Idrazina

Idrazina
	formula di struttura
	modello molecolare
Nome IUPAC
	diazano
Nomi alternativi
	diammina; diammide; idruro di azoto
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	N2H4
Massa molecolare (u)	32,1
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	302-01-2
Numero EINECS	206-114-9
PubChem	9321
SMILES	NN
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,01
Solubilità in acqua	completa
Temperatura di fusione	2 °C (275 K)
Temperatura di ebollizione	113 °C (386 K)
Tensione di vapore (Pa) a 293 K	1400
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	50,63 (liq)
ΔfG0 (kJ·mol−1)	159,4
S0m(J·K−1mol−1)	121,52 (liq)
C0p,m(J·K−1mol−1)	48,4
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	38 °C (311 K)
Limiti di esplosione	1,8 - 100% vol.
Temperatura di autoignizione	variabile a seconda del supporto: da 24 °C (297 K) a contatto con superfici di ferro arrugginito a 270 °C (435 K) su lastre di vetro.
Simboli di rischio chimico
Frasi H	226 - 350 - 301 - 310 - 330 - 314 - 317 - 410
Consigli P	301+310 - 303+361+353 - 305+351+338 - 320 - 361 - 405 - 501

L'idrazina (nome IUPAC sostitutivo: diazano)^[3] è un composto binario dell'azoto trivalente con l'idrogeno, quindi anche un idruro di azoto e tra questi è il più semplice che contenga un legame singolo N-N. La sua formula bruta è N₂H₄ e quella di struttura è H₂N−NH₂.

A temperatura ambiente è un liquido incolore volatile, infiammabile, dall'odore pungente che ricorda l'ammoniaca e che fuma all'aria; è inoltre corrosivo e tossico.^[4]

È solubile in acqua in ogni rapporto, come pure negli alcoli metanolo, etanolo, n-propanolo e isobutanolo.^[4] L'idrazina, come l'ammoniaca, è una base (sebbene più debole), ma è biprotica e può quindi formare due serie di sali: con l'acido cloridrico, ad esempio, forma N₂H₅Cl e N₂H₆Cl₂.^[5]

Con il termine idrazine ci si riferisce a una classe di composti organici derivati dall'idrazina per sostituzione di uno o più atomi d'idrogeno con uno o più gruppi organici R , alchilici o arilici, aventi formula di struttura R₂N−NR₂).^[6]

Tossicità

È una sostanza corrosiva, tossica e cancerogena: la soglia di contaminazione dell'aria è di 1 ppm, mentre la soglia olfattiva (oltre la quale l'odore è avvertibile) è di 3-5 ppm: già a 20 °C i vapori possono raggiungere tali concentrazioni. A temperature superiori ai 38 °C, se i vapori non vengono dispersi, la miscela aria-vapori di idrazina può raggiungere concentrazioni tali da essere esplosiva.

Sintomi

I sintomi immediati del contatto con l'idrazina sono dovuti alla corrosività della sostanza: quindi bruciore, e nel caso di inalazione dei vapori, tosse, capogiro e difficoltà respiratoria: tali sintomi possono presentarsi anche a distanza di 10-12 ore dal contatto.

La tossicità è a carico del fegato, dei reni e del sistema nervoso centrale: i sintomi di un avvelenamento da idrazina sono nausea, vomito, debolezza, confusione, stato di incoscienza. Se l'avvelenamento è avvenuto per inalazione di vapori si può avere edema polmonare acuto. L'ingestione può essere letale.

Proprietà chimiche

Chimicamente è una base medio forte e un forte nucleofilo; reagisce violentemente con altri ossidanti, con molti metalli e ossidi.

Ioni dell'idrazina

L'idrazina possiede una certa tendenza a protonarsi; a seconda dei casi può subire una protonazione singola o doppia con la formazione rispettivamente del catione idrazinio e dell'idrazinio dicatione^[7].

Idrazinio


Struttura Lewis catione idrazinio	Struttura a sfere catione idrazinio

L'idrazinio (conosciuto anche come diazanio^[8]) è un catione di formula N₂H₅⁺ derivato dalla protonazione dell'idrazina

H₂N-NH₂ + H⁺ → H₃N⁺-NH₂

L'idrazinio rappresenta la forma ionica principale impiegata nella preparazione dei sali di idrazina, come ad esempio il solfato di idrazina o il nitroformiato di idrazinio [N₂H₅]⁺[C(NO₂)₃]⁻ (sigla: HNF).

Idrazinio dicatione


Struttura Lewis idrazinio dicatione	Struttura a sfere idrazinio dicatione

L'idrazinio dicatione è un catione di formula N₂H₆²⁺. Presenta due cariche positive nette dislocate sugli atomi di azoto, cariche che derivano dalla doppia protonazione dell'idrazina

H₂N-NH₂ + 2H⁺ → H₃N⁺-N⁺H₃

Utilizzi

Viene impiegata (dato che è ipergolica, ovvero reagisce violentemente con agenti ossidanti) come combustibile per missili e per razzi di controllo orbitale e d'assetto, nei satelliti artificiali ed è stata utilizzata negli Space Shuttle. Trova uso anche nella fabbricazione di alcuni esplosivi a base liquida chiamati astroliti.

L'idrazina si decompone a temperature elevate in presenza di ossigeno liberando azoto e acqua: viene perciò usata come additivo nell'acqua delle caldaie ad alta pressione per deossigenarla ed evitarne la corrosione delle pareti.

