Hydrazine (hat auch diazane genannt), ist eine anorganische Zusammensetzung mit der Formel NH. Es ist eine farblose feuergefährliche Flüssigkeit mit einem Ammoniak ähnlichen Gestank. Hydrazine ist hoch toxisch und wenn nicht behandelt, in der Lösung gefährlich nicht stabil. Etwa 260,000 Tonnen werden jährlich verfertigt. Hydrazine wird als ein schaumiger Agent in der Vorbereitung von Polymer-Schaum hauptsächlich verwendet, aber bedeutende Anwendungen schließen auch seinen Gebrauch als ein Vorgänger zu polymerization Katalysatoren und Arzneimitteln ein. Zusätzlich wird hydrazine in verschiedenen Rakete-Brennstoffen verwendet und die in Luftsäcken verwendeten Gasvorgänger vorzubereiten. Hydrazine wird sowohl innerhalb von herkömmlichen als auch innerhalb von Kernpflanzendampfzyklen der elektrischen Leistung verwendet, um Konzentrationen von aufgelöstem Sauerstoff zu kontrollieren, um Korrosion zu reduzieren.

Molekulare Struktur und Eigenschaften

Hydrazine bildet ein Monohydrat, das (1.032 g/cm) dichter ist als das wasserfreie Material.

Hydrazine kann über die Kopplung ein Paar von Ammoniak-Molekülen durch die Eliminierung eines Wasserstoffs pro Molekül entstehen. Jede HN-N Subeinheit ist in der Gestalt pyramidal. Die N-N Entfernung ist 1.45 Å (13:45 Uhr), und das Molekül nimmt eine linkische Angleichung an. Die Rotationsbarriere ist zweimal mehr als das von Äthan. Diese Struktureigenschaften ähneln denjenigen von gasartigem Wasserstoffperoxid, das eine "schiefe" anticlinal Angleichung annimmt, und auch eine starke Rotationsbarriere erfährt.

Hydrazine hat grundlegend (Alkali) chemische mit denjenigen von Ammoniak vergleichbare Eigenschaften:

:NH + HO  [NH] + OH

mit den Werten:

: K = 1.3 x 10

: pK = 8.1

(für Ammoniak K = 1.78 x 10)

Hydrazine ist zu diprotonate schwierig:

: [NH] + HO  [NH] + OH K = 8.4 x 10

Die Verbrennungswärme von hydrazine in Sauerstoff (Luft) ist 194.1 x 10 J/kg (9345 BTU/lb).

Synthese und Fertigung

Theodor Curtius hat freien hydrazine zum ersten Mal 1889 über einen Weg synthetisiert.

Hydrazine wird im Prozess von Olin Raschig von Natrium hypochlorite (die aktive Zutat in vielen Bleichmitteln) und Ammoniak erzeugt, ein Prozess hat 1907 bekannt gegeben. Diese Methode verlässt sich auf die Reaktion von chloramine mit Ammoniak:

:NHCl + NH  HN-NH + HCl

Ein anderer Weg der hydrazine Synthese schließt Oxydation des Harnstoffs mit Natrium hypochlorite ein:

: (HN) C=O + NaOCl + 2 NaOH  NH + HO + NaCl + NaCO

Hydrazine kann von Ammoniak und Wasserstoffperoxid im Pechiney-Ugine-Kuhlmann-Prozess gemäß der folgenden Formel synthetisiert werden:

:2NH + HO  HN-NH + 2HO

Im Atofina-PCUK Zyklus wird hydrazine in mehreren Schritten von Azeton, Ammoniak und Wasserstoffperoxid erzeugt. Azeton und Ammoniak reagieren zuerst, um den imine zu geben, der von der Oxydation mit Wasserstoffperoxid zum oxaziridine, ein drei-membered Ring gefolgt ist, der Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthält, der von ammonolysis zum hydrazone, ein Prozess gefolgt ist, der zwei Stickstoff-Atome verbindet. Dieser hydrazone reagiert mit einer mehr Entsprechung von Azeton, und das resultierende Azeton azine ist hydrolyzed, um hydrazine zu geben, Azeton regenerierend. Verschieden vom Prozess von Raschig erzeugt dieser Prozess Salz nicht. Der PCUK tritt für Produits Chimiques Ugine Kuhlmann, einen französischen chemischen Hersteller ein.

