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Hidrazina

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Hidrazina
Nombre IUPAC
Hidrazina
General
Fórmula semidesarrolladaNH2-NH2
Fórmula estructural
Fórmula molecularN2H4
Identificadores
Número CAS302-01-2[1]
Número RTECSMU7175000
ChEBI15571
ChEMBLCHEMBL1237174
ChemSpider8960
PubChem9321
UNII27RFH0GB4R
KEGGC05361
Propiedades físicas
AparienciaIncoloro
Densidad1010 kg/; 1,01 g/cm³
Masa molar32,0g/mol
Punto de fusión274 K (1 °C)
Punto de ebullición387 K (114 °C)
Propiedades químicas
Acidez8,1±0,01 pKa
Solubilidad enaguaMuy soluble
Termoquímica
ΔfH0gas95,35 kJ/mol
ΔfH0líquido50,63 kJ/mol
ΔfH0sólido37,63 kJ/mol
S0gas, 1 bar238,66 J·mol–1·K
S0líquido, 1 bar121,52 J·mol–1·K–1
Peligrosidad
NFPA 704

3
3
3
[2]
Riesgos
IngestiónTóxico, posiblemente un agente cancerígeno.
InhalaciónMuy peligroso, extremadamente destructivo para el tracto respiratorio.
PielPuede causar quemaduras severas, puede ser absorbido por la sangre.
OjosPuede causar daños permanentes.
Valores en elSI y encondiciones estándar
(25 y 1atm), salvo que se indique lo contrario.

Lahidrazina ohidracina[3]​ es uncompuesto químico cuyafórmula química condensada esN2H4.

Se trata de un líquido incoloro y oleoso, con un olor similar al delamoníaco y que libera vapores cuando está expuesto al aire. Quema con llama apenas visible. Comercialmente se suministra endisolución acuosa o como hidrato de hidrazina (H2N−NH2 · H2O).

Se utiliza principalmente comoespumante para la preparación de espumas poliméricas así como precursor decatalizadores de polimerización yfármacos. Adicionalmente se emplea comocombustible paraaviones,[4]misiles,cohetes espaciales ysatélites. Elcomburente utilizado en estos casos, habitualmente es eltetrahidruro de dinitrógeno. También se conoce comohidrazinas a los compuestos derivados de esta.

Por norma general la hidrazina no se utiliza comocombustible, sino en cambio alguno de sus derivados como lametilhidrazina o ladimetilhidrazina asimétrica. El empleo de estas últimas comporta importantes ventajas, tales como ser almacenables a temperatura ambiente y entrar en combustión en cuanto se ponen en contacto con elcomburente (a este tipo de combustibles se les llamahipergólicos). Sin embargo, debido a su altatoxicidad, se ha tendido a abandonar su uso.

Es importante mencionar que este compuesto químico reacciona con eloxígeno de la siguiente manera: N2H4 +O2N2 + 2H2O, reduciendo la posibilidad de corrosión por oxidación en los metales. Además al entrar en contacto con elóxido férrico, generamagnetita, agua ynitrógeno: N2H4 + 6Fe2O3 → 4Fe3O4 + 2H2O +N2.

Theodor Curtius sintetizó por primera vez hidrazina libre en 1889 a través de un tortuoso proceso.[5]

Estructura molecular y propiedades

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Diagrama estructural de la molécula de hidrazina (N2H4)

La hidrazina forma un monohidrato que es más denso (1,032 g/cm³) que el materialanhidro.

La hidrazina puede surgir a través del enlace de un par moléculas deamoniaco por medio de la eliminación de una molécula dehidrógeno. Cada subunidad H 2 N-N tiene forma piramidal. La distancia NN es 1,45 Å (145 pm), y la molécula adopta una conformación gauche. La barrera de rotación es el doble que la deetano. Estas propiedades estructurales son similares a los delperóxido de hidrógeno gaseoso, que adopta una conformación anticlinal "oblicua", y también posee una elevada barrera de rotación.

La hidrazina tiene propiedades químicasbásicas (alcalina) similares a las delamoníaco:

N2H4 + H2O → [N2H5]+ + OH

con los valores:[6]

Kb = 1.3 x 10−6
pKa = 8.1

(Para el amoníacoKb = 1.78 x 10−5)La hidracina es difícil diprotonate:[7]

[N2H5]+ + H2O → [N2H6]2+ + OHKb = 8.4 x 10−16

El calor de combustión de hidrazina en oxígeno (aire) es 194,1 x 105J/kg.[8]

Síntesis y fabricación

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La hidrazina se produce por medio del proceso deOlin Raschig en el cual se hace reaccionarhipoclorito de sodio (el ingrediente activo en muchos blanqueadores) conamoniaco, este proceso fue dado a conocer en 1907. Este método se basa en la reacción decloramina con amoníaco:[9]

NH2Cl + NH3 → H2N-NH2 + HCl

Otra ruta de síntesis de hidrazina implica la oxidación deurea conhipoclorito de sodio:[10]