Alcuni aerei militari (ad esempio gli F-16 che sono stati in dotazione all'Aeronautica Militare Italiana) utilizzano piccole turbine a gas, dette EPU (Emergency Power Unit), alimentate a idrazina (H-70: miscela di idrazina/acqua 30%/70%), da utilizzarsi come generatore elettrico e idraulico di emergenza in caso di avaria dei generatori principali.

Viene utilizzata anche come rivelatore in fotografia tradizionale al nitrato d'argento.^[9]

Reazioni tipiche

Addizione nucleofila di idrazine a chetoni

L'idrazina è un composto molto nucleofilo perché i due atomi di azoto si influenzano a vicenda (effetto alfa). La reazione avviene solo con composti chetonici o aldeidici ed è perciò selettiva, può essere infatti usata per separare chetoni e/o aldeidi da altri composti. Si usa spesso la 2,4-dinitrofenilidrazina.

idrazina

Anammox

L'idrazina è un intermedio metabolico del processo Anammox, l'ossidazione anossica dell'ammoniaca portata avanti da alcuni batteri (ex: Brocadia anammoxidans).^[10] L'idrazina viene sintetizzata dall'enzima idrazina idrolasi a partire da ossido di azoto e ione ammonio. L'idrazina viene a sua volta ossidata ad azoto diatomico dall'enzima idrazina deidrogenasi.^[11]

Derivati dell'idrazina

fenilidrazina
monometilidrazina (MMH)
dimetilidrazina asimmetrica (UDMH o 1,1-dimetilidrazina) e dimetilidrazina simmetrica (1,2-dimetilidrazina)
4-nitrofenilidrazina

Note

^ smaltire il prodotto secondo quanto previsto dalle leggi vigenti
^ scheda dell'idrazina su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
^ A volte si trovano attribuiti all'idrazina anche i nomi di "diammina" e "diammide", che però sono in contrasto con le definizioni rispettive di ammina e ammide.
^ ^a ^b (EN) PubChem, Hydrazine, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 7 agosto 2023.
^ Anna Maria Manotti Lanfredi e Antonio Tiripicchio, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana, 2001, pp. 437-438.
^ Jean-Pierre Schirmann, Paul Bourdauducq, Hydrazine, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a13_177.
^ Hydrazinium, su merriam-webster.com, Encyclopedia Meriam-Webster.
^ Hydrazinium, su ebi.ac.uk, The European Bioinformatics Institute.
^ US PATENT US H2048 H1 "Non-hydroquinone photographic developer composition with lith quality and its method of usage"
^ Mike S.M. Jetten, Marc Strous, Katinka T. van de Pas-Schoonen, Jos Schalk, Udo G.J.M. van Dongen, Astrid A. van de Graaf, Susanne Logemann, Gerard Muyzer, Mark C.M. van Loosdrecht , J. Gijs Kuenen, The anaerobic oxidation of ammonium, in FEMS Microbiology Reviews, n. 22, 1999, pp. 421-437.
^ Michael T. Madigan, John M. Martinko, Kelly S. Bender, Daniel H. Buckley, David A. Stahl, Brock. Biologia dei microrganismo, quattordicesima edizione, Pearson, p. 419.

Voci correlate

Idrazina nitroformiato

Altri progetti

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Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su idrazina

Collegamenti esterni

Idrazina, sulla Matrice di esposizione a cancerogeni - MATline, su dors.it.
(EN) hydrazine / nitrogen hydride, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

Controllo di autorità	Thesaurus BNCF 19285 · LCCN (EN) sh85063355 · GND (DE) 4160873-2 · BNF (FR) cb12216776m (data) · J9U (EN, HE) 987007533633005171 · NDL (EN, JA) 00563141

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[1] smaltire il prodotto secondo quanto previsto dalle leggi vigenti

[2] scheda dell'idrazina su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.

[3] A volte si trovano attribuiti all'idrazina anche i nomi di "diammina" e "diammide", che però sono in contrasto con le definizioni rispettive di ammina e ammide.

[pubchem.ncbi.nlm.nih.gov-4] (EN) PubChem, Hydrazine, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 7 agosto 2023.

[5] Anna Maria Manotti Lanfredi e Antonio Tiripicchio, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana, 2001, pp. 437-438.

[Ullmann-6] Jean-Pierre Schirmann, Paul Bourdauducq, Hydrazine, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a13_177.

[7] Hydrazinium, su merriam-webster.com, Encyclopedia Meriam-Webster.

[8] Hydrazinium, su ebi.ac.uk, The European Bioinformatics Institute.

[9] US PATENT US H2048 H1 "Non-hydroquinone photographic developer composition with lith quality and its method of usage"

[10] Mike S.M. Jetten, Marc Strous, Katinka T. van de Pas-Schoonen, Jos Schalk, Udo G.J.M. van Dongen, Astrid A. van de Graaf, Susanne Logemann, Gerard Muyzer, Mark C.M. van Loosdrecht , J. Gijs Kuenen, The anaerobic oxidation of ammonium, in FEMS Microbiology Reviews, n. 22, 1999, pp. 421-437.

[11] Michael T. Madigan, John M. Martinko, Kelly S. Bender, Daniel H. Buckley, David A. Stahl, Brock. Biologia dei microrganismo, quattordicesima edizione, Pearson, p. 419.

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