδα οργανικών και ανόργανων αντιδράσεων. Μπορούν επίσης να δράσου ως αντιοξειδωτικά για λιπαρά οξέα. Κάποιες μη χημικές χρήσεις της είναι η αποτρίχωση δερμάτων ζώων και διαλύματα φωτογραφικής ανάπτυξης[7].

Ακόμη, το νιτρικό υδροξυλαμμώνιο, ερευνάται για χρήση ως προωθητικού πυραύλων, τόσο ως υδατικό διάλυμα, ως μονοπροωθητικό, όσο και σε στερεή μορφή, ως ένα στερεό προωθητικό.

Επίσης χρησιμοποιήθηκε από βιολόγους για να επιτευχθούν τυχαίες μεταλλάξεις σε DNA, καθώς καταλύει την ανταλλαγή των ζευγών νουκλεοτιδίων από γουανίνη σε αδενίνη και από κυτοσίνη σε θυμίνη. Αυτό γίνεται για να εντοπιστούν οι ενεργές περιοχές των γονιδίων, με το να εντοπιστούν ποιες λειτουργίες μπλοκαρίστηκαν από τις αλλαγές.

Υποκατεστημένες υδροξυλαμίνες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ανόργανα και οργανικά υποκατεστημένα παράγωγα της υδροξυλαμίνης είναι γνωστά και ονομάζονται «υδροξυλαμίνες». Ειδικότερα, αν υποκατασταθεί το άτομο υδρογόνου του υδροξυλίου της (μη υποκατεστημένης) υδροξυλαμίνης, η υδροξυλαμίνη που παράγεται ονομάζεται «O-υδροξυλαμίνη». Αν υποκατασταθεί ένα από τα άτομα υδρογόνου της αμινομάδας της (μη υποκατεστημένης) υδροξυλαμίνης, τότε ονομάζεται «N-υδροξυλαμίνη». Όμοια με τις κοινές αμίνες, οι υδροξυλαμίνες μπορούν να διαχωριστούν σε πρωτοταγείς, δευτεροταγείς και τριτοταγείς, ανάλογα με το πόσα άτομα υδρογόνου ανά μόριό (της μη υποκατεστημένης) υδροξυλαμίνης υποκαταστάθηκαν. Τέλος, είναι γνωστά και άλατα υδροξυλαμμωνίου, μη υποκατεστημένα, πρωτοταγή, δευτεροταγή, τριτοταγή και τεταρτοταγή, ομοίως με τα αντίστοιχα του αμμωνίου.

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Greenwood and Earnshaw. Chemistry of the Elements. 2nd Edition. Reed Educational and Professional Publishing Ltd. pp. 431–432. 1997.
  3. Δηλαδή στη διεργασία αξιοποίησης του ατμοσφαιρικού αζώτου από τα αζωβακτήρια.
  4. Binnewies et alii: Allgemeine und Anorganische Chemie. 2. Auflage. Spektrum, 2010, ISBN 3-8274-2533-6. S. 484
  5. Ralph Lloyd Shriner, Reynold C. Fuson, and Daniel Y. Curtin, The Systematic Identification of Organic Compounds: A Laboratory Manual, 5th ed. (New York: Wiley, 1964), chapter 6.
  6. Smith, Michael and Jerry March. March's advanced organic chemistry : reactions, mechanisms, and structure. New York. Wiley. p. 1554. 2001.
  7. Lide, David R., ed. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 0-8493-0487-3.


Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Hydroxylamine 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 Hydroxylamin της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).