Азидоводород - неорганическое соединение, кислота с формулой HN3, впервые полученная в 1890 г. Теодором Курциусом в процессе окисления гидразина (N2H4) азотистой кислотой:
N2H4+HNO2=HN3+2H2O (выход реакции составил всего 20%, поэтому сейчас используются другие методы)
Строение
Можно рассматривать с помощью наложения валентных схем:
Однако, молекула не является линейной, как её азид-ион N3¯.
Степени окисления для каждого азота могут быть различными, например, -3, +5, -3 (+5, как у аналога азотной кислоты, в которой кислород замещён на водород), либо -1, +1, -1. Само понятие степени окисления является формальным и используется для удобства, главное, чтобы молекула в итоге была электронейтральной.
Физические свойства
1) Бесцветная жидкость с резким запахом, летучая
2) Плотность = 1,126 г/см3
3) Температура кипения = 35,7℃ (температура человеческого тела)
4) Температура плавления = -81℃
При соприкосновении с нагретыми предметами или ударе детонирует/ разлагается со взрывом со скоростью в пределах 7000-8000 м/с, но её сильно разбавленные растворы (до 20%) достаточно устойчивы и безопасны.
Взрыв нескольких десятков миллилитров HN3 может привести к разрушению целой лабораторной установки, а взрыв граммов, килограммов или даже тонн может стать катастрофой как для сотрудников, так и для заводского оборудования.
Азотистоводородная кислота растворима в воде и органических растворителях.
Токсичность
Является чрезвычайно ядовитым и токсичным веществом. LD50 (средняя доза вещества, вызывающая гибель половины испытуемых) для мышей перорально — 33 мг/кг массы тела; в воздухе - 34 мг/м3 ; внутривенно – 21,5 мг/кг. У людей, вдыхавших пары кислоты, наблюдалось понижение кровяного давления (с 125/100 мм рт. ст. до 70/50 мм рт. ст.) и головные боли. Другими симптомами могут быть синюшность конечностей, конъюнктивит, поражение верхних дыхательных путей, бронхит и тремор рук.
Известны случаи отравления азидом натрия. В августе 2009 года сотрудникам одной лаборатории Гарвардского университета потребовалась госпитализация после того, как они выпили кофе из автомата рядом с рабочим помещением. Они испытывали пониженное давление и звон в ушах; один сотрудник упал в обморок. По данным лабораторных исследований, причиной стал азид, попавший в кофе.
HN3 и азид-ионы образуют соединения с ионами Fe (II), Fe (III), Cu (II), Co (II), Mn (II), входящими в состав важнейших белков, ферментов и витаминов. Таким образом, попадая в организм, кислота может блокировать биохимические процессы в цитохромах (сложных белках, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, служат переносчиками электронов в процессах внутриклеточного дыхания, например, Fe3+ → Fe2+ и наоборот). Примером может стать гем, составляющая часть гемоглобина, в центре которого находится ион железа 2+, в результате действия HN3 он теряет способность переносить кислород. Такой механизм аналогичен влиянию синильной кислоты HCN на организм человека.
Работать с азотистоводородной кислотой следует только под тягой.
Применение
Азид свинца Pb(N3)2 используется как инициирующее взрывчатое вещество в детонаторах. Азид натрия применяют для быстрого наполнения газом автомобильных подушек безопасности: при аварии срабатывает датчик, его сигнал поджигает смесь на основе азида натрия, при этом происходит реакция с большим выделением газообразного горячего азота: 2NaN3 → 2Na + 3N2. Образующийся в качестве побочного вещества натрий сам по себе также опасен, и потому нейтрализуется соединениями кремния, образуются силикаты натрия.
В медицине азид натрия используется как мутаген и консервант. В фармацевтике азид лития применяется в синтезе азидонуклеозидов. Азиды кальция и бария используются в производстве пористой резины.
Утилизация
Кислота (предварительно разведённая в воде до концентрации меньше 5%) может быть утилизирована путём превращения её в азид натрия (в результате реакции с NaOH), который разлагается азотистой кислотой в вытяжном шкафу c добавлением 20% серной кислоты. Реакционная смесь сливается в канализацию.
Получение, химические свойства и реакция Шмидта будут разобраны в следующей статье.