Азотоводородна киселина

Азотоводородна киселина
Имена
По IUPAC	водороден азид
Свойства
Формула	HN3
Моларна маса	43,03 g/mol
Външен вид	безцетна летлива течност
Плътност	1,09 g/cm3
Точка на топене	−80 °C
Точка на кипене	37 °C
pKa	4,64
Диполен момент	1,7 D
Термохимия
Стандартна енталпия на образуване	290 kJ/mol
Опасности
NFPA 704	0 4 2
Инхалация	намалено кръвно налягане и разрушаване на слузестите мембрани
Идентификатори
CAS номер	7782-79-8
PubChem	24530
ChemSpider	22937
ChEBI	CHEBI:29449
ChEMBL	ChEMBL186537
SMILES	N=[N+]=[N-]
InChI	InChI=1S/HN3/c1-3-2/h1H
InChI ключ	JUINSXZKUKVTMD-UHFFFAOYSA-N
UNII	6P5C4D5D7I
Gmelin	773
Данните са при стандартно състояние на материалите (25 °C, 100 kPa), освен ако не е указано друго.
Азотоводородна киселина в Общомедия

Азотоводородната киселина, HN₃, е едноосновна безкислородна киселина на азота. Представлява силноексплозивна безцветна течност. Дава соли, наречени азиди.

Строеж

Резонансна структура на азотоводородна киселина

В молекулата на HN₃, азтоните атоми имат степен на окисление −⅓. Азотният атом, свързан с водорода образува 2σ- и една резонансна π-връзка, описващи sp²-хибридизация. Централният азотен атом, с формален заряд +1, отдава електрон на третия азотен атом с формален заряд −1. Трите азотни атоми са подредени почти в права линия. Между тях се образуват двойни π- и единични σ-връзки.

Физични свойства

Азотоводородната киселина е безцветна летлива течност, кипяща при 37 °C. Сублимира лесно. Има неприятна миризма и е отровна. Безводната киселина е силно експлозивна.

Химични свойства

Водният разтвор на азотоводородната киселина е слаба киселина със сила, близка до оцетната:

${\ce {HN3 <=> 3H+ + N3^-}}$

Азотоводородната киселина може да реагира с азиден йон до хидрогеназиден йон – N₃HN-
3.

Във воден разтвор търпи бавно диспропорциониране:

${\ce {HN3 + H2O -> N2 + NH2OH}}$

HN₃ е силен окислител. Разтваря Zn, Fe, Mn и Cu без отделяне на H₂:

${\ce {Zn + HN3 + H^+ -> Zn(N3)3 + N2 + NH4^+}}$

Йодът и Ce(IV) соли я редуцират до N₂.

Смес от солна и азотоводородна киселина действа като царска вода и може да разтвори златото и другите благородни метали. Причината е полученият хлор при реакцията между двете киселини, при която HN₃ е окислител:

${\ce {HN3 + 3HCl -> 2Cl2 + N2 + NH4Cl}}$

Азотоводородната киселина реагира като основа с много силни основи:

${\ce {HN3 + HSbF6 -> [H2H3]+[SbF6]-}}$

Азиди

Солите на азотоводородната киселина се наричат азиди и по разтворимост във вода приличат на хлоридите. Азидите на алкалните и алкалоземните метали са силно разтворими. При бавно загряване те са устойчиви до стапянето си. Освен CsN₃, те се топят с разлагане:

${\begin{array}{lcl}{\ce {2NaN3}}\xrightarrow {\mathrm {573~K} } {\ce {2Na + 3N2}}\\{\ce {3Ba(N3)2}}{\xrightarrow[{{\ce {-7N2}}}]{\mathrm {473~K} }}{\ce {Ba3N4}}{\xrightarrow[{{\ce {-N2}}}]{\mathrm {523~K} }}{\ce {Ba3N2}}\end{array}}$

Най-използваната сол е натриевит азид, който се получава при пропускане на диазотен оксид в амонячен разтвор на натрий или при взаимодействие на същия оксид с натриев амид:

${\begin{array}{lcl}{\ce {Na + NH3 + 3N2O -> NaN3 + 3NaOH + 2N2}}\\{\ce {2NaNH2 + N2O}}\xrightarrow {\mathrm {190~^{\circ }C} } {\ce {NaN3 + NaOH + NH3}}\end{array}}$

Азидите на тежките метали са слабо разтворими във вода – AgN₃, Hg(N₃)₂, Pb(N₃)₂. Те се получават от водните разтвори на солите на тези метали при утаяване с натриев азид. Всички те са избухливи вещества, които се разлагат при удар и нагряване.

Получаване

Азотоводородната киселина за първи път е получена от окисление на хидразин с азотиста киселина:

${\ce {N2H4 + HNO2 -> HN3 + 2H2O}}$

Азотоводородната киселина се получава от алкални азиди и по-силна киселина, например концентрирана сярна киселина:

${\ce {2NaN3 + H2SO4 -> Na2SO4 + 2HN3}}$

HN₃ се изолира от сместа с вакуумна дестилация.