Hydrazine kann auch über den so genannten ketazine und die Peroxyd-Prozesse erzeugt werden.

Ableitungen von Hydrazine

Viele haben vertreten hydrazines sind bekannt, und mehrere kommen natürlich vor. Einige Beispiele schließen ein

• Monomethyl hydrazine, wo eines der Wasserstoffatome auf dem hydrazine Molekül durch eine Methyl-Gruppe (CH) ersetzt worden ist. Durch die Symmetrie des hydrazine Moleküls ist es nicht von Bedeutung, welches Wasserstoffatom ersetzt wird. Es wird manchmal als ein Rakete-Brennstoff verwendet.
• 1,1-dimethylhydrazine (unsymmetrischer dimethylhydrazine, UDMH) und 1,2-dimethylhydrazine (symmetrischer dimethylhydrazine) sind hydrazines, wo zwei Wasserstoffatome von Methyl-Gruppen ersetzt werden. UDMH ist leichter zu verfertigen, als symmetrischer dimethylhydrazine ist, und UDMH ein ziemlich allgemeiner Rakete-Brennstoff ist.
• gyromitrin und agaritine sind hydrazine Ableitungen, die in den gewerblich erzeugten Pilzarten Agaricus bisporus gefunden sind. Gyromitrin ist metabolized ins Monomethyl hydrazine.
• Isoniazid, iproniazid, hydralazine, und phenelzine sind Medikamente, deren Moleküle hydrazine ähnliche Strukturen enthalten.
• 2,4-dinitrophenylhydrazine (2,4-DNPH) wird allgemein verwendet, um für ketones und Aldehyde in der organischen Chemie zu prüfen.
• phenylhydrazine, CHNHNH, der erste zu entdeckende hydrazine.

Anwendungen

Der Majoritätsgebrauch von hydrazine ist als ein Vorgänger zu blasenden Agenten. Spezifische Zusammensetzungen schließen azodicarbonamide und azobisisobutyronitrile ein, die 100-200 mL von Benzin pro Gramm des Vorgängers nachgeben. In einer zusammenhängenden Anwendung wird Natrium azide, das gasbildende Reagenz in Luftsäcken, von hydrazine durch die Reaktion mit Natrium nitrite erzeugt.

Hydrazine wird auch als ein Treibgas Raumfahrzeuge an Bord verwendet, und die Konzentration von aufgelöstem Sauerstoff in als auch Kontroll-pH von in großen Industrieboilern verwendetem Wasser sowohl zu reduzieren. Das F-16 Jagdflugzeug verwendet hydrazine, um der Notmacht-Einheit des Flugzeuges Brennstoff zu liefern.

Vorgänger zu Schädlingsbekämpfungsmitteln und Arzneimitteln

Hydrazine ist ein nützlicher Baustein in der organischen Synthese von Arzneimitteln und Schädlingsbekämpfungsmitteln. Ein Beispiel ist 3 amino 1,2,4 triazole, und ein anderer ist maleic hydrazide. Das antiknollige Rauschgift isoniazid ist von hydrazine bereit.

Hydrazine in der Biologie

Hydrazine ist das Zwischenglied in der anaerobic Oxydation von Ammoniak (anammox) Prozess. Es wird durch eine Hefe und die offene Ozeanbakterie anammox (Brocadia anammoxidans) erzeugt.

Organische Chemie

Hydrazines sind ein Teil von vielen organischen Synthesen, häufig diejenigen der praktischen Bedeutung in Arzneimitteln, wie das Antituberkulose-Medikament Isoniazid und antipilzartiger Fluconazole, sowie in Textilfärbemitteln und in der Fotografie.

Bildung von Hydrazone

Veranschaulichend der Kondensation von hydrazine mit einem einfachen carbonyl ist seine Reaktion mit propanone, um den diisopropylidene hydrazine (Azeton azine) zu geben. Der Letztere reagiert weiter mit hydrazine, um den hydrazone nachzugeben:

:2 (CH) CO + NH  2 HO + [(CH) C=N]

: [(CH) C=N] + NH  2 (CH) C=NNH

Der propanone azine ist ein Zwischenglied in der Atofina-PCUK Synthese. Direkte Alkylierung von hydrazines mit alkyl Halogeniden in Gegenwart von Grunderträgen ist alkyl-eingesetzter hydrazines, aber die Reaktion wegen der schlechten Kontrolle auf dem Niveau des Ersatzes (dasselbe als in gewöhnlichen Aminen) normalerweise ineffizient. Die Verminderung von hydrazones zu hydrazines präsentiert eine saubere Weise, 1,1-dialkylated hydrazines zu erzeugen.