(H2N)2C=O + NaOCl + 2 NaOH → N2H4 + H2O + NaCl + Na2CO3

La hidrazina puede ser sintetizada a partir de amoníaco yperóxido de hidrógeno en elproceso de Pechiney-Ugine-Kuhlmann, de acuerdo con la siguiente fórmula:

2NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2H2O[11]

En elciclo de Atofina-PCUK, la hidrazina se produce en varias etapas a partir deacetona, amoníaco yperóxido de hidrógeno. Acetona y amoníaco reaccionan para dar primero laimina seguido de oxidación con peróxido de hidrógeno a laoxaziridina, un anillo de tres miembros que contienecarbono,oxígeno ynitrógeno, seguido poramonolisis a lahidrazona, un proceso que acopla dos átomos denitrógeno. Estahidrazona equivalente reacciona con una molécula más deacetona, y la resultante azina acetona sehidroliza para dar hidrazina, regenerando la acetona. A diferencia del procedimiento de Raschig, este proceso no produce sal. El PCUK significa Produits Chimiques Ugine Kuhlmann, un fabricante de productos químicos francés.[12]

La hidrazina también se puede producir a través de los denominados procesos de laketazina yperóxido.

Peligros

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La hidrazina es altamente tóxica y peligrosamente inestable, especialmente en la forma anhidra. De acuerdo con laAgencia de Protección Ambiental de los EE. UU.:

Los síntomas agudos (a corto plazo), de la exposición a altos niveles de hidrazina pueden incluir irritación de los ojos, nariz y garganta,mareos, dolor de cabeza,náuseas,edema pulmonar,convulsiones,coma en los seres humanos. La exposición aguda también puede dañar elhígado,riñones y elsistema nervioso central. El líquido es corrosivo y puede producir dermatitis de contacto de la piel en seres humanos y animales. Se han observado efectos enpulmones, hígado,bazo ytiroides en animales expuestos crónicamente a la hidrazina por inhalación. Asimismo, existe correlación entre la exposición a hidracina y un aumento en la incidencia de cáncer de pulmón, de cavidad nasal y tumores hepáticos.[13]

Las pruebas de límite de hidrazina en productos farmacéuticos sugieren que debería estar en el rango de ppm.[14]​ La hidrazina también puede causaresteatosis.[15]​ Al menos se conoce un humano que murió, después de 6 meses de exposición subletal de hidrato de hidrazina.[16]

El 21 de febrero de 2008 losEstados Unidos de América destruyeron un satélite espía, también estadounidense, que estaba fuera de control, alegando que sudepósito de combustible estaba lleno de hidrazina y que esta podría extenderse sobre algún área poblada.[17]

El 29 de febrero de 2008 se produjo un accidente de dos camiones que transportaban hidrazina, enSan Carlos de Bariloche, una ciudad deArgentina que pertenece a laprovincia de Río Negro, y es lacabecera delDepartamento de Bariloche. No hubo ningún herido, aunque uno de los conductores presentaba mareos por la inhalación de esa sustancia.

Véase también

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Enlaces externos

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Referencias

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  1. Número CAS
  2. «Hidrazina, en Cosmos Online». Consultado el 20 de septiembre de 2012. 
  3. Real Academia Española.«hidracina».Diccionario de la lengua española (23.ª edición). Consultado el 11 de abril de 2021. 
  4. «Use of Hydrazine in the F16». Consultado el 27 de enero de 2015. 
  5. Curtius,J. Prakt. Chem.1889, 39, 107-39.
  6. Handbook of Chemistry and Physics", 83rd edition, CRC Press, 2002
  7. Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001.ISBN 0-12-352651-5.
  8. Chemical Hazard Properties Table at NOAA.gov
  9. Adams, R.; Brown, B. K. (1941). "Hydrazine Sulfate".Org. Synth.; Coll. Vol.1: 309. 
  10. «Hydrazine: Chemical product info». chemindustry.ru. Consultado el 8 de enero de 2007. 
  11. Chemistry of Petrochemical Processes, 2nd edition, Gulf Publishing Company, 1994-2000, Page 148
  12. Riegel, Emil Raymond (1992). «Hydrazine».Riegel's Handbook of Industrial Chemistry. p. 192. .
  13. United States Environmental Protection Agency.Hydrazine Hazard Summary-Created in April 1992; Revised in January 2000[1]. Retrieved on February 21, 2008.
  14. European Pharmacopeia Scientific Notes.Acceptance criteria for levels of hydrazine in substances for pharmaceutical use and analytical methods for its determination[2]. Retrieved on April 22, 2008.
  15. PHM 450 Course, Spring 2009, Michigan State University
  16. International Programme on Chemical Safety,Environmental Health Criteria for Hydrazine, Section 9.2.1, dated 1987. Retrieved on February 21, 2008.
  17. «IEEE Spectrum Online. U.S. Satellite Shootdown». Consultado el 8 de agosto de 2008. 
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