聯氨

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聯氨
IUPAC名
Hydrazine
別名 聯胺
識別
CAS號 302-01-2
RTECS MU7175000
性質
化學式 N2H4(無水)
N2H4·H2O(一水)
摩爾質量 32.05(無水)
50.06(水合) g·mol⁻¹
外觀 無色液體
密度 1.004 g/mL(無水)
1.032 g/mL(一水)
熔點 2.0℃(無水)
-51.5℃(一水)
沸點 113.5℃(無水)
120.1℃(一水,共沸)
溶解性 混溶
黏度 0.9 cP, 25°C[1]
結構
分子構型 氮原子為錐形
偶極矩 1.85 D[1]
危險性
歐盟危險性符號
劇毒劇毒 T+
危害環境危害環境N
警示術語 R:R45-R10-R23/24/25-R34-R43-R50/53
安全術語 S:S53-S45-S60-S61
MSDS External MSDS
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中易燃物的標籤圖案 《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中有毒物質的標籤圖案 《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中對人體有害物質的標籤圖案 《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中腐蝕性物質的標籤圖案 《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中對環境有害物質的標籤圖案
主要危害 劇毒
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
4
3
 
閃點 38℃(無水,開杯
75℃(一水,開杯)
相關物質
相關氫化物 過氧化氫
相關化學品 甲基肼二甲基肼
苯肼二硝基苯肼
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

聯氨聯胺(hydrazine)(分子式:N2H4、H4N2或H2N-NH2),是無色的劇毒化合物。致死量為小鼠口服LD50為59mg/kg,靜脈注射LD50為57mg/kg。其一水合物N2H4·H2O稱作水合聯氨水合肼

常態下呈無色油狀液體。氣味類似,溶於水、醇、氨等溶劑,常用於人造衛星火箭燃料鍋爐抗腐蝕劑炸藥抗氧化劑等。

聯氨有吸濕性,在空氣中發煙。燃燒會呈紫色火焰。液體中分子以二聚體存在。有強還原性和腐蝕性,能侵蝕玻璃、橡膠、皮革、軟木等。

製取[編輯]

可由次氯酸鈉反應製得。

NaClO + 2NH3 → N2H4 + NaCl + H2O

還可由氨、丙酮的混合物與氯氣反應的產物水解製取,同時得到聯氨和丙酮:

4NH3 + (CH3)2CO +Cl2 → (CH3)2C(N2H2) + 2NH4Cl+H2O
(CH3)2C(N2H2) + H2O → (CH3)2CO + N2H4

性質[編輯]

結構[編輯]

聯氨的結構是從一對分子裏各取一個氫原子然後把他們結合起來,每一個H2N-N次單元是個金字塔。H-N-H角為108°,N-N鍵距離1.45Å。按照聯氨偶極矩為1.85D及N-H鍵矩為4.44(10-30Cm)[2]計算得到偏轉角為0.5°,分子符合重疊構象,近似C2v點群。也有認為分子符合偏轉構象[3][4]。旋扭難度是乙醇的兩倍,結構特性像過氧化氫

化學性質[編輯]

聯氨的鹼性僅為氨的15分之一。

N2H4 + H+ → [N2H5]+
K = 8.5 x 10-7

(氨之K值 = 1.78 x 10-5

成鹽:[5]

[N2H5]+ + H+ → [N2H6]2+
K = 8.4 x 10-16

但需注意的是,[N2H6]2+完全水解,因此這個離子很難存在於溶液中:[6]

[N2H6]2+ + H2O → N2H5+ + H3O+

聯氨可以和二氧化碳反應:

N2H4 + CO2 → N2H3COOH

和NH3類似,聯氨可以以分子的形式和一些金屬化合物形成配合物

用途[編輯]

四氧化二氮混合使用可當作火箭的燃料。但通常會作為姿態控制火箭的單組元推進劑,在離開噴口前經過催化劑產生自燃。

N2O4 + 2N2H4 → 3N2 ↑ + 4H2O

壓水式核電機組啟動時,會向一迴路冷卻劑中注入聯氨以除去水中的氧。

N2H4+ O2 → 2H2O + N2

在鹼性環境下可作為還原劑使用。

N2H4 + 4OH- → N2↑ + 4H2O + 4e- (Eo = +1.16v)

絕大部分情況下,聯氨可被水合聯氨代替使用,以降低其危險性。

危險性[編輯]

對人健康的危害[編輯]

吸入本品蒸汽、刺激鼻和上呼吸道。此外,尚可出現頭暈、噁心、嘔吐、和中樞神經系統症狀。液體或蒸汽對眼有刺激作用,可致眼的永久性損害。對皮膚有刺激性,可造成嚴重灼傷。可經皮膚吸收引起中毒,可致皮炎。口服引起頭暈、噁心,以後出現暫時性中樞性呼吸抑制、心律紊亂,及中樞神經系統症狀,如嗜睡、運動障礙、共濟失調、麻木等,肝功能可出現異常。長期接觸可出現神經衰弱綜合徵,肝大及肝功能異常。

化學活性[編輯]

遇明火、高熱可燃。具有強還原性。與氧化劑能發生強烈反應,引起燃燒或爆炸。遇氧化汞、金屬鈉、氯化亞錫、2.4二硝基氯化苯劇烈反應。
作為火箭發動機的燃料,好處是不用經過點火程序即會自燃,簡單易用失敗率低,因此受到早期太空科技領域的歡迎。
因為其自燃,高腐蝕,劇毒特性,只要發射失敗就會嚴重污染發射場土地,即便成功發射也會污染大氣。目前已逐漸被相對環保的火箭燃料(液態氫氧,煤油等)淘汰,目前多用於地球軌道衛星與外太空探測器使用(免點火裝置推進劑),因為沒有環保污染顧慮。

環境危害[編輯]

對環境有危害,對水體可造成污染。

注釋[編輯]

  1. ^ 1.0 1.1 "Chemistry of the Elements", 2nd ed., Greenwood, N. N. and Earnshaw, A., Butterworth-Heinemann, Oxford (1997).
  2. ^ 周公度、段連運《結構化學基礎第4版》,北京大學出版社(2008.01). ISBN 978-7-301-05773-5.
  3. ^ 宋天佑、徐家寧、程功臻、史蘇華 《無機化學第二版》下冊,高等教育出版社(2010.4). ISBN 978-7-04-028479-9.
  4. ^ Miessler, Gary L. and Tarr, Donald A. Inorganic Chemistry, Third Edition. Pearson Prentice Hall (2004). ISBN 0-13-035471-6.
  5. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  6. ^ K. C. Patil. Inorganic Hydrazine Derivatives - Synthesis, Properties and Applications. Wiley, 2014: pp 2-3

外部連結[編輯]