Азотоводородна киселина
| Азотоводородна киселина | |||||
| |||||
| Имена | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| По IUPAC | водороден азид | ||||
| Други | хидразоена киселина | ||||
| Свойства | |||||
| Формула | HN3 | ||||
| Моларна маса | 43,03 g/mol | ||||
| Външен вид | безцветна 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 силно експлозивна безцветна течност. Дава соли, наречени азиди.
Строеж
[редактиране | редактиране на кода]
В молекулата на HN3 азотният атом, свързан с водорода, образува две σ-връзки и една резонансна π-връзка, резултат от sp2-хибридизация. Централният азотен атом (с формален заряд +1) отдава електрон на третия азотен атом (с формален заряд −1). Трите азотни атома са подредени почти в права линия. Между тях се образуват двойни π-връзки и единични σ-връзки.
Физични свойства
[редактиране | редактиране на кода]Азотоводородната киселина е безцветна летлива течност, кипяща при 37 °C.[1] Сублимира лесно. Има неприятна миризма и е отровна. Безводната киселина е силно експлозивна.
Химични свойства
[редактиране | редактиране на кода]Водният разтвор на азотоводородната киселина е слаба киселина със сила, близка до оцетната:
![{\displaystyle {\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d779cece44719173fd0673d90f22dfd538cc5920)
Азотоводородната киселина може да реагира с азиден йон до хидрогеназиден йон – N3HN-
3.
Във воден разтвор търпи бавно диспропорциониране:[1]
![{\displaystyle {\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {OH} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/10c75332fd0c9bfa88cb0fd7422e2c39b5a55f9e)
HN3 е силен окислител. Разтваря Zn, Fe, Mn и Cu без отделяне на H2:
![{\displaystyle {\mathrm {Zn} {}+{}\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Zn} (\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vphantom {A}}^{+}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a323addc3d89ba6ba12c7d1af3d4e141ae521e50)
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:
![{\displaystyle {\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {HCl} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {Cl} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a5f9a4098b57f632453cbc94c8156a5c6852ce92)
При реакция с много силни основи азотоводородната киселина се държи като основа:
![{\displaystyle {\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {HSbF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}[\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}]{\vphantom {A}}^{+}[\mathrm {SbF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}]{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4642952590d293534d42d7050fce13bdaa922145)
Азиди
[редактиране | редактиране на кода]
Солите на азотоводородната киселина се наричат азиди и по разтворимост във вода приличат на хлоридите.[1] 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:[2]
![{\displaystyle {\begin{array}{lcl}{2\,\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}\xrightarrow {\mathrm {573~K} } {2\,\mathrm {Na} {}+{}3\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}\\{3\,\mathrm {Ba} (\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}{\xrightarrow[{{-7}\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}]{\mathrm {473~K} }}{\mathrm {Ba} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}{\xrightarrow[{{-}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}]{\mathrm {523~K} }}{\mathrm {Ba} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}\end{array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/59e068334b474f8abe75f3a46c542a5c0490260a)
Най-използваната сол е натриевият азид, който се получава при пропускане на диазотен оксид в амонячен разтвор на натрий или при взаимодействие на същия оксид с натриев амид:
![{\displaystyle {\begin{array}{lcl}{\mathrm {Na} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {NaOH} {}+{}2\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}\\{2\,\mathrm {NaNH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }\xrightarrow {\mathrm {190~^{\circ }C} } {\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {NaOH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}\end{array}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/925c621f0f15cf73cc94bdb9191e6d7e5f67ca32)
Азидите на тежките метали (AgN3, Hg(N3)2, Pb(N3)2) са слабо разтворими във вода. 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
[редактиране | редактиране на кода]Азотоводородната киселина за първи път е получена от окисление на хидразин с азотиста киселина:[2]
![{\displaystyle {\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2af0f2153c15083306a5ad8721f392d5f127c5d3)
Азотоводородната киселина се получава от алкални азиди и по-силна киселина, например концентрирана сярна киселина:
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}2\,\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7d4e940c399f0931a503ea5efc335b27fdc1277a)
HN3 се изолира от сместа с вакуумна дестилация.[2]