Азид натрия
| Азид натрия | |
|---|---|
 | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
азид натрия |
| Традиционные названия | тринитрид натрия |
| Хим. формула | NaN3 |
| Внешний вид | твёрдое белое вещество |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 65,011 ± 0,003 г/моль |
| Плотность | 1,846 г/см³ |
| Энергия ионизации | 11,7 ± 0,1 эВ[1] |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • разложения | 275 °C |
| Химические свойства | |
| Растворимость | |
| • в воде |
38,9 г/100 мл (0 °C) |
| • в этаноле | 0,316 г/100 мл[2] |
| • в метаноле | 2,48 г/100 мл (при 25 °C) |
| Структура | |
| Кристаллическая структура | гексагональная, hR12[3] |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 26628-22-8 |
| PubChem | 33557 и 4427778 |
| Рег. номер EINECS | 247-852-1 |
| SMILES | |
| InChI | |
| RTECS | VY8050000 |
| ChEBI | 278547 |
| Номер ООН | 1687 |
| ChemSpider | 30958 |
| Безопасность | |
| ЛД50 | 27 мг/кг (крысы, орально)[3] |
| Токсичность | высокотоксичен |
| Краткие характер. опасности (H) |
H300, H410, EUH032 |
| Меры предостор. (P) |
P273, P308+P311 |
| Сигнальное слово | опасно |
| Пиктограммы СГС |
  |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Ази́д на́трия — бинарное неорганическое вещество с формулой NaN3. Соль азотистоводородной кислоты. Бесцветные кристаллы. Является газообразующим компонентом во многих системах подушек безопасности.
Как самый доступный азид используется для получения других азидов[4]. Имеет высокую растворимость в воде (28,0 г/100 мл при 0 °C)[4]. Высокотоксичен.
Структура
[править | править код]Азид натрия — ионное твёрдое вещество, существующее в двух полиморфных формах: ромбовидной и гексагональной[3][5]. Образует кристаллы гексагональной сингонии, пространственная группа R3m, параметры ячейки a = 0,3646 нм, c = 1,5214 нм, Z = 3.
Получение
[править | править код]Азид натрия обычно получают действием аммиака и оксида азота(I) на металлический натрий. Синтез проводят в два этапа. Сначала получают амид натрия:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Na} {}+{}2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {NaNH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2c3a57a98dc2d87985547a286ea097ca8983402d)
На расплав амида натрия действуют оксидом азота(I) при 200 °C[4]:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NaNH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {NaOH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7a9bf35da6a7a45a521e262f765b5cf9b4cead42)
Другой способ получения — взаимодействием нитрата натрия с амидом натрия[6]:
- .
![{\displaystyle {\mathrm {NaNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {NaNH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {NaOH} {}+{}\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9f2919c1315b56468c03954aa4b0eb7a189c77a8)
Продукт можно получить также взаимодействием гидразина с нитритом натрия:
- .
![{\displaystyle {\mathrm {NaNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1f5dae1db916d628b1bc3a0b5f5d7e9f4a8bc31e)
Применение
[править | править код]При аварии с сильным ударом от столкновения срабатывает датчик ускорения, от сигнала этого датчика поджигается газообразующая смесь на основе азида натрия, при этом происходит реакция с большим выделением газообразного горячего азота:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {Na} {}+{}3\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/704853713fbeb9f28d5fc0c764fcc75b899cc4e6)
Такая же реакция происходит при нагревании соли до 250—300 °C. Образующийся в качестве побочного вещества металлический натрий сам по себе также опасен, и потому в автомобильных подушках безопасности нейтрализуется такими веществами, как нитрат калия или соединения кремния. В последнем случае образуется силикат натрия[7]. Сообщений о вреде подобных систем не зарегистрировано[8].
Органический синтез
[править | править код]Азид натрия используется для синтеза органических азидов (например, метилазида, циануртриазида), как источник азотистоводородной кислоты для синтеза Шмидта.
Неорганический синтез
[править | править код]Азид натрия используется как исходное вещество для получения других азидов, например, азида свинца и азида серебра, используемых в качестве инициирующих взрывчатых веществ.
Также применяется для получения особо чистого азота, чистого металлического натрия.
Часто используется как удобный для хранения источник азотистоводородной кислоты для различных синтезов.
Биология и медицина
[править | править код]Азид используется в медицине как пробный реагент, мутаген и консервант[9].
Свойства
[править | править код]Энтальпия образования 21,3 кДж/моль[4].
При комнатной температуре реагирует с галогенами, нитритами щелочных металлов.
При взаимодействии с сильными кислотами выделяет азотистоводородную кислоту:
- .
![{\displaystyle {\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {SO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {NaHSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/03f6b2f71af93c535a87caf4b524e9e43928c462)
Водные растворы содержат незначительные количества азотистоводородной кислоты:
- .
![{\displaystyle {\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longleftrightarrow } {}\mathrm {HN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}~}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4bf5c0d5ea3ffe032b28a5ebf714f4d686778dc7)
Азид разлагается при действии на него раствором азотистой кислоты[10]:
- .
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NaN} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}2\,\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}3\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {NO} {}+{}2\,\mathrm {NaOH} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3f31680ac236ff01c774c38c6f62d6cb3889336e)
Растворы азида натрия следует считать опасными и, если в них нет необходимости, нейтрализовать действием окислителей. Следует избегать воздействия на растворы азида натрия кислот, так как это ведёт к выделению летучей, токсичной и взрывоопасной азотистоводородной кислоты. Описаны[источник не указан 2806 дней] случаи взрывов при сливании раствора азида в канализацию, за счёт образования азида меди (опасного взрывчатого вещества) и азидов других тяжёлых металлов (в частности, железа и свинца). Описан[источник не указан 2806 дней] случай взрыва системы, состоявшей из водного раствора азида натрия и слоя дихлорметана (возможно из-за образования диазидометана).
Токсичность
[править | править код]
Азид натрия высокотоксичен, симптоматика схожа с той, что имеет место при отравлении цианидом. Большие дозы могут привести к летальному исходу[11].
Симптомы отравления у животных
[править | править код]
При отравлении азидом натрия у крыс начинается апатия, тремор конечностей, судороги, цианоз, снижение температуры тела, резкое угнетение дыхания, кома и смерть; у выживших — выпадение шерсти, нефрит. На вскрытии — повреждение миокарда, отёк лёгких и различные кровоизлияния, вакуолизация[12] и жировая дистрофия печени, некрозы в ткани мозга, вакуолизация митохондрий. Ультраструктурные изменения сходны с теми, которые наблюдаются при гиповитаминозе В1. При нанесении азида натрия на спину кроликов можно заметить нарушение вестибулярной хронаксии, снижение подвижности.
Симптомы отравления у человека
[править | править код]При отравлении азидом натрия у человека уже через 5 минут начинается удушье и сильное сердцебиение, через 1,5—4 часа наблюдается слабость, тошнота, падение кровяного давления, сильный понос со слизью, одышка. Смерть наступает в течение периода от 40 минут до 12 часов. На вскрытии явно виден отёк лёгких, многочисленные кровоизлияния в слизистые оболочки внутренних органов, отёк мозга.
Известны случаи отравления азидом натрия, как умышленные, так и неумышленные. Серийный убийца Вячеслав Соловьев использовал азид натрия для убийства своей жены. В августе 2009 года сотрудникам одной лаборатории Гарвардского университета потребовалась госпитализация после того, как они выпили кофе из автомата рядом с рабочим помещением. Они испытывали пониженное давление и звон в ушах; один сотрудник упал в обморок. По данным лабораторных исследований, причиной стал азид, попавший в кофе[13][14].
Примечания
[править | править код]- ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0560.html
- 1 2 При 16—17 °C.
- 1 2 3 Stevens E. D., Hope H. A Study of the Electron-Density Distribution in Sodium Azide, NaN3 (англ.) // Acta Crystallographica A[англ.] : journal. — International Union of Crystallography, 1977. — Vol. 33. — P. 723.
- 1 2 3 4 Чукуров П. М. Азиды металлов // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 48. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
- ↑ Wells, A. F. (1984), Structural Inorganic Chemistry (5th ed.), Oxford: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6
- ↑ Holleman A. F., Wiberg E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ Eric A. Betterton. Environmental Fate of Sodium Azide Derived from Automobile Airbags (англ.) // Critical Reviews in Environmental Science and Technology : journal. — 2003. — Vol. 33, no. 4. — P. 423—458. — doi:10.1080/10643380390245002.
- ↑ Kent R. Olson. Poisoning and Drug Overdose (англ.). — McGraw-Hill Education, 2007. — ISBN 0071443339.
- ↑ Lichstein, Herman C.; Malcolm H. Soule. Studies of the Effect of Sodium Azide on Microbic Growth and Respiration (недоступная ссылка — история) (англ.) // American Society for Microbiology[англ.] : journal. — 1943. — Vol. 47, no. 3. — P. 221—230.
- ↑ Committee on Prudent Practices for Handling, Storage, and Disposal of Chemicals in Laboratories, Board on Chemical Sciences and Technology, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, National Research Council. Prudent practices in the laboratory: handling and disposal of chemicals (англ.). — Washington, D.C.: National Academy Press[англ.], 1995. — ISBN 0309052297. — [Архивировано 25 марта 2015 года.]
- ↑ Sodium Azide. Дата обращения: 2 ноября 2009. Архивировано 6 января 2010 года.
- ↑ Вакуолизация // Большая советская энциклопедия : в 66 т. (65 т. и 1 доп.) / гл. ред. О. Ю. Шмидт. — М. : Советская энциклопедия, 1926—1947.
- ↑ Adam Smith, O'Ryan Johnson. Poisoning at Harvard – 6 lab workers sickened by coffee. The Boston Herald (25 октября 2009). Архивировано 10 апреля 2012 года.
- ↑ Adam Smith, Jessica Van Sack. Experts discount 'accident' theory in Harvard coffee poisoning. The Boston Herald (26 октября 2009). Архивировано 10 апреля 2012 года.
Ссылки
[править | править код]- International Chemical Safety Card 0950
- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
- European Chemicals Bureau
- Straight Dope on Sodium Azide Архивная копия от 21 августа 2008 на Wayback Machine
