Ácido hidrazoico
ácido hidrazoico, también conocido como azida de hidrógeno, ácido azico o azoimida, es un compuesto con la fórmula química HN3. Es un líquido incoloro, volátil y explosivo a temperatura y presión ambiente. Es un compuesto de nitrógeno e hidrógeno y, por tanto, es un hidruro de pnictógeno. El estado de oxidación de los átomos de nitrógeno en el ácido hidrazoico es fraccionario y es -1/3. Fue aislado por primera vez en 1890 por Theodor Curtius. El ácido tiene pocas aplicaciones, pero su base conjugada, el ion azida, es útil en procesos especializados.
El ácido hidrazoico, como sus otros ácidos minerales, es soluble en agua. El ácido hidratante no diluido es peligrosamente explosivo con una enthalpy estándar de formación ΔfHo (l, 298K) = +264 kJ/mol. Cuando se diluye, el gas y las soluciones acuosas (traducido10%) pueden ser preparadas de forma segura pero deben utilizarse inmediatamente; debido a su punto de ebullición bajo, el ácido hidratómico se enriquece con la evaporación y la condensación, de manera que las soluciones diluidas incapaces de explosión pueden formar gotas en el espacio del contenedor o reactor que son capaces de explosión.
Producción
El ácido se forma generalmente por acidificación de una sal de azida como la azida de sodio. Normalmente, las soluciones de azida de sodio en el agua contienen cantidades de ácido hidrazoico en equilibrio con la sal de azida, pero la introducción de un ácido más fuerte puede convertir la especie primaria en solución al ácido hidrazoico. El ácido puro puede obtenerse posteriormente por destilación fraccional como un líquido extremadamente explosivo incoloro con un olor desagradable.
- Nan3 + HCl → HN3 + NaCl
Su solución acuosa también se puede preparar mediante el tratamiento de una solución de azida de bario con ácido sulfúrico diluido, filtrando el sulfato de bario insoluble.
Originalmente se preparó mediante la reacción de hidrazina acuosa con ácido nitroso:
- N2H4 + HNO2 → HN3 + 2 H2O
Con el catión hidrazinio [N2H5< /sub>]+ esta reacción se escribe como:
- [N]2H5]+ + HNO2 → HN3 + H2O + [H3O]+
También se pueden utilizar otros agentes oxidantes, como peróxido de hidrógeno, cloruro de nitrosilo, tricloramina o ácido nítrico, para producir ácido hidrazoico a partir de hidracina.
Destrucción previa a la eliminación
El ácido hidrazoico reacciona con el ácido nitroso:
- HN3 + HNO2 → N2O + N2 + H2O
Esta reacción es inusual en que implica compuestos con nitrógeno en cuatro estados de oxidación diferentes.
Reacciones
En sus propiedades el ácido hidrazoico muestra cierta analogía con los ácidos halógenos, ya que forma sales mal solubles (en agua), plata y mercurio (I). Las sales metálicas cristalizan en forma anhídrica y descomponen la calefacción, dejando un residuo del metal puro. Es un ácido débil (pKa = 4,75) Sus sales de metal pesado son explosivas e interactúan fácilmente con los iodidos alquiles. Los azides de metales alcalinos más pesados (excluyendo el litio) o los metales de tierra alcalinos no son explosivos, sino descomponentes de forma más controlada sobre la calefacción, liberando espectroscópicamente pura N2 gas. Las soluciones de ácido hidrozoico disuelven muchos metales (por ejemplo, cinc, hierro) con liberación de hidrógeno y formación de sales, que se llaman azides (anteriormente también llamados azoimidos o hidroazotas).
El ácido hidrazoico puede reaccionar con derivados de carbono, incluyendo aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos, para dar una amina o amida, con expulsión de nitrógeno. Esto se llama reacción Schmidt o reorganización Schmidt.
La disolución en los ácidos más fuertes produce sales explosivas que contienen el ion aminodiazonio [H2N=N=N]< sup class="template-chem2-sup">+ ⇌ [H2N−N≡N]+, por ejemplo:
- HN=N=N + H[SbCl6] →2N=N=N]+[SbCl]6]−
El ion [H2N=N=N]+ es isoelectrónico al diazometano H2C=N+=N−.
La descomposición de ácido hidrozoico, desencadenada por choque, fricción, chispa, etc. produce nitrógeno e hidrógeno:
- 2 HN3 → H2 + 3 N2
El ácido hidrazoico sufre una descomposición unimolecular con suficiente energía:
- HN3 → NH + N2
La vía de menor energía produce NH en estado triplete, lo que la convierte en una reacción prohibida por espín. Esta es una de las pocas reacciones cuya velocidad se ha determinado para cantidades específicas de energía vibratoria en el estado electrónico fundamental, mediante estudios de fotodisociación con láser. Además, estas tasas unimoleculares se han analizado teóricamente y las tasas experimentales y calculadas concuerdan razonablemente.
Toxicidad
El ácido hidrazoico es volátil y altamente tóxico. Tiene un olor acre y su vapor puede provocar violentos dolores de cabeza. El compuesto actúa como un veneno no acumulativo.
Aplicaciones
El 2-furonitrilo, un intermediario farmacéutico y potencial agente edulcorante artificial, se ha preparado con buen rendimiento tratando furfural con una mezcla de ácido hidrazoico (HN3) y ácido perclórico (HClO4) en la presencia de perclorato de magnesio en la solución de benceno a 35 °C.
El láser de yodo en fase gaseosa (AGIL) mezcla ácido hidrazoico gaseoso con cloro para producir cloruro de nitrógeno excitado, que luego se utiliza para provocar la producción de yodo; esto evita los requisitos de química líquida de los láseres BOBINA.