El ácido hidrazoico , también conocido como azida de hidrógeno , ácido azico o azoimida , [2] es un compuesto de fórmula química HN 3 . [3] Es un líquido incoloro, volátil y explosivo a temperatura y presión ambiente. Es un compuesto de nitrógeno e hidrógeno , y por tanto es un hidruro de pnictógeno . El estado de oxidación de los átomos de nitrógeno en el ácido hidrazoico es fraccionario y es -1/3. [ cita requerida ] Fue aislado por primera vez en 1890 por Theodor Curtius . [4] El ácido tiene pocas aplicaciones, pero su base conjugada , el ion azida , es útil en procesos especializados.
El ácido hidrazoico, al igual que sus compañeros ácidos minerales , es soluble en agua. El ácido hidrazoico sin diluir es peligrosamente explosivo [5] con una entalpía de formación estándar Δ f H o (l, 298 K) = +264 kJ/mol. [6] Cuando se diluyen, el gas y las soluciones acuosas (<10%) se pueden preparar de forma segura, pero se deben utilizar inmediatamente; Debido a su bajo punto de ebullición, el ácido hidrazoico se enriquece tras la evaporación y la condensación, de modo que las soluciones diluidas que no pueden explotar pueden formar gotas en el espacio de cabeza del recipiente o reactor que son capaces de explotar. [7] [8]
El ácido generalmente se forma mediante la acidificación de una sal de azida como la azida sódica . Normalmente, las soluciones de azida sódica en agua contienen trazas de ácido hidrazoico en equilibrio con la sal de azida, pero la introducción de un ácido más fuerte puede convertir las especies primarias en solución en ácido hidrazoico. El ácido puro se puede obtener posteriormente mediante destilación fraccionada como un líquido incoloro extremadamente explosivo y con un olor desagradable. [2]
Su solución acuosa también se puede preparar mediante el tratamiento de una solución de azida de bario con ácido sulfúrico diluido , filtrando el sulfato de bario insoluble . [9]
Originalmente se preparaba mediante la reacción de hidracina acuosa con ácido nitroso :
Con el catión hidrazinio [N 2 H 5 ] + esta reacción se escribe como:
También se pueden utilizar otros agentes oxidantes, como peróxido de hidrógeno , cloruro de nitrosilo , tricloramina o ácido nítrico , para producir ácido hidrazoico a partir de hidrazina. [10]
El ácido hidrazoico reacciona con el ácido nitroso:
Esta reacción es inusual porque involucra compuestos con nitrógeno en cuatro estados de oxidación diferentes. [11]
En sus propiedades, el ácido hidrazoico muestra cierta analogía con los ácidos halógenos, ya que forma sales de plomo, plata y mercurio(I) poco solubles (en agua). Todas las sales metálicas cristalizan en forma anhidra y se descomponen al calentarlas, dejando un residuo del metal puro. [2] Es un ácido débil (p K a = 4,75. [6] ) Sus sales de metales pesados son explosivas e interactúan fácilmente con los yoduros de alquilo . Las azidas de metales alcalinos más pesados (excluido el litio ) o de metales alcalinotérreos no son explosivas, pero se descomponen de forma más controlada al calentarse, liberando gas N 2 espectroscópicamente puro . [12] Las soluciones de ácido hidrazoico disuelven muchos metales (p. ej. zinc , hierro ) con liberación de hidrógeno y formación de sales, que se denominan azidas (antes también llamadas azoimidas o hidrazoatos).
El ácido hidrazoico puede reaccionar con derivados carbonílicos, incluidos aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos, para dar una amina o amida, con expulsión de nitrógeno. Esto se llama reacción de Schmidt o reordenamiento de Schmidt.
La disolución en los ácidos más fuertes produce sales explosivas que contienen el ion aminodiazonio [H 2 N=N=N] + ⇌ [H 2 N−N≡N] + , por ejemplo: [12]
El ion [H 2 N=N=N] + es isoelectrónico al diazometano H 2 C=N + =N − .
La descomposición del ácido hidrazoico, provocada por golpes, fricciones, chispas, etc., produce nitrógeno e hidrógeno:
El ácido hidrazoico sufre una descomposición unimolecular con suficiente energía:
La vía de menor energía produce NH en estado triplete, lo que la convierte en una reacción de espín prohibido. Esta es una de las pocas reacciones cuya velocidad se ha determinado para cantidades específicas de energía vibratoria en el estado electrónico fundamental, mediante estudios de fotodisociación con láser. [13] Además, estas tasas unimoleculares se han analizado teóricamente y las tasas experimentales y calculadas concuerdan razonablemente. [14]
El ácido hidrazoico es volátil y altamente tóxico. Tiene un olor acre y su vapor puede provocar violentos dolores de cabeza . El compuesto actúa como un veneno no acumulativo.
El 2-furonitrilo , un intermedio farmacéutico y potencial agente edulcorante artificial, se ha preparado con buen rendimiento tratando furfural con una mezcla de ácido hidrazoico ( HN 3 ) y ácido perclórico ( HClO 4 ) en presencia de perclorato de magnesio en la solución de benceno a 35 °C. [15] [16]
El láser de yodo en fase gaseosa (AGIL) mezcla ácido hidrazoico gaseoso con cloro para producir cloruro de nitrógeno excitado , que luego se utiliza para provocar la producción de yodo ; esto evita los requisitos de química líquida de los láseres BOBINA .
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