Hợp chất hóa học amoniac

Dẫn xuất amoniac

Hai trong số các dẫn xuất quan trọng hơn của amoniac là hydrazine và hydroxylamine.

Hydrazin

Hydrazine, N ₂ H ₄, là một phân tử trong đó một nguyên tử hydro trong NH ₃ được thay thế bằng nhóm ―NH ₂. Hợp chất nguyên chất là một chất lỏng không màu bốc khói có mùi nhẹ tương tự như amoniac. Trong nhiều khía cạnh, nó giống như nước trong các tính chất vật lý của nó. Nó có nhiệt độ nóng chảy 2 ° C (35,6 ° F), điểm sôi 113,5 ° C (236,3 ° F), hằng số điện môi cao (51,7 ở 25 ° C [77 ° F]) và mật độ 1 gram trên mỗi cm khối. Cũng như nước và amoniac, lực liên phân tử chính là liên kết hydro.

Hydrazine được điều chế tốt nhất theo quy trình Raschig, bao gồm phản ứng của dung dịch amoniac kiềm với dung dịch natri hypochlorite (NaOCl). 2NH ₃ + NaOCl → N ₂ H ₄ + NaCl + H ₂ O Phản ứng này được biết là xảy ra theo hai bước chính. Amoniac phản ứng nhanh và định lượng với ion hypochlorite, OCl ^-, để tạo ra chloramine, NH ₂ Cl, phản ứng hơn nữa với nhiều ammonia và bazơ để tạo ra hydrazine. NH ₃ + OCl ^- → NH ₂ Cl + OH ^-

NH ₂ Cl + NH ₃ + NaOH → N ₂ H ₄ + NaCl + H ₂ O Trong quá trình này có một phản ứng bất lợi xảy ra giữa hydrazine và chloramine và dường như được xúc tác bởi các ion kim loại nặng như Cu ²⁺. Gelatin được thêm vào quá trình này để làm sạch các ion kim loại này và ngăn chặn phản ứng phụ. N ₂ H ₄ + 2NH ₂ Cl → 2NH ₄ Cl + N ₂ Khi thêm hydrazine vào nước, thu được hai muối hydrazinium khác nhau. Có thể phân lập được muối N ₂ H ₅ ⁺, nhưng muối N ₂ H ₆ ²⁺ thường bị thủy phân rộng rãi. N ₂ H ₄ + H ₂ O ⇌ N ₂ H ₅ ⁺ + OH ^-

N ₂ H ₅ ⁺ + H ₂ O ⇌ N ₂ H ₆ ²⁺ + OH ^-

Hydrazine đốt cháy trong oxy để tạo ra khí nitơ và nước, với sự giải phóng một lượng năng lượng đáng kể dưới dạng nhiệt. N ₂ H ₄ + O ₂ → N ₂ + 2H ₂ O + nhiệt Do đó, việc sử dụng phi thương mại chính của hợp chất này (và các dẫn xuất methyl của nó) là nhiên liệu tên lửa. Hydrazine và các dẫn xuất của nó đã được sử dụng làm nhiên liệu trong các tên lửa dẫn đường, tàu vũ trụ (bao gồm cả tàu con thoi vũ trụ) và các bệ phóng không gian. Ví dụ, Mô-đun Mặt trăng của chương trình Apollo đã bị giảm tốc khi hạ cánh và được phóng từ Mặt trăng, bằng cách oxy hóa hỗn hợp methyl hydrazine 1: 1, H ₃ CNHNH ₂ và 1,1-dimethylhydrazine, (H ₃ C) ₂ NNH ₂, với tetroxit dinitrogen lỏng, N ₂ O ₄. Cần ba tấn hỗn hợp methyl hydrazine để hạ cánh trên Mặt trăng và cần khoảng một tấn để phóng từ bề mặt mặt trăng. Các ứng dụng thương mại chính của hydrazine là làm chất thổi (để tạo lỗ trên cao su bọt), làm chất khử, trong quá trình tổng hợp hóa chất nông nghiệp và dược phẩm, như thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm và thuốc trừ sâu, và làm chất điều hòa sinh trưởng thực vật.