Соединения азота (–2)

Гидразин (диамид) H₂N–NH₂ – бесцветная, сильно гигроскопическая жидкость с неприятным запахом.

Молекула N₂H₄ состоит из двух групп NH₂, повёрнутых друг относительно друга, что обусловливает полярность молекулы гидразина, μ = 0,62·10⁻²⁹ Кл·м.

Гидразин смешивается в любых соотношениях с водой, жидким аммиаком, этанолом; в неполярных растворителях растворяется плохо. Гидразин и большинство его производных токсичны.

Термодинамически гидразин значительно менее устойчив, чем аммиак, так как связь N–N не очень прочна. Разложение гидразина – экзотермическая реакция, протекающая в отсутствие катализаторов при 200–300 °С:

3N₂H₄ = 4NH₃ + N₂.

Переходные металлы (Co, Ni, Cu, Ag) катализируют разложение гидразина, при катализе платиной, родием и палладием основными продуктами разложения являются азот и водород:

N₂H₄ = N₂ + 2H₂.

Благодаря наличию двух неподелённых пар электронов у атомов азота, гидразин способен к присоединению одного или двух ионов водорода. При присоединении одного протона получаются соединения гидразиния с зарядом катиона 1+, двух протонов – гидразиния с зарядом катиона 2+, содержащие соответственно ионы N₂H₅⁺ и N₂H₆²⁺. Водные растворы гидразина обладают основными свойствами, но его основность значительно меньше, чем у аммиака:

N₂H₄ + H₂O → [N₂H₅]⁺ + OH⁻ (K_д = 3,0·10⁻⁶).

Протонирование второй неподеленной пары электронов протекает ещё труднее:

[N₂H₅]⁺ + H₂O → [N₂H₆]²⁺ + OH⁻ (K_д = 8,4·10⁻¹⁶).

Известны соли гидразина – хлорид гидразиния N₂H₅Cl, сульфат гидразиния N₂H₆SO₄ и т. д. Иногда их формулы записывают N₂H₄·HCl, N₂H₄·H₂SO₄ и т. д. и называют соответственно: гидрохлорид гидразина, сульфат гидразина и т. д. Большинство таких солей растворимо в воде.

Соли гидразина бесцветны, почти все хорошо растворимы в воде. К числу важнейших относится сульфат гидразина N₂H₄·H₂SO₄.

Гидразин – энергичный восстановитель. В растворах гидразин обычно также окисляется до азота:

4KMnO₄ + 5N₂H₄ + 6H₂SO₄ → 5N₂ + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 16H₂O.

Восстановить гидразин до аммиака можно только сильными восстановителями, такими, как Sn²⁺, Ti³⁺, водородом в момент выделения (Zn + HCl):

N₂H₄ + Zn + 4HCl → 2NH₄Cl + ZnCl₂.

Гидразин окисляется кислородом воздуха до азота, аммиака и воды. Известны многие органические производные гидразина. Гидразин, а также гидразин-гидрат, гидразин-сульфат, гидразин-хлорид, широко применяются в качестве восстановителей золота, серебра, платиновых металлов из разбавленных растворов их солей. Медь в аналогичных условиях восстанавливается до оксида азота N₂О.

Степень окисления –2 является промежуточной для азота, соединения характеризуются окислительно-восстановительной амфотерностью с преобладанием восстановительных свойств:

3N₂H₄ + 2KIO₃ = 3N₂ + 2KI + 6H₂O,

восстановитель

4KMnO₄ + 5N₂H₄ + 6H₂SO₄ = 5N₂ + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 16H₂O,

восстановитель

Поиск по сайту: