Azida

El azide anion

En química, azida es un anión poliatómico lineal con la fórmula N−3 y estructura ⁻N=N ⁺=N⁻. Es la base conjugada del ácido hidrazoico HN₃. Las azidas orgánicas son compuestos orgánicos con la fórmula RN₃, que contienen el grupo funcional azida. La aplicación dominante de las azidas es como propulsor en las bolsas de aire.

Preparación

La azida de sodio se fabrica industrialmente mediante la reacción de óxido nitroso, N₂O con amida de sodio NaNH₂ en amoniaco líquido como disolvente:

N₂O + 2 NaNH₂ → NaN₃ + NaOH + NH₃

Muchas azidas inorgánicas se pueden preparar directa o indirectamente a partir de azida de sodio. Por ejemplo, la azida de plomo, utilizada en detonadores, puede prepararse a partir de la reacción de metátesis entre el nitrato de plomo y la azida de sodio. Una ruta alternativa es la reacción directa del metal con azida de plata disuelta en amoníaco líquido. Algunas azidas se producen tratando las sales de carbonato con ácido hidrazoico.

Vínculos

La azida es isoelectrónica con dióxido de carbono CO₂, cianato OCN⁻, óxido nitroso N₂O, ion nitronio NO+2 y fluoruro de cianógeno NCF. Según la teoría del enlace de valencia, la azida se puede describir mediante varias estructuras de resonancia; uno importante es N⁻=N⁺ =N⁻

Reacciones

Las sales de azida pueden descomponerse con la liberación de gas nitrógeno. Las temperaturas de descomposición de las azidas de metales alcalinos son: NaN₃ (275 °C), KN₃ (355 °C), RbN₃ (395 °C), y CsN₃ (390 °C). Este método se utiliza para producir metales alcalinos ultrapuros:

2 MN₃ calor→ 2 M + 3 N₂

La protonación de sales de azida produce ácido hidrazoico tóxico en presencia de ácidos fuertes:

H⁺ + N−3 → HN₃

La azida como ligando forma numerosos complejos de azida de metal de transición. Algunos de estos compuestos son más sensibles a los golpes.

Se han descrito muchas azidas covalentes inorgánicas (por ejemplo, azidas de cloro, bromo y yodo).

El anión azida se comporta como un nucleófilo; sufre sustitución nucleófila tanto para sistemas alifáticos como aromáticos. Reacciona con los epóxidos provocando una apertura del anillo; sufre una adición conjugada similar a la de Michael a compuestos de carbonilo 1,4-insaturados.

Las azidas se pueden usar como precursores de los complejos de nitruro metálico induciéndolas a liberar N₂, generando un complejo metálico en estados de oxidación inusuales (ver hierro de alta valencia).

Eliminación

Las azidas se descomponen con compuestos de nitrito como el nitrito de sodio cuando se acidifican. Este es un método para destruir las azidas residuales, antes de su eliminación. En el proceso se forman nitrógeno, óxidos de nitrógeno e hidróxidos:

3 N−3 + NO−2 + 2 H₂O → 5 N₂ + 4 OH⁻

N−3 + 7 NO−2 + 4 H₂O → 10 NO + 8 OH⁻

Aplicaciones

Al año se producen unas 251 toneladas de compuestos que contienen azida, siendo el principal producto la azida sódica. La azida de sodio NaN₃ es el propulsor de las bolsas de aire de los automóviles. Se descompone al calentarlo para dar gas nitrógeno, que se usa para expandir rápidamente la bolsa de aire:

2 NaN₃ → 2 Na + 3 N₂

Azidas de metales pesados, como azida de plomo, Pb(N₃)₂, son detonadores sensibles a los golpes que se descomponen en el metal y nitrógeno correspondientes, por ejemplo:

Pb(N)₃)₂ → Pb + 3 N₂

Azida de plata AgN₃ y azida de bario Ba(N₃)₂ se usan de manera similar. Algunas azidas orgánicas son posibles propulsores de cohetes, por ejemplo, la 2-dimetilaminoetilazida (DMAZ) (CH₃)₂NCH₂CH₂N ₃.

Seguridad

Las azidas son explosóforos y venenos. La azida de sodio es tan tóxica como el cianuro de sodio (con una LD50 oral de 27 mg/kg en ratas) y se puede absorber a través de la piel. Las azidas de metales pesados, como la azida de plomo, son altos explosivos primarios que pueden detonarse cuando se calientan o agitan. Las azidas de metales pesados se forman cuando soluciones de azida de sodio o vapores de HN₃ entran en contacto con metales pesados o sus sales. Las azidas de metales pesados pueden acumularse en determinadas circunstancias, por ejemplo, en tuberías metálicas y en los componentes metálicos de diversos equipos (evaporadores rotativos, equipos de liofilización, trampas de refrigeración, baños de agua, desagües) y, por lo tanto, provocar explosiones violentas.