Формула гидразина - структура, свойства, использование, примеры вопросов

Азот является неметаллическим элементом пятнадцатой группы с символом N и атомным номером 7. Это самый распространенный бесцветный газ без запаха, присутствующий в атмосфере Земли. Товарный азот получают в больших масштабах путем фракционной перегонки сжиженного воздуха. Азот используется для производства удобрений, красителей, взрывчатых веществ, консервирования пищевых продуктов и многих других промышленных процессов.

Что такое гидразин?

Hydrazine is an inorganic compound with the molecular formula N₂H₂. It is also called Diazane, Diamine, and Nitrogen Hydride. Hydrazine is safe until it’s in the form of Hydrazine hydrate (N₂H₄. x H₂O). It is a colorless and clear liquid that smells like ammonia and is highly reactive and should be handled with a lot of care.

Структура гидразина

Химическая формула гидразина – N ₂ H ₄ . Каждый азот имеет 3 валентных электрона, из которых 2 являются избранными ионами водорода, а другой электрон используется при образовании одинарной ковалентной связи между двумя отдельными атомами азота. Общее количество пар связей и неподеленных пар в молекулах гидразина равно 5 и 2 соответственно.

Производство гидразина

Pechiney-Ugine-Kuhlmann process: In this process, Ammonia reacts with Hydrogen peroxide and forms Hydrazine and water. The reaction involved is given below:

2NH₃ + H₂O₂ → N₂H₂ + 2H₂O

Raschig process: In this process, aqueous alkaline ammonia reacts with sodium hypochlorite to form Hydrazine, sodium hydroxide, and water. The reaction involved is as follows:

2NH₃ + NaOCl → N₂H₄ + NaCl + H₂O

Свойства гидразина

Физические свойства гидразина:

• Химическая формула гидразина: N ₂ H ₄ .
• Молекулярная масса гидразина составляет 32 г/моль.
• Плотность равна 1,02 г/см ³ .
• Гидразин пахнет аммиаком.
• Гидразин — бесцветная, маслянистая, дымящаяся жидкость.
• Температура кипения гидразина 114°С.
• Температура плавления гидразина 2°С.
• Показатель преломления равен 1,46.

Химические свойства гидразина

• Гидразин вступает в реакцию с кислотами и некоторыми солями металлов и дает те продукты, которые используются при сборке конкретных взрывчатых веществ и фунгицидов.
• Гидразин при взаимодействии с органическими соединениями образует алкилгидразины.
• При сгорании гидразина в присутствии кислорода образуется газообразный азот и вода. Это экзотермический процесс, и в нем протекает следующая реакция:

N₂H₄ + O₂ → N₂ + 2H₂O 

• Гидразин реагирует с хлорамином с образованием газообразного азота и хлорида аммония. Задействованная реакция выглядит следующим образом:

N₂H₄ + 2NH₂Cl → 2NH₄Cl + N₂

Использование гидразина

• Гидразин используется в качестве топлива в ракетах и многих других космических аппаратах.
• В качестве восстановителя используется гидразин.
• Гидразин используется в производстве сельскохозяйственных фунгицидов.
• Гидразин используется в качестве антикоррозионного агента в реакторе с охлаждающей водой.
• Гидразин используется в качестве предшественника пенообразователей.
• Гидразин иногда используется в небольших масштабах для производства газообразного азота.
• Гидразин используется в качестве пенообразователя при производстве полимерных пенопластов.

Вредное воздействие и меры безопасности для гидразина

Вдыхание и воздействие гидразина оказывают серьезное воздействие на человека. Вызывает раздражение дыхательных путей, зуд глаз и кожи. Нам необходимо соблюдать определенные меры безопасности, такие как ношение маски для глаз и перчаток при работе с гидразином. Также рекомендуется использовать респиратор при необходимости. Ношение защитного костюма и ботинок обеспечит хорошую безопасность.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Укажите какой-либо способ производства гидразина?

Отвечать:

The reaction between chloramine and ammonia results in the formation of Hydrazine and hydrochloric acid. The reaction involved is as follows:

NH₂Cl + NH₃ → H₂NNH₂ +HCl

Вопрос 2: Перечислите опасности для здоровья, вызванные гидразином?

Отвечать:

Continuous exposure to Hydrazine may affect the central nervous system and respiratory system. Chronic exposure to Hydrazine may cause kidney and liver damage. Sometimes, it also causes irritation and itching to the skin and eyes.

Вопрос 3: Объясните, как гидразин используется в качестве ракетного топлива?

Отвечать:

Hydrazine is allowed over catalyst like iridium metal, upheld by large surface area alumina, this makes it break down into ammonia, nitrogen gas, and hydrogen. The reaction involved is as follows:

N₂H₄  → N₂ + 2H₂

3N₂H₄  → 4NH₃ + N₂

These reactions are highly exothermic and produce enormous volumes of hot gas from a little volume of liquid, making hydrazine a genuinely proficient engine fuel or propellant.

Вопрос 4: Объясните основные особенности молекулярной структуры гидразина.

Отвечать:

• The distance between N and N single bond is 1.45 Å.
• It has  gauche conformation.
• The rotational barrier of Hydrazine is double that of ethane.
• Each H₂N−N subunit is pyramidal.

Вопрос 5: Перечислите несколько характерных особенностей гидразина.

Отвечать:

Hydrazine is a highly unstable, poisonous substance that is colorless and smells like ammonia. It has a boiling point of 114 ° C and a melting point of 2 ° C.

Вопрос 6. Какая реакция происходит при добавлении гидразина в воду?

Отвечать:

Hydrazine reacts with water to produce hydrazinium salts. The reactions involved are as follows:

N₂H₄ + H₂O ⇌ N₂H₅⁺ + OH^–

N2H5+ + H2O ⇌ N2H₆²⁺ + OH^–

Вопрос 7. Какие реакции протекают при взаимодействии гидразина с избытком кислорода.

Отвечать:

Hydrazine reacts with excess oxygen to produce nitrogen monoxide and nitrogen dioxide.The reactions involved is as follows:

N₂H₄ + 2O₂  → 2NO +2H₂O

N₂H₄ + 3O₂  → 2NO₂ + 2H₂O