stringtranslate.com

Azida de sodio

La azida de sodio es un compuesto inorgánico con la fórmula NaN 3 . Esta sal incolora es el componente formador de gas en algunos sistemas de airbag de automóviles . Se utiliza para la preparación de otros compuestos de azida . Es una sustancia iónica , es muy soluble en agua y es muy venenosa. [5]

Estructura

La azida de sodio es un sólido iónico . Se conocen dos formas cristalinas , romboédrica y hexagonal. [1] [6] Ambas adoptan estructuras en capas. El anión azida es muy similar en cada forma, siendo centrosimétrico con distancias N–N de 1,18 Å. El ion Na + tiene una geometría octaédrica . Cada azida está unida a seis centros Na + , con tres enlaces Na–N a cada centro de nitrógeno terminal. [7]

Preparación

El método de síntesis más común es el " proceso Wislicenus ", que se lleva a cabo en dos pasos con amoníaco líquido . En el primer paso, el amoníaco se convierte en amida sódica mediante sodio metálico :

2 Na + 2 NH 3 → 2 NaNH 2 + H 2

Es una reacción redox en la que el sodio metálico cede un electrón a un protón del amoniaco que se reduce en gas hidrógeno . El sodio se disuelve fácilmente en amoniaco líquido para producir electrones solvatados responsables del color azul del líquido resultante. El Na + y el NH2Los iones se producen mediante esta reacción.

Posteriormente, la amida sódica se combina con óxido nitroso :

2 NaNH 2 + N 2 O → NaN 3 + NaOH + NH 3

Estas reacciones son la base de la ruta industrial, que produjo alrededor de 250 toneladas por año en 2004, con una producción en aumento debido al mayor uso de airbags . [5]

Métodos de laboratorio

Curtius y Thiele desarrollaron otro proceso de producción, en el que un éster de nitrito se convierte en azida de sodio utilizando hidrazina . Este método es adecuado para la preparación de azida de sodio en el laboratorio:

2 NaNO 2 + 2 C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 → 2 C 2 H 5 ONO + Na 2 SO 4 + 2 H 2 O
C 2 H 5 ONO + N 2 H 4 ·H 2 O + NaOH → NaN 3 + C 2 H 5 OH + 3 H 2 O

Alternativamente, la sal se puede obtener mediante la reacción de nitrato de sodio con amida de sodio. [8]

3 NaNH 2 + NaNO 3 → NaN 3 + 3 NaOH + NH 3

Reacciones químicas

Formación ácida del ácido hidrazoico

El tratamiento de la azida sódica con ácidos fuertes produce ácido hidrazoico gaseoso (azida de hidrógeno; HN 3 ), que también es extremadamente tóxico:

H ++ N3HN3

Equilibrio del ácido hidrazoico

Las soluciones acuosas contienen cantidades minúsculas de ácido hidrazoico, cuya formación se describe mediante el siguiente equilibrio:

norte3+ H 2 O ⇌ HN 3 + OH , K = 10 −4,6

Destrucción

La azida sódica se puede destruir mediante el tratamiento con ácido nitroso preparado in situ (HNO 2 ; no HNO 3 ). [9] [10] La preparación in situ es necesaria ya que el HNO 2 es inestable y se descompone rápidamente en soluciones acuosas. Esta destrucción debe realizarse con gran precaución y dentro de una campana extractora de humos químicos, ya que el óxido nítrico (NO) gaseoso formado también es tóxico, y un orden incorrecto de adición de ácido para la formación in situ de HNO 2 producirá en su lugar ácido hidrazoico gaseoso altamente tóxico (HN 3 ). [9]

2 NaN 3 + 2 HNO 2 → 3 N 2 + 2 NO + 2 NaOH

Aplicaciones

Airbags de automóviles y toboganes de evacuación de aviones

Las fórmulas de los airbags más antiguos contenían mezclas de oxidantes, azida sódica y otros agentes, incluidos detonadores y aceleradores. Un controlador electrónico detona esta mezcla durante un accidente automovilístico:

2NaN3 2Na +3N2

La misma reacción ocurre al calentar la sal a aproximadamente 300 °C. El sodio que se forma es un peligro potencial por sí solo y, en los airbags de los automóviles, se convierte por reacción con otros ingredientes, como el nitrato de potasio y el sílice . En este último caso, se generan silicatos de sodio inocuos. [11] Si bien la azida de sodio todavía se usa en los toboganes de evacuación de los aviones modernos, los airbags de automóviles de última generación contienen explosivos menos sensibles, como la nitroguanidina o el nitrato de guanidina . [12]

