Natrijum-azid je neorgansko hemijsko jedinjenje, s formulom , koje ima molekulsku masu od 65,010 -{Da}-. Ova bezbojna so je komponenta koja stvara gas u nekim sistemima vazdušnih jastuka u automobilu. Koristi se za pripremu drugih azidnih jedinjenja. To je jonska supstanca, veoma je rastvorljiva u vodi i veoma je otrovna.
Struktura
Natrijum-azid je jonska čvrsta supstanca. Poznata su dva kristalna oblika, romboedarski i heksagonalni. Obe forme usvajaju slojevite strukture. Azidni anjon je veoma sličan u svakom obliku, jer je centrosimetričan sa N-N rastojanjima od 1,18 A. Jon Na+ ima oktaedačku geometriju. Svaki azid je vezan za šest Na+ centara, sa tri Na–N veze za svaki terminalni centar azota.
Priprema
Uobičajena metoda sinteze je „Vislicenusov proces“, koji se odvija u dva koraka u tečnom amonijaku. U prvom koraku, amonijak se pretvara u natrijum-amid metalnim natrijumom:
To je redoks reakcija u kojoj metalni natrijum daje elektron protonu amonijaka koji se redukuje u gas vodonika. Natrijum se lako rastvara u tečnom amonijaku da bi proizveo hidratizovane elektrone odgovorne za plavu boju nastale tečnosti. i joni se proizvode ovom reakcijom.
Natrijum-amid se zatim kombinuje s azot-oksidom:
Ove reakcije su osnova industrijskog puta, koji je proizveo oko 250 tona godišnje u 2004. godine, pri čemu je proizvodnja povećana zbog povećane upotrebe vazdušnih jastuka.
Laboratorijske metode
Curtius i Thiele su razvili još jedan proizvodni proces, gde se nitritni estar pretvara u natrijum-azid korišćenjem hidrazina. Ova metoda je pogodna za laboratorijsku pripremu natrijum-azida:
Alternativno, so se može dobiti reakcijom natrijum-nitrata s natrijum-amidom..
Hemijske reakcije Kiselinska formacija azotne kiseline
Tretiranje natrijum-azida jakim kiselinama daje gasovitu hidrazoinsku kiselinu (vodonik azid; HN3), koja je takođe izuzetno toksična:
Ravnoteža hidrazoične kiseline
Vodeni rastvori sadrže male količine hidrazoinske kiseline, čije se formiranje opisuje sledećom ravnotežom:
, K = 10−4.6
Uništenje
Natrijum-azid se može uništiti tretmanom s pripremljenom azotnom kiselinom (HNO2; a ne HNO3). Priprema je neophodna pošto je HNO2 nestabilan i brzo se razlaže u vodenim rastvorima. Ovo uništavanje mora biti obavljeno sa velikim oprezom i unutar hemijske haube jer je formirani gasoviti azotni oksid (NO) takođe toksičan, a netačan redosled dodavanja kiseline za formiranje HNO2 će umesto toga proizvesti gasovitu visoko toksičnu hidrazoinsku kiselinu (HN3).
Osobine
Osobina Vrednost Broj akceptora vodonika 2 Broj donora vodonika 0 Broj rotacionih veza 0 Particioni koeficijent (-{ALogP)}- 0,3 Rastvorljivost (-{logS, log(mol/L}-)) 1,4 Polarna površina (-{PSA}-, Å2) 121,7
Aplikacije
Automobilski vazdušni jastuci i klizači za evakuaciju iz aviona
Starije formulacije vazdušnih jastuka sadržavale su mešavine oksidatora i natrijum-azida i drugih agenasa uključujući palioce i ubrzivače. Elektronski kontroler detonira ovu mešavinu tokom saobraćajne nesreće:
Ista reakcija se dešava pri zagrevanju soli do približno . Natrijum koji se formira je sam po sebi potencijalna opasnost i u automobilskim vazdušnim jastucima se pretvara reakcijom s drugim sastojcima, kao što su kalijum-nitrat i silicijum-dioksid. U poslednjem slučaju nastaju bezopasni natrijum-silikati. Dok se natrijum-azid još uvek koristi u kliznim toboganima za evakuaciju modernih aviona, novija generacija automobilskih vazdušnih jastuka sadrži manje osetljive eksplozive kao što su nitrogvanidina ili gvanidin-nitrata.
