حمض الهيدرازويك

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

حمض الهيدرازويك ، المعروف أيضًا باسم أزيد الهيدروجين أو أزويميد ، [ 2 ] هو مركب صيغته الكيميائية HN3 . [ 3 ] وهو سائل عديم اللون، متطاير، وقابل للانفجار في درجة حرارة وضغط الغرفة. وهو مركب من النيتروجين والهيدروجين ، ولذلك يُصنف ضمن هيدريدات عناصر المجموعة الخامسة . عُزل لأول مرة عام 1890 على يد ثيودور كورتيوس . [ 4 ] للحمض استخدامات قليلة، لكن قاعدته المرافقة ، أيون الأزيد ، مفيدة في عمليات متخصصة.

حمض الهيدرازويك، كغيره من الأحماض المعدنية ، قابل للذوبان في الماء. حمض الهيدرازويك غير المخفف شديد الانفجار [ 5 ] ، وتبلغ حرارة تكوينه القياسية (في الحالة السائلة،  عند 298 كلفن) +264  كيلوجول/مول. [ 6 ] عند تخفيفه، يمكن تحضير الغاز والمحاليل المائية (بتركيز أقل من 10%) بأمان، ولكن يجب استخدامها فورًا؛ نظرًا لانخفاض درجة غليانه، يزداد تركيز حمض الهيدرازويك عند التبخر والتكثيف، بحيث يمكن للمحاليل المخففة غير القابلة للانفجار أن تُشكّل قطرات في الفراغ العلوي للوعاء أو المفاعل قابلة للانفجار. [ 7 ] [ 8 ]

إنتاج

يتكون الحمض عادةً من تحميض ملح أزيد مثل أزيد الصوديوم . تحتوي محاليل أزيد الصوديوم في الماء عادةً على كميات ضئيلة من حمض الهيدرازويك في حالة توازن مع ملح الأزيد، ولكن إضافة حمض أقوى يمكن أن يحول المادة الأساسية في المحلول إلى حمض الهيدرازويك. ويمكن الحصول على الحمض النقي لاحقًا عن طريق التقطير التجزيئي كسائل عديم اللون شديد الانفجار ذي رائحة كريهة. [ 2 ]

NaN₃ + HCl → HN₃ + NaCl

ويمكن أيضًا تحضير محلوله المائي عن طريق معالجة محلول أزيد الباريوم بحمض الكبريتيك المخفف ، ثم ترشيح كبريتات الباريوم غير القابلة للذوبان . [ 9 ]

تم تحضيره في الأصل عن طريق تفاعل الهيدرازين المائي مع حمض النيتروز :

N₂H₄ + HNO₂ → HN₃ + 2 H₂O​​​

مع كاتيون الهيدرازينيوم [ N2H5 ] + ، يُكتب هذا التفاعل على النحو التالي :

[ N 2 H 5 ] + + HNO 2 → HN 3 + H 2 O + [ H 3 O] +

يمكن أيضًا استخدام عوامل مؤكسدة أخرى، مثل بيروكسيد الهيدروجين ، وكلوريد النيتروزيل ، والتريكلورامين ، أو حمض النيتريك ، لإنتاج حمض الهيدرازويك من الهيدرازين. [ 10 ]

التدمير قبل التخلص

يتفاعل حمض الهيدرازويك مع حمض النيتروز:

HN 3 + HNO 2 → N 2 O + N 2 + H 2 O

هذا التفاعل غير عادي لأنه يشمل مركبات تحتوي على النيتروجين في أربع حالات أكسدة مختلفة. [ 11 ]

ردود الفعل

يُظهر حمض الهيدرازويك في خصائصه تشابهاً مع أحماض الهالوجين، إذ يُكوّن أملاحاً قليلة الذوبان (في الماء) للرصاص والفضة والزئبق الأحادي. تتبلور جميع الأملاح المعدنية في صورتها اللامائية وتتحلل عند التسخين، تاركةً بقايا من المعدن النقي. [ 2 ] وهو حمض ضعيف (pKa = 4.75  . [ 6 ] ) أملاحه من المعادن الثقيلة قابلة للانفجار وتتفاعل بسهولة مع يوديدات الألكيل . أما أزيدات المعادن القلوية الثقيلة (باستثناء الليثيوم ) أو المعادن القلوية الترابية فهي غير قابلة للانفجار، ولكنها تتحلل بطريقة أكثر تحكماً عند التسخين، مطلقةً غاز النيتروجين النقي طيفياً. [12] تُذيب محاليل حمض الهيدرازويك العديد من المعادن (مثل الزنك والحديد ) مع تحرير الهيدروجين وتكوين أملاح ، [ 13 ] تُسمى أزيدات ( كانت تُسمى سابقاً أزويميدات أو هيدرازوات).