In einer zusammenhängenden Reaktion, 2-cyanopyridines reagieren mit hydrazine, um amide hydrazides zu bilden, der mit 1,2-diketones in triazines umgewandelt werden kann.

Die Verminderung von Wolff-Kishner

Hydrazine wird in der Verminderung von Wolff-Kishner, eine Reaktion verwendet, die die carbonyl Gruppe eines ketone oder Aldehyds in ein Methylen (oder Methyl) Gruppe über ein hydrazone Zwischenglied umgestaltet. Die Produktion des hoch stabilen dinitrogen von der hydrazine Ableitung hilft, die Reaktion zu steuern.

Chemie von Heterocyclic

bifunctional mit zwei Aminen seiend, ist hydrazine ein Schlüsselbaustein für die Vorbereitung von vielen Heterocyclic-Zusammensetzungen über die Kondensation mit einer Reihe von difunctional electrophiles. Mit dem 2,4-pentanedione verdichtet es sich, um den 3,5-dimethylpyrazole zu geben. In der Einhorn-Brunner Reaktion reagieren hydrazines mit imides, um triazoles zu geben.

Sulfonation

Ein guter nucleophile seiend, kann NH sulfonyl Halogenide und acyl Halogenide angreifen. Der tosylhydrazine bildet auch hydrazones nach der Behandlung mit carbonyls.

Deprotection von phthalimides

Hydrazine wird verwendet, um Ableitungen von N-alkylated phthalimide zu zerspalten. Diese Spaltungsreaktion erlaubt phthalimide Anion, als Amin-Vorgänger in der Synthese von Gabriel verwendet zu werden.

Abnehmendes Reagenz

Hydrazine ist ein günstiger reductant, weil die Nebenprodukte normalerweise Stickstoff-Benzin und Wasser sind. So wird es als ein Antioxidationsmittel, ein Sauerstoff-Müllmann und ein Korrosionshemmstoff in Wasserboilern und Heizungsanlagen verwendet. Es wird auch verwendet, um Metallsalze und Oxyde zu den reinen Metallen im electroless Nickel-Überzug und der Plutonium-Förderung von der Kernreaktor-Verschwendung zu reduzieren. Etwas Farbe fotografische Prozesse verwenden auch eine schwache Lösung von hydrazine als ein Stabilisieren, wäscht sich, weil es Färbemittel-Kopplung und unreagierte Silberhalogenide reinigt.

Salze von Hydrazinium

Hydrazine wird zu festen Salzen durch die Behandlung mit Mineralsäuren umgewandelt. Ein Kochsalz ist hydrazine Sulfat, [NH] HSO, genannt hydrazinium Sulfat. Sulfat von Hydrazine wurde als eine Behandlung von Krebs-veranlasstem cachexia untersucht, aber hat sich unwirksam erwiesen.

Hydrazine azide (NH), das Salz von hydrazine und Stickstoffwasserstoffsäure, ist von wissenschaftlichem Interesse, wegen seines hohen Stickstoff-Inhalts und explosiver Eigenschaften gewesen. Strukturell ist es. Es zersetzt sich explosiv in hydrazine, Ammoniak und Stickstoff-Benzin:

:12 → 3 + 16 + 19

Reaktion mit Schwefelsäure gibt quantitative Erträge des reinen hydrazine Sulfats und der Stickstoffwasserstoffsäure.

Anderer Industriegebrauch

Hydrazine wird in vielen Prozessen verwendet einschließlich: Produktion von spandex Fasern, als ein polymerization Katalysator; in Kraftstoffzellen, Lot-Flüssen; und fotografische Entwickler, als ein Kettenex-Anerbieten im Urethan polymerizations und Hitzeausgleicher. Außerdem ist eine Halbleiter-Absetzungstechnik mit hydrazine kürzlich mit der möglichen Anwendung auf die Fertigung von in flüssigen Kristallanzeigen verwendeten Dünnfilm-Transistoren demonstriert worden. Hydrazine in 70 % hydrazine, 30-%-Wasserlösung wird verwendet, um den EPU (Notmacht-Einheit) auf dem Lockheed F-16 Kämpfendes Falke-Jagdflugzeug anzutreiben. Explosiver Astrolite wird durch das Kombinieren hydrazine mit dem Ammonium-Nitrat gemacht.