Organska i neorganska sinteza
Zbog opasnosti od eksplozije, natrijum-azid ima samo ograničenu vrednost u industrijskoj organskoj hemiji. U laboratoriji se koristi u organskoj sintezi za uvođenje azidne funkcionalne grupe izmeštanjem halogenida. Azidna funkcionalna grupa se zatim može pretvoriti u amin redukcijom ili sa u etanolu ili litijum-aluminijum hidridom ili tercijarnim fosfinom, kao što je trifenilfosfin u Staudingerovoj reakciji, sa Renijevim niklom ili sa vodonik-sulfidom u piridinu. Oseltamivir, antivirusni lek, trenutno se proizvodi komercijalnom metodom koja koristi natrijum-azid.
Natrijum-azid je svestrani prekurzor drugih neorganskih azidnih jedinjenja, na primer, olovnog azida i Srebro-azida, koji se koriste u detonatorima kao primarni eksploziv. Ovi azidi su znatno osetljiviji na prevremenu detonaciju od natrijum-azida i stoga imaju ograničenu primenu. Olovni i srebrni azid se mogu dobiti reakcijom zamene s natrijum-azidom i njihovim odgovarajućim nitratom (najčešće) ili acetatnim solima. Natrijum-azid takođe može da reaguje s hloridnim solima određenih alkalno zemaljskih metala u vodenom rastvoru, kao što su barijum-hlorid ili stroncijum-hlorid da bi proizveo barijum-azid i stroncijum-azid, koji su takođe relativno osetljivi primarni eksplozivni materijali. Ovi azidi se mogu dobiti iz rastvora pažljivim isušivanjem.
Biohemija i biomedicinska upotreba
Natrijum-azid je koristan probni reagens sonde i antibakterijski konzervans za biohemijske rastvore. U prošlosti su takođe korišćeni mertiolat i hlorobutanol kao alternativa azidu za očuvanje biohemijskih rastvora.
Natrijum-azid je trenutni inhibitor laktoperoksidaze, koji može biti koristan za zaustavljanje eksperimenata radioaktivnog obeležavanja proteina Jod-125I katalizovanih laktroperoksidazom.
U bolnicama i laboratorijama, to je biocid; posebno je važan u rasutim reagensima i osnovnim rastvorima koji inače mogu da podrže rast bakterija gde natrijum-azid deluje kao bakteriostatik inhibirajući citohrom oksidazu u gram-negativnim bakterijama; međutim, neke gram-pozitivne bakterije (streptokoke, pneumokoke, laktobacili) su suštinski otporne.
Poljoprivredna upotreba
Koristi se u poljoprivredi za kontrolu štetočina patogena koji žive u zemljištu, kao što su Meloidogine incognita ili Helicotilenchus dihistera.
Takođe se koristi kao mutagen za selekciju useva biljaka kao što su pirinač, ječam ili ovas.
Bezbednosna pitanja
Natrijum-azid može biti smrtonosno toksičan, pa čak i male količine mogu izazvati simptome. Toksičnost ovog jedinjenja je uporediva sa toksičnošću rastvorljivih alkalnih cijanida, iako nije prijavljena toksičnost od iskorišćenih (istrošenih) vazdušnih jastuka.
Proizvodi ekstrapiramidalne simptome s nekrozom moždane kore, malog mozga i bazalnih ganglija. Toksičnost takođe može uključivati hipotenziju, slepilo i nekrozu jetre. Natrijum-azid povećava ciklične GMP nivoe u mozgu i jetri aktivacijom gvanilat ciklaze.
Rastvori natrijum-azida reaguju s metalnim jonima i talože metalne azide, koji mogu biti osetljivi na udar i eksploziv. Ovo treba uzeti u obzir pri izboru nemetalnog transportnog kontejnera za rastvore natrijum-azida u laboratoriji. Ovo takođe može stvoriti potencijalno opasne situacije ako se rastvori azida direktno odlažu u odvod u sanitarni kanalizacioni sistem. Metal u vodovodnom sistemu bi mogao da reaguje, formirajući visoko osetljive kristale metalnog azida koji se mogu akumulirati tokom godina. Adekvatne mere predostrožnosti su neophodne za bezbedno i ekološki odgovorno odlaganje ostataka rastvora azida.
Reference
Literatura
Spoljašnje veze
International Chemical Safety Card 0950. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards.
Категорија:Експлозивне хемикалије Категорија:Једињења натријума Категорија:Азиди Категорија:Хемијска једињења Категорија:Неорганска једињења