Síntesis orgánica e inorgánica

Debido a su riesgo de explosión, la azida de sodio tiene un valor limitado en la síntesis orgánica a escala industrial. En el laboratorio , se utiliza para introducir el grupo funcional azida mediante el desplazamiento de haluros . [10] El grupo funcional azida puede convertirse posteriormente en una amina mediante reducción con SnCl2 en etanol o hidruro de litio y aluminio o una fosfina terciaria , como la trifenilfosfina en la reacción de Staudinger , con níquel Raney o con sulfuro de hidrógeno en piridina . El oseltamivir , un medicamento antiviral, se produce actualmente a escala comercial mediante un método que utiliza azida de sodio. [13]

La azida de sodio es un precursor versátil de otros compuestos de azida inorgánica, por ejemplo, azida de plomo y azida de plata , que se utilizan en detonadores como explosivos primarios . Estas azidas son significativamente más sensibles a la detonación prematura que la azida de sodio y, por lo tanto, tienen aplicaciones limitadas. La azida de plomo y plata se puede producir mediante una reacción de doble desplazamiento con azida de sodio y sus respectivas sales de nitrato (más comúnmente) o acetato . La azida de sodio también puede reaccionar con las sales de cloruro de ciertos metales alcalinotérreos en solución acuosa, como cloruro de bario o cloruro de estroncio, para producir respectivamente azida de bario y azida de estroncio , que también son materiales principalmente explosivos relativamente sensibles. Estas azidas se pueden recuperar de la solución mediante una desecación cuidadosa.

Bioquímica y usos biomédicos

La azida sódica es un reactivo de sonda útil y un conservante antibacteriano para soluciones bioquímicas. En el pasado, también se utilizaban mertiolato y clorobutanol como alternativa a la azida para la conservación de soluciones bioquímicas. [14]

La azida de sodio es un inhibidor instantáneo de la lactoperoxidasa , que puede ser útil para detener los experimentos de radiomarcaje de la proteína 125 I catalizada por la lactoperoxidasa . [15]

En hospitales y laboratorios, es un biocida ; es especialmente importante en reactivos a granel y soluciones madre que de otro modo podrían favorecer el crecimiento bacteriano , donde la azida de sodio actúa como bacteriostático al inhibir la citocromo oxidasa en bacterias gramnegativas ; sin embargo, algunas bacterias grampositivas ( estreptococos , neumococos , lactobacilos ) son intrínsecamente resistentes. [16]

Usos agrícolas

Se utiliza en la agricultura para el control de plagas de patógenos transmitidos por el suelo como Meloidogyne incognita o Helicotylenchus dihystera . [17]

También se utiliza como mutágeno para la selección de cultivos de plantas como el arroz, [18] la cebada [19] o la avena. [20]

Consideraciones de seguridad

La azida sódica puede ser mortalmente tóxica [21] e incluso en cantidades mínimas puede causar síntomas. La toxicidad de este compuesto es comparable a la de los cianuros alcalinos solubles [22] , aunque no se ha informado de toxicidad a partir de bolsas de aire usadas [23] .

Produce síntomas extrapiramidales con necrosis de la corteza cerebral , cerebelo y ganglios basales . La toxicidad también puede incluir hipotensión , [24] ceguera y necrosis hepática . La azida sódica aumenta los niveles de GMP cíclico en el cerebro y el hígado mediante la activación de la guanilato ciclasa . [25]

Las soluciones de azida sódica reaccionan con iones metálicos y precipitan azidas metálicas, que pueden ser sensibles a los golpes y explosivas. Esto debe tenerse en cuenta al elegir un recipiente de transporte no metálico para las soluciones de azida sódica en el laboratorio. Esto también puede crear situaciones potencialmente peligrosas si las soluciones de azida se desechan directamente por el desagüe en un sistema de alcantarillado sanitario. El metal en el sistema de plomería podría reaccionar y formar cristales de azida metálica altamente sensibles que podrían acumularse durante años. Es necesario tomar las precauciones adecuadas para la eliminación segura y respetuosa con el medio ambiente de los residuos de la solución de azida. [26]

Consumo intencional

La azida sódica ha ganado atención en los Países Bajos [27] y en el extranjero [28] como una sustancia química utilizada con fines homicidas y suicidas.