Hydrazine wird häufig als ein Sauerstoff-Müllmann und Korrosionshemmstoff in der Boiler-Wasserbehandlung verwendet. Jedoch wegen der Giftigkeit und bestimmten unerwünschten Effekten, nämlich vergrößerten Raten der Fluss-beschleunigten Korrosion (FAC), wird diese Praxis entmutigt.

Rakete-Brennstoff

Hydrazine wurde zuerst als ein Rakete-Brennstoff während des Zweiten Weltkriegs für den Messerschmitt Ich 163B (das erste mit Raketenantrieb Jagdflugzeug), unter dem Decknamen B-Stoff (hydrazine Hydrat) verwendet. Wenn gemischt, mit dem Methanol (M Stoff) und Wasser wurde es C-Stoff genannt.

Hydrazine wird auch als ein Monotreibgas der niedrigen Macht für die manövrierenden Trägerraketen des Raumfahrzeugs und die Hilfsmacht-Einheiten von Raumfähre (APUs) verwendet. Außerdem wird Monotreibgas hydrazine-angetriebene Raketentriebwerke häufig im Endabstieg des Raumfahrzeugs verwendet. Eine Sammlung solcher Motoren wurde in beidem Wikinger-Programm landers sowie dem Phönix lander gestartet im August 2007 verwendet.

In allen hydrazine monovorantreibenden Motoren wird der hydrazine durch einen Katalysator wie Iridium-Metall passiert, das durch Tonerde der hohen Fläche (Aluminiumoxyd) oder Kohlenstoff nanofibers, oder mehr kürzlich Molybdän-Nitrid auf Tonerde unterstützt ist, die es veranlasst, sich in Ammoniak, Stickstoff-Benzin und Wasserstoffbenzin gemäß den folgenden Reaktionen zu zersetzen:

1. 3 NH  4 NH + N
2. NH  N + 2 H
3. 4 NH + NH  3 N + 8 H

Reaktionen 1 und 2 sind äußerst exothermic (der Katalysator-Raum kann 800 °C in einer Sache von Millisekunden, erreichen), und sie erzeugen große Volumina von heißem Benzin von einem kleinen Volumen von Flüssigkeit hydrazine, ihn ein ziemlich effizientes Trägerrakete-Treibgas mit einem spezifischen Vakuumimpuls von ungefähr 220 Sekunden machend. Reaktion 3 ist endothermic; es reduziert die Temperatur der Produkte, aber erzeugt mehr Moleküle. Die Katalysator-Struktur betrifft das Verhältnis des NH, der in der Reaktion 3 abgesondert wird; eine höhere Temperatur ist für Rakete-Trägerraketen wünschenswert, während mehr Moleküle wünschenswert sind, wenn die Reaktionen beabsichtigt sind, um Großserien von Benzin zu erzeugen.

Andere Varianten von hydrazine, die als Rakete-Brennstoff verwendet werden, sind monomethylhydrazine, (CH) NH (NH) (auch bekannt als MMH) und unsymmetrischer dimethylhydrazine, (CH) N (NH) (auch bekannt als UDMH). Diese Ableitungen werden in Zwei-Bestandteile-Rakete-Brennstoffen, häufig zusammen mit dem Stickstoff tetroxide verwendet Nein, manchmal als dinitrogen tetroxide bekannt. Diese Reaktion ist äußerst exothermic, wie ein Rakete-Brennstoff sein muss, und das Brennen auch hypergolic ist, was dass die brennenden Anfänge ohne jede Außenzünden-Quelle bedeutet.

