叠氮化钠
编辑氯化铁是一种无机化合物,分子式为NaN3。 这种无色盐是传统汽车安全气囊系统中的气体形成成分。 用于制备其他叠氮化合物。 它是一种离子物质,极易溶于水,剧毒。
结构
编辑加氢化学锤是一种离子固体。 已知两种晶型,菱形和六角形。 两者都采用分层结构。 每种形式的叠氮阴离子都非常相似,中心对称,N-N 距离为 1.18 Å。 Na+ 离子具有八面体几何结构。 每个叠氮化物都连接到六个 Na+ 中心,三个 Na-N 键连接到每个末端氮中心。
准备
编辑常见的合成方法是 Wislicenus 工艺,它在液氨中分两步进行。 xxx步,氨被金属钠转化为氨基钠:
2 Na + 2 NH3 → 2 NaNH2 + H2< /sub>
这是一种氧化还原反应,其中金属钠将电子赋予氨质子,氨质子在氢气中被还原。 钠很容易溶解在液氨中,产生水合电子,导致所得液体呈蓝色。 该反应产生 Na+ 和 NH-2 离子。
氨基钠随后与一氧化二氮结合:
2 NaNH2 + N2O → NaN3 + NaOH + NH< sub class="template-chem2-sub">3
这些反应是工业路线的基础,2004 年每年生产约 250 吨,由于安全气囊的使用增加,产量增加。
实验室方法
Curtius 和 Thiele 开发了另一种生产工艺,其中使用肼将亚硝酸酯转化为叠氮化钠。 本方法适用于实验室制备叠氮化钠:
2 NaNO2 + 2 C2H5OH + H2SO4 → 2 C2H 5ONO + Na2SO4 + 2 H2O< /sub>C2H< sub class="template-chem2-sub">5ONO + N2H4·H2O + NaOH → NaN3 + C2H5OH + 3 H2O
或者,该盐可以通过硝酸钠与氨基钠的反应获得。
化学反应
编辑用强酸处理叠氮化钠会产生剧毒的叠氮酸:
H+ + N−3 → HN3
N−3 + H2O ⇌ HN3 + OH−, K = 10−4.6
可以用亚硝酸溶液处理来破坏扩散铁:
2 NaN3 + 2 HNO2 → 3 N2 + 2 NO + 2 氢氧化钠
应用
编辑汽车安全气囊和飞机疏散滑梯
较旧的安全气囊配方包含氧化剂和叠氮化钠以及其他试剂(包括点火剂和促进剂)的混合物。 电子控制器在汽车碰撞期间引爆这种混合物:
2 NaN3 → 2 Na + 3 N2
将盐加热到大约 300°C 时会发生相同的反应。 所形成的钠本身就是一种潜在危险,在汽车安全气囊中,它会通过与其他成分(如硝酸钾和二氧化硅)反应而转化。
在后一种情况下,会生成无害的硅酸钠。 虽然现代飞机上的疏散滑梯仍使用叠氮化钠,但新一代汽车安全气囊含有敏感性较低的炸药,如硝基胍或硝酸胍。
有机和无机合成
由于其爆炸危险,叠氮化钠在工业规模的有机化学中的价值有限。 在实验室中,它用于有机合成,通过卤化物的置换引入叠氮基官能团。 叠氮化物官能团随后可以通过在乙醇或氢化铝锂中用 SnCl2 还原或叔膦(例如施陶丁格反应中的三苯基膦)与雷尼还原而转化为胺 镍或与硫化氢在吡啶中。
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