En química , la azida ( / ˈeɪ z aɪ d / , AY -zyd ) es un anión poliatómico lineal con la fórmula N. −3y estructura − N=N + =N − . Es la base conjugada del ácido hidrazoico HN 3 . Las azidas orgánicas son compuestos orgánicos de fórmula RN 3 que contienen el grupo funcional azida . [1] La aplicación dominante de las azidas es como propulsor en bolsas de aire . [1]
La azida de sodio se produce industrialmente mediante la reacción de óxido nitroso , N 2 O con amida de sodio NaNH 2 en amoníaco líquido como solvente: [2]
Muchas azidas inorgánicas se pueden preparar directa o indirectamente a partir de azida de sodio. Por ejemplo, la azida de plomo , utilizada en detonadores , puede prepararse a partir de la reacción de metátesis entre nitrato de plomo y azida de sodio. Una ruta alternativa es la reacción directa del metal con azida de plata disuelta en amoníaco líquido. [3] Algunas azidas se producen tratando las sales de carbonato con ácido hidrazoico .
La azida es isoelectrónica con dióxido de carbono CO 2 , cianato OCN − , óxido nitroso N 2 O , ion nitronio NO +2, fluoruro de berilio molecular BeF 2 y fluoruro de cianógeno FCN. Según la teoría del enlace de valencia , la azida puede describirse mediante varias estructuras de resonancia ; uno importante es N − =N + =N −
Las sales de azida pueden descomponerse con liberación de gas nitrógeno. Las temperaturas de descomposición de las azidas de metales alcalinos son: NaN 3 (275 °C), KN 3 (355 °C), RbN 3 (395 °C) y CsN 3 (390 °C). Este método se utiliza para producir metales alcalinos ultrapuros: [4]
La protonación de sales de azida produce ácido hidrazoico tóxico en presencia de ácidos fuertes:
La azida como ligando forma numerosos complejos de azida de metales de transición . Algunos de estos compuestos son más sensibles a los golpes.
Se han descrito muchas azidas covalentes inorgánicas (p. ej., azidas de cloro, bromo y yodo). [5]
El anión azida se comporta como un nucleófilo ; sufre sustitución nucleófila tanto para sistemas alifáticos como aromáticos. Reacciona con los epóxidos , provocando la apertura del anillo; sufre una adición conjugada tipo Michael a compuestos carbonílicos 1,4-insaturados. [1]
Las azidas pueden usarse como precursoras de los complejos de nitruro metálico al ser inducidas a liberar N 2 , generando un complejo metálico en estados de oxidación inusuales (ver hierro de alta valencia ).
Las azidas tienen un comportamiento redox ambivalente : son a la vez oxidantes y reductores , ya que están fácilmente sujetas a desproporción , como lo ilustra el diagrama de Frost del nitrógeno. Este diagrama muestra la importante inestabilidad energética del ácido hidrazoico HN 3 (o ion azida) rodeado por dos especies mucho más estables, el ion amonio NH. +4a la izquierda y el nitrógeno molecular N 2 a la derecha. Como se ve en el diagrama de Frost, la reacción de desproporción reduce ∆G, la energía libre de Gibbs del sistema (-∆G/F = zE , donde F es la constante de Faraday , z el número de electrones intercambiados en la reacción redox y E la potencial de electrodo estándar ). Al minimizar la energía en el sistema, la reacción de desproporción aumenta su estabilidad termodinámica .
Las azidas se descomponen con compuestos de nitrito como el nitrito de sodio cuando se acidifican. Este es un método para destruir las azidas residuales, antes de su eliminación. [6] En el proceso se forman nitrógeno, óxidos de nitrógeno e hidróxidos:
En 2005 se produjeron anualmente en el mundo unas 251 toneladas de compuestos que contienen azidas, siendo el principal producto la azida sódica. [7]
La azida de sodio NaN 3 es el propulsor de los airbags de los automóviles . Se descompone al calentarlo para producir gas nitrógeno, que se utiliza para expandir rápidamente la bolsa de aire: [7]
Las azidas de metales pesados, como la azida de plomo , Pb(N 3 ) 2 , son detonadores sensibles a los golpes que se descomponen violentamente en el metal y el nitrógeno correspondientes, por ejemplo: [8]
La azida de plata AgN 3 y la azida de bario Ba(N 3 ) 2 se utilizan de manera similar.
Algunas azidas orgánicas son posibles propulsores de cohetes , un ejemplo es la 2-dimetilaminoetilazida (DMAZ) (CH 3 ) 2 NCH 2 CH 2 N 3 .
La azida de sodio se usa comúnmente en el laboratorio como agente bacteriostático para evitar la proliferación microbiana en experimentos de control abiótico en los que es importante evitar la actividad microbiana. Sin embargo, tiene la desventaja de ser propenso a desencadenar reacciones secundarias inesperadas e indeseables que pueden poner en peligro los resultados experimentales. De hecho, el anión azida es un nucleófilo y una especie redox activa . Al ser propenso a desproporcionarse , puede comportarse tanto como agente oxidante como reductor . Por tanto, es susceptible de interferir de forma impredecible con muchas sustancias. [9] [10] [11] Por ejemplo, el anión azida puede oxidar la pirita ( FeS 2 ) con la formación de tiosulfato ( S 2 O2-3), o reducir la quinona a hidroquinona . [12] También puede reducir el nitrito NO−2en óxido nitroso N 2 O , y Fe 2+ en Fe 0 ( hierro cerovalente , ZVI). [12] La azida también puede mejorar la emisión de N 2 O en el suelo. Una explicación propuesta es la estimulación de los procesos de desnitrificación debido al papel de la azida en la síntesis de enzimas desnitrificantes. [13] Además, la azida también afecta las propiedades ópticas de absorbancia y fluorescencia de la materia orgánica disuelta (DOM) de los suelos . [14] Muchas otras interferencias se reportan en la literatura para análisis bioquímicos y biológicos y deben identificarse sistemáticamente y primero probarse rigurosamente en el laboratorio antes de usar azida como inhibidor microbiano para una aplicación determinada.
El grupo funcional azida se utiliza comúnmente [ ¿cómo? ] en haga clic en química . [ se necesita aclaración ] [ se necesita cita ]
Las azidas son explosóforos [9] [15] [16] y también venenos respiratorios. [9] La azida de sodio es tan tóxica como el cianuro de sodio (con una LD50 oral de 27 mg/kg en ratas) y puede absorberse a través de la piel. Cuando está presente en el aire de un laboratorio, también puede causar irritaciones como congestión nasal o incluso asfixia y muerte en concentraciones elevadas. [17]
Las azidas de metales pesados , como la azida de plomo ( Pb(N 3 ) 2 ), son explosivos primarios de alto poder detonables cuando se calientan o se agitan. Las azidas de metales pesados se forman cuando soluciones de azida sódica o vapores de HN 3 entran en contacto con metales pesados (Pb, Hg…) o sus sales. Las azidas de metales pesados pueden acumularse en determinadas circunstancias, por ejemplo en tuberías metálicas y en componentes metálicos de diversos equipos ( evaporadores rotatorios , equipos de liofilización , trampas de refrigeración, baños de agua, tuberías de desagüe) y provocar así explosiones violentas. [9]
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