قد يتفاعل حمض الهيدرازويك مع مشتقات الكربونيل، بما في ذلك الألدهيدات والكيتونات والأحماض الكربوكسيلية، لإنتاج أمين أو أميد، مع انطلاق غاز النيتروجين. يُطلق على هذا التفاعل اسم تفاعل شميدت أو إعادة ترتيب شميدت.

يؤدي الذوبان في أقوى الأحماض إلى إنتاج أملاح متفجرة تحتوي على أيون الأمينوديازونيوم [ H2N =N=N] + ⇌ [ H2N −N≡N] + ، على سبيل المثال: [ 12 ]

HN=N=N + H [ SbCl 6 ] → [ H 2 N=N=N] + [ SbCl 6 ] −

الأيون [ H2N =N=N ] + متساوي الإلكترونات مع ديازوميثان H2C = N + = N− .

ينتج عن تحلل حمض الهيدرازويك، الذي يحدث بفعل الصدمات والاحتكاك والشرارة وما إلى ذلك، النيتروجين والهيدروجين:

2 HN 3 → H 2 + 3 N 2

يخضع حمض الهيدرازويك لتحلل أحادي الجزيء عند طاقة كافية:

HN 3 → NH + N 2

ينتج المسار ذو الطاقة الأدنى جزيء NH في الحالة الثلاثية، مما يجعله تفاعلًا ممنوعًا دورانيًا. يُعد هذا أحد التفاعلات القليلة التي حُدِّد معدلها لكميات محددة من الطاقة الاهتزازية في الحالة الإلكترونية الأرضية، وذلك من خلال دراسات التفكك الضوئي بالليزر. [ 14 ] إضافةً إلى ذلك، حُلِّلت هذه المعدلات أحادية الجزيء نظريًا، وتتوافق المعدلات التجريبية والمحسوبة توافقًا معقولًا. [ 15 ]

سمية

حمض الهيدرازويك متطاير وسام للغاية، وله سمية مشابهة لسمية سيانيد الهيدروجين . يتميز برائحة نفاذة، ويمكن أن يسبب بخاره صداعًا شديدًا . يعمل هذا المركب كسمّ غير تراكمي. تتجلى سميته من خلال تأثير أيون الأزيد، الذي يُثبّط إنزيم سيتوكروم سي أوكسيداز (مثل السيانيد) ويُحفّز إنتاج أكسيد النيتريك في الجسم ، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الدم ، وفشل عضلة القلب والجهاز التنفسي، والحماض الاستقلابي . [ 16 ]

التطبيقات

تم تحضير 2-فورونيتريل ، وهو وسيط صيدلاني وعامل تحلية اصطناعي محتمل، بنسبة جيدة عن طريق معالجة الفورفورال بمزيج من حمض الهيدرازويك ( HN3 ) وحمض البيركلوريك ( HClO4 ) في وجود بيركلورات المغنيسيوم في محلول البنزين عند 35 درجة مئوية. [ 17 ] [ 18 ] 

يقوم ليزر اليود ذو الطور الغازي بالكامل (AGIL) بخلط حمض الهيدرازويك الغازي مع الكلور لإنتاج كلوريد النيتروجين المثار ، والذي يستخدم بعد ذلك لتحفيز اليود على إصدار الليزر؛ وهذا يتجنب متطلبات الكيمياء السائلة لليزر COIL .

