Stickstoffwasserstoffsäure

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Strukturformel
Struktur von Stickstoffwasserstoffsäure
Allgemeines
Name Stickstoffwasserstoffsäure
Andere Namen
  • Azoimid
  • Hydrogenazid
Summenformel HN3
CAS-Nummer 7782-79-8
PubChem 24530
Kurzbeschreibung

farblose, leicht flüchtige, explosive Flüssigkeit mit stechendem Geruch [1]

Eigenschaften
Molare Masse 43,03 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,09 g·cm−3 (25 °C)[2]

Schmelzpunkt

−80 °C[2]

Siedepunkt

35,7 °C[2]

Dampfdruck

523 hPa (20 °C)[2]

pKs-Wert

7,9 (in DMSO)[3]

Löslichkeit

unbegrenzt mischbar mit Wasser[2], löslich in Ethanol und Diethylether[4]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5]
keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze H: siehe oben
P: siehe oben
MAK

0,1 ml·m−3; 0,18 mg·m−3[2]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche nicht möglich

Stickstoffwasserstoffsäure ist eine instabile, äußerst explosive, die Schleimhäute reizende, stechend riechende Flüssigkeit. Das Azid-Ion N3 ist linear gebaut und isoelektronisch mit Kohlenstoffdioxid. Die Salze der Stickstoffwasserstoffsäure heißen Azide. Aufgrund der Instabilität der Säure werden Azide nicht über die Stickstoffwasserstoffsäure synthetisiert, sondern über Natriumazid. Die Stickstoffwasserstoffsäure wird durch die Einwirkung von Schwefelsäure auf Natriumazid gewonnen.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

\mathrm{N_2H_5^+ + HNO_2 \longrightarrow HN_3 + H_2O + H_3O^+}
Ein Teil der Stickstoffwasserstoffsäure geht über die Reaktion
\mathrm{HN_3 + HNO_2 \longrightarrow N_2 + N_2O + H_2O}
verloren.
  • Durch Oxidation von Hydrazinnitrat mit wässriger, 10%iger Salpetersäure bei etwa 40 °C mit einer Ausbeute von etwa 35 %:
\mathrm{17 \ N_2H_4 + 16 \ HNO_3 \longrightarrow} \mathrm{4 \ HN_3 + 4 \ NH_4NO_3 + 4 \ N_2O + 11 \ N_2 + 32 \ H_2O}
  • Durch Elektrolyse einer gesättigten Lösung von Hydraziniumsulfat in 20%iger Schwefelsäure bei 0 °C und hoher anodischer Stromdichte.
\mathrm{2 \ NaNH_2 + NaNO_3 \longrightarrow \ } \mathrm{ \ NaN_3 + 2 \ NaOH + H_2 O}
  • Die Methode, Natriumazidlösung mit Schwefelsäure zu neutralisieren und zu destillieren, führt zu unkontrollierten Explosionen. Günther und Meyer empfehlen daher, für die Herstellung von reiner Stickstoffwasserstoffsäure von reinem Natriumazid und Stearinsäure auszugehen.[7]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Stickstoffwasserstoffsäure ist eine farblose, leicht bewegliche und hochexplosive Flüssigkeit. Die Verbindung ist durch Schlag, Reibung, Feuer und andere Zündquellen besonders explosionsgefährlich.[4] Wasserfreie Stickstoffwasserstoffsäure explodiert beim Erwärmen und bei geringer Erschütterung. Konzentrierte Lösungen dürfen weder erhitzt noch plätschernd umgefüllt noch mit dem Gefäß hart aufgesetzt werden. Verdünnte wässrige Lösungen bis 20 % HN3 sind nicht explosiv. Als Behältermaterial sind Polyethylen, Glas, Edelstahl, Aluminium und Titan geeignet.

N3, das Anion der Stickstoffwasserstoffsäure

Die Stickstoffatome der Stickstoffwasserstoffsäure sind wegen der auftretenden Grenzstrukturen nicht linear angeordnet. Der Bindungswinkel am mittleren Stickstoffatom beträgt 173,3°, der Bindungswinkel beim Wasserstoffatom 108,8°.[8] Dagegen ist das Azidion (N3-Ion) linear aufgebaut. Die Stickstoff-Stickstoff-Bindungen besitzen auch unterschiedliche Längen. Dabei beträgt die H–N-Bindungslänge gasförmiger Stickstoffwasserstoffsäure 101,5 pm.[8]

Strukturformel der Stickstoffwasserstoffsäure mit Bindungswinkeln und Bindungslängen.

Verwendung[Bearbeiten]

Natriumazid, das Natriumsalz der Stickstoffwasserstoffsäure, ist ein Grundstoff zur Synthese wichtiger Stickstoffverbindungen.

Natriumazid wird als Konservierungsmittel für Milchuntersuchungsproben und in der chemischen Synthese zur Einführung von Azidgruppen (–N3) und zur Darstellung von Triazolen verwendet.

Ein Gemisch aus Natriumazid, Kaliumperchlorat, Eisen(III)-oxid, Füllstoff und Binder dient als Treibladung für Airbags.

Einige Salze der Stickstoffwasserstoffsäure, insbesondere Bleiazid und Silberazid, sind als Initialsprengstoffe brauchbar.

Polyglycidylazid (GAP, (C3H5N3O)n) ist ein Polymerisat, das als energiereicher Binder in Feststoffraketen verwendet wird.

Verbindungen[Bearbeiten]

Die Salze der Stickstoffwasserstoffsäure sind in manchen Eigenschaften den Chloriden ähnlich. Silberazid und Bleiazid sind farblos, schwerlöslich und hochexplosiv. Natriumazid (NaN3) ist in Wasser leicht löslich (420 g/L), lässt sich unzersetzt schmelzen und zerfällt ab 300 °C in kontrollierbarer Reaktion in metallisches Natrium und Stickstoff. Kupferazid Cu(N3)2 ist extrem brisant und explodiert oft schon bei Berührung.

Toxikologie[Bearbeiten]

Stickstoffwasserstoffsäure ist sehr giftig, stark schleimhautreizend und hat einen unerträglichen durchdringenden Geruch. Beim Einatmen geringer Mengen entsteht zunächst ein Druckgefühl in der Nase.

Die tödliche Dosis beträgt weniger als 5 mg pro kg Körpergewicht. Vergiftungssymptome sind Übelkeit, Kopfschmerz, Schwindel, Blutdruckabfall und Herzrasen.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Dale L. Perry, Sidney L. Phillips: Handbook of inorganic compounds. CRC Press, 1995, ISBN 9780849386718, S. 193.
  2. a b c d e f Eintrag zu CAS-Nr. 7782-79-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 11. Februar 2007 (JavaScript erforderlich)
  3. Boardwell pka-Tabelle
  4. a b Roth/Weller: Gefährliche Chemische Reaktionen, ecomed Sicherheit, Verlagsgruppe Hüthig Jehle Rehm, Landsberg/Lech, 34. Ergänzungslieferung 8/2001.
  5. Diese Substanz wurde in Bezug auf ihre Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  6. Holleman-Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 101. Auflage, de Gruyter Verlag 1995, ISBN 3-11-012641-9.
  7. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 472-4, ISBN 012126601X.
  8. a b Nils Wiberg, Egon Wiberg und Arnold Fr. Holleman: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Gruyter Verlag; 102., stark umgearb. u. verb. Auflage 2007; ISBN 978-3-11-017770-1; S. 681