Азотистоводородная кислота