Kraftstoffzellen

Der italienische Katalysator-Hersteller Acta hat vorgehabt, hydrazine als eine Alternative zu Wasserstoff in Kraftstoffzellen zu verwenden. Der Hauptvorteil, hydrazine zu verwenden, ist, dass er mehr als 200 mW/cm mehr als eine ähnliche Wasserstoffzelle ohne das Bedürfnis erzeugen kann, teure Platin-Katalysatoren zu verwenden. Da der Brennstoff Flüssigkeit bei der Raumtemperatur ist, kann es behandelt und leichter versorgt werden als Wasserstoff. Durch die Speicherung des hydrazine in einer Zisterne, die mit doppelt verpfändetem Kohlenstoff-Sauerstoff carbonyl voll ist, reagiert der Brennstoff und formt sich ein sicherer Festkörper hat hydrazone genannt. Bis dahin die Zisterne mit warmem Wasser spülend, wird die Flüssigkeit hydrazine Hydrat veröffentlicht. Hydrazine hat eine höhere elektromotorische Kraft 1.56 V im Vergleich zu 1.23 V für Wasserstoff. Hydrazine bricht in der Zelle zusammen, um Stickstoff und Wasserstoff der Obligationen mit Sauerstoff zu bilden, Wasser veröffentlichend.

Hydrazine wurde in Kraftstoffzellen verwendet, die von Allis-Chalmers Corp., einschließlich einiger verfertigt sind, die elektrische Macht in Raumsatelliten in den 1960er Jahren zur Verfügung gestellt haben.

Pistole-Treibgas

Eine Mischung von 63-%-Hydrazine, Hydrazine 32-%-Nitrat und 5-%-Wasser ist ein Standardtreibgas für die experimentelle Hauptteil-geladene flüssige vorantreibende Artillerie. Die vorantreibende Mischung ist oben bemerkenswert, um einer der voraussagbarsten und stabilen mit einem bemerkenswert flachen Druck-Profil während der Zündung zu sein. Fehlzündungen werden gewöhnlich durch das unzulängliche Zünden verursacht. Die Bewegung der Schale nach einem misignition verursacht eine große Luftblase mit einer größeren Zünden-Fläche, und die größere Rate der Gasproduktion verursacht sehr hohen Druck, manchmal einschließlich katastrophaler Tube-Misserfolge (Explosionen).

Gefahren

Hydrazine ist hoch toxisch und besonders in der wasserfreien Form gefährlich nicht stabil. Gemäß der amerikanischen Umweltbundesbehörde:

Symptome von der akuten (kurzfristigen) Aussetzung von hohen Niveaus von hydrazine können Verärgerung der Augen, der Nase, und des Halses, des Schwindels, des Kopfwehs, des Brechreizes, des Lungenödems, der Beschlagnahmen, des Komas in Menschen einschließen. Akute Aussetzung kann auch die Leber, die Nieren und das Zentralnervensystem beschädigen. Die Flüssigkeit ist zerfressend und kann Hautentzündung vom Hautkontakt in Menschen und Tieren erzeugen. Effekten zu den Lungen, der Leber, der Milz und der Schilddrüse sind in Tieren berichtet worden, die dauernd zu hydrazine über die Einatmung ausgestellt sind. Vergrößerte Vorkommen der Lunge, Nasenhöhle und Leber-Geschwülste sind in zu hydrazine ausgestellten Nagetieren beobachtet worden.

Grenze-Tests auf hydrazine in Arzneimitteln weisen darauf hin, dass es in der niedrigen Ppm-Reihe sein sollte.

Hydrazine kann auch steatosis verursachen.

bekannt, ist mindestens ein Mensch nach 6 Monaten der subtödlichen Aussetzung vom hydrazine Hydrat gestorben.

Am 21. Februar 2008 hat die USA-Regierung den arbeitsunfähigen Spionagesatelliten die USA 193 mit einer seegestarteten Rakete wie verlautet wegen der potenziellen Gefahr einer Hydrazine-Ausgabe zerstört, wenn es in die intakte Atmosphäre der Erde wiedereingegangen ist.

Siehe auch

• Diazene
• Sulfat von Hydrazine
• Liste von Stoffs
• Stickoxyd-Brennstoff vermischt
• DIE USA 193

Außenverbindungen

• Die späte Show damit raubt! Der spezielle Gast von Tonight: Hydrazine (PDF) - Robert Matunas
• Hydrazine - chemisches Produktinfo: Eigenschaften, Produktion, Anwendungen.
• Giftigkeit von Hydrazine