La azida sódica se ha atribuido a al menos 172 muertes en el período de 2015 a 2022 como parte de una sustancia ilícita utilizada como ayuda al suicidio comúnmente llamada droga X (en holandés: middel X ) [29] En 2021, una revisión de todos los informes de casos de intoxicación por azida sódica indicó que el 37% de los casos fueron intentos de suicidio. [30] Un aumento en el uso de azida sódica como droga suicida se ha atribuido a su disponibilidad a través de tiendas en línea centradas en la pirotecnia . [31]

Referencias

  1. ^ abc Stevens ED; Hope H. (1977). "Un estudio de la distribución de la densidad electrónica en la azida de sodio, NaN3". Acta Crystallographica A . 33 (5): 723–729. doi : 10.1107/S0567739477001855 .
  2. ^ "Azida de sodio".
  3. ^ abc Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0560". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ "Hoja de datos de seguridad del material" (PDF) . Sciencelab.com. 6 de noviembre de 2008. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 26 de octubre de 2015 .
  5. ^ ab Jobelius, Horst H.; Scharff, Hans-Dieter (2000). "Ácido hidrazoico y azidas". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a13_193. ISBN 9783527306732.
  6. ^ Wells, AF (1984), Química inorgánica estructural (5.ª ed.), Oxford: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6
  7. ^ Pringle, GE; Noakes, DE (15 de febrero de 1968). "Las estructuras cristalinas de las azidas de litio, sodio y estroncio". Acta Crystallographica Sección B . 24 (2): 262–269. Código Bibliográfico :1968AcCrB..24..262P. doi :10.1107/s0567740868002062.
  8. ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Química inorgánica , traducido por Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlín: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5.
  9. ^ Comité de Prácticas Prudentes para el Manejo, Almacenamiento y Eliminación de Productos Químicos en Laboratorios, Junta de Ciencias Químicas y Tecnología, Comisión de Ciencias Físicas, Matemáticas y Aplicaciones, Consejo Nacional de Investigación (1995). "Eliminación de Residuos". Prácticas Prudentes en el Laboratorio: Manejo y Eliminación de Productos Químicos . Washington, DC: National Academy Press. p. 165. ISBN 978-0-309-05229-0.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  10. ^ ab Turnbull, Kenneth; Narsaiah, B.; Yadav, JS; Yakaiah, T.; Lingaiah, BPV (14 de marzo de 2008), "Azida de sodio", Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica , Chichester, Reino Unido: John Wiley & Sons, Ltd, doi : 10.1002/047084289x.rs045.pub2, ISBN 978-0471936237
  11. ^ Betterton, EA (2003). "Destino ambiental de la azida sódica derivada de los airbags de los automóviles". Critical Reviews in Environmental Science and Technology . 33 (4): 423–458. Bibcode :2003CREST..33..423B. doi :10.1080/10643380390245002. S2CID  96404307.
  12. ^ Halford, Bethany (15 de noviembre de 2022). "¿Qué sustancias químicas hacen que se inflen los airbags y cómo han cambiado con el tiempo?". Chemical & Engineering News . 100 (41) . Consultado el 4 de junio de 2023 . La reacción química utilizada para desplegar los airbags ha evolucionado, pero una iteración dio lugar a retiradas masivas de productos Icono de acceso abierto
  13. ^ Rohloff John C.; Kent Kenneth M.; Postich Michael J.; Becker Mark W.; Chapman Harlan H.; Kelly Daphne E.; Lew Willard; Louie Michael S.; McGee Lawrence R.; et al. (1998). "Síntesis total práctica del fármaco antigripal GS-4104". J. Org. Chem. 63 (13): 4545–4550. doi :10.1021/jo980330q.
  14. ^ Scopes, Robert K. (1994). Purificación de proteínas . Nueva York, NY: Springer New York. p. 204. doi :10.1007/978-1-4757-2333-5. ISBN 978-1-4419-2833-7.
  15. ^ Deutscher, MP (1990). Guía para la purificación de proteínas. Métodos en enzimología. Academic Press. pág. 729. ISBN 978-0-12-182083-1. Consultado el 10 de abril de 2023 .
  16. ^ Lichstein, HC; Soule, MH (1943). "Estudios del efecto de la azida sódica sobre el crecimiento y la respiración microbianos: I. La acción de la azida sódica sobre el crecimiento microbiano". Journal of Bacteriology . 47 (3): 221–230. doi :10.1128/JB.47.3.221-230.1944. PMC 373901 . PMID  16560767. 
  17. ^ Aplicaciones de la azida sódica para el control de patógenos transmitidos por el suelo en las patatas. Rodríguez-Kabana, R., Backman, PA y King, PS, Plant Disease Reporter, 1975, vol. 59, n.º 6, págs. 528-532 (enlace)
  18. ^ Awan, M. Afsar; Konzak, CF; Rutger, JN; Nilan, RA (1 de enero de 2000). "Efectos mutagénicos de la azida de sodio en el arroz1". Crop Science . 20 (5): 663–668. doi :10.2135/cropsci1980.0011183x002000050030x.
  19. ^ Cheng, Xiongying; Gao, Mingwei (1988). "Efectos biológicos y genéticos de tratamientos combinados de azida sódica, rayos gamma y EMS en cebada". Botánica ambiental y experimental . 28 (4): 281–288. Código Bibliográfico :1988EnvEB..28..281C. doi :10.1016/0098-8472(88)90051-2.
  20. ^ Rines, HW (1985-02-01). "Mutagénesis de azida sódica en avena diploide y hexaploide y comparación con tratamientos con metanosulfonato de etilo". Botánica ambiental y experimental . 25 (1): 7–16. Bibcode :1985EnvEB..25....7R. doi :10.1016/0098-8472(85)90043-7.
  21. ^ Chang, Soju; Lamm, Steven H. (1 de mayo de 2003). "Efectos de la exposición a la azida sódica en la salud humana: revisión y análisis de la literatura". Revista internacional de toxicología . 22 (3): 175–186. doi :10.1080/10915810305109. ISSN  1091-5818. PMID  12851150. S2CID  38664824.
  22. ^ "Ficha de datos de seguridad: azida sódica". Mallinckrodt Baker. 21 de noviembre de 2008. Ficha de datos de seguridad S2906.
  23. ^ Olson, Kent; Anderson, Ilene B. (18 de septiembre de 2006). Intoxicación y sobredosis de drogas, quinta edición. McGraw-Hill Companies, Incorporated. pág. 123. ISBN 978-0-07-144333-3.
  24. ^ Gordon, Steven M.; Drachman, Jonathan; Bland, Lee A.; Reid, Marie H.; Favero, Martin; Jarvis, William R. (1 de enero de 1990). "Kidney International - Resumen del artículo: Hipotensión epidémica en un centro de diálisis causada por azida sódica". Kidney Int . 37 (1): 110–115. doi : 10.1038/ki.1990.15 . ISSN  0085-2538. PMID  2299796.
  25. ^ Kimura, Hiroshi; Mittal, Chandra K.; Murad, Ferid (23 de octubre de 1975). "Aumentos en los niveles de GMP cíclico en el cerebro y el hígado con azida sódica, un activador de la guanilato ciclasa". Nature . 257 (5528): 700–702. Bibcode :1975Natur.257..700K. doi :10.1038/257700a0. PMID  241939. S2CID  115294.
  26. ^ "Azida de sodio | Salud y seguridad ambiental | Universidad del Noreste".
  27. ^ Bruin, Maaike AC; Dekker, Douwe; Venekamp, ​​Nikkie; Tibben, Matthijs; Rosing, Hilde; de Lange, Dylan W.; Beijnen, José H.; Huitema, Alwin DR (marzo 2021). "Análisis toxicológico de azida y cianuro para intoxicaciones por azida mediante cromatografía de gases". Farmacología y Toxicología Básica y Clínica . 128 (3): 534–541. doi :10.1111/bcpt.13523. ISSN  1742-7835. PMC 7984282 . PMID  33090684. 
  28. ^ Конец скорпиона // Argumentos y datos
  29. ^ "Zeker 172 mensen overleden door zelfdoding met middel X" [Al menos 172 personas se han suicidado debido a la droga X]. NU.nl (en holandés). 18 de abril de 2024.
  30. ^ Wachełko, Olga; Zawadzki, Marcin; Szpot, Paweł (30 de julio de 2021). "Un novedoso procedimiento para la estabilización de azida en muestras biológicas y método para su determinación (HS-GC-FID/FID)". Informes científicos . 11 (1): 15568. doi : 10.1038/s41598-021-95104-5. ISSN  2045-2322. PMC 8324859 . PMID  34330976. 
  31. ^ van der Heijden, Lisa T.; van den Hondel, Karen E.; Olyslager, Erik JH; de Jong, Lutea AA; Reijnders, Udo JL; Franssen, Eric JF (13 de julio de 2023). "Azida de sodio comprada por Internet utilizada en un intento de suicidio fatal: informe de un caso y revisión de la literatura". Tóxicos . 11 (7): 608. doi : 10.3390/tóxicos11070608 . ISSN  2305-6304. PMC 10385699 . PMID  37505573. 

Enlaces externos