مراجع

  1. ↑ باتنايك، براديوت (2002). دليل المواد الكيميائية غير العضوية . ماكجرو هيل. ISBN 0-07-049439-8.
  2. 1 2 3 تشيشولم، هيو ، محرر. (1911). "أزويميد" . الموسوعة البريطانية . المجلد 3 ( الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 82-83 .    يحتوي هذا أيضاً على وصف تفصيلي لعملية الإنتاج المعاصرة.
  3. ↑ قاموس المركبات غير العضوية والعضوية المعدنية . تشابمان وهول.
  4. ^ كورتيوس، ثيودور (1890). "Ueber Stickstoffwasserstoffsäure (Azoimid) N 3 H" [ على حمض الهيدرازويك (azoimide) N 3 H ] . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 23 (2): 3023–3033 . دوى : 10.1002/cber.189002302232 .
  5. ↑ فورمان، ديفيد؛ دوبنيكوفا، فاينا؛ فان دوين، أدري سي تي؛ زيري، يهودا؛ كوسلوف، روني (10 مارس 2016). "مجال القوة التفاعلية لحمض الهيدرازويك السائل مع تطبيقات في كيمياء التفجير". مجلة الكيمياء الفيزيائية ج . 120 (9): 4744-4752 . رمز Bibcode : 2016APS..MARH20013F . doi : 10.1021/acs.jpcc.5b10812 . ISSN 1932-7447 . S2CID 102029987 .  
  6. 1 2 هاوسكروفت، كاثرين إي.؛ شارب، آلان جي. (2008). "الفصل 15: عناصر المجموعة 15". الكيمياء غير العضوية، الطبعة الثالثة . بيرسون. ص 449. ISBN  978-0-13-175553-6.
  7. ↑ غونزاليس-بوبس، ف.؛ كوب، ن.؛ لي، ل.؛ ديربيرغ، ج.؛ شارما، ب.؛ ليونغ، س.؛ ديفيز، م.؛ بوش، ج.؛ هام، ج.؛ هريتساك، م. (2012). "توسيع نطاق كيمياء الأزيد: دراسة حالة". بحوث وتطوير العمليات العضوية . 16 (12): 2051-2057 . doi : 10.1021/op3002646 .
  8. ↑ تريتلر، دي إس؛ ليونغ، إس؛ ليندرود، إم. (2017). "تطوير وتوضيح بروتوكول أكثر أمانًا لتخليق 5-أريل تترازولات من نيتريلات الأريل". بحوث وتطوير العمليات العضوية . 21 (3): 460-467 . doi : 10.1021/acs.oprd.7b00016 .
  9. ↑ أودريث، إل إف؛ جيبس، سي إف (1939). "أزيد الهيدروجين في المحلول المائي والإثيري". التخليق غير العضوي . 1 : 71-79 .
  10. ↑ غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. ص 432. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  11. ↑ غرينوود، الصفحات 461-464.
  12. 1 2 إيغون ويبرغ؛ نيلز ويبرغ؛ أرنولد فريدريك هولمان (2001). "مجموعة النيتروجين". الكيمياء غير العضوية . دار النشر الأكاديمية. ص 625. ISBN  978-0-12-352651-9.
  13. ↑ توتون، أ. إي. (أكتوبر 1890). "حمض الهيدرازويك - غاز جديد" . مجلة نيتشر . 42 (1095): 615-616 . رمز Bibcode : 1890Natur..42..615T . doi : 10.1038/042615c0 . ISSN 1476-4687 . 
  14. ↑ فوي، بي آر؛ كاساسا، إم بي؛ ستيفنسون، جيه سي؛ كينغ، دي إس (1990). " HN المُثار بالنغمات الفوقية3 (X̃1A′) – الرنين غير التوافقي، وعرض الخطوط المتجانس، ومعدلات التفكك.مجلة الفيزياء الكيميائية.92:2782-2789.doi:10.1063/1.457924.
  15. ↑ بيسورا، م.؛ هارفي، ج. ن. (2008). "فهم معدل التحلل الحراري المحظور دورانيًا لـ HN3 وCH3 شمالاً3. مجلة الفيزياء الكيميائية.129(4): 044303.doi:/1.2953697.PMID18681642. 
  16. ↑ تات، جون؛ هيسكيت، كارين؛ ساتومي، شيهو؛ بيلز، ريناتا ب.؛ غولومب، بياتريس أ.؛ بوس، جيري ر. (2021-08-03). " التسمم بأزيد الصوديوم: مراجعة سردية" . علم السموم السريري . 59 (8): 683-697 . doi : 10.1080/15563650.2021.1906888 . ISSN 1556-3650 . PMC 8349855. PMID 34128439 .   
  17. ^ بافلوف، بنسلفانيا؛ كولنيفيتش، VG (1986). "تخليق فورانيتريلات 5 المستبدلة وتفاعلها مع الهيدرازين". خيميا جيتروتسيكليتشيسكيخ سويدينيني . 2 : 181 - 186.
  18. ↑ باندجار، ب.؛ ماكون، س. (2006). "التفاعلات العضوية في الماء. تحويل الألدهيدات إلى نتريلات باستخدام N-بروموسكسينيميد في ظروف معتدلة". الاتصالات التركيبية . 36 (10): 1347-1352 . doi : 10.1080/00397910500522009 . S2CID 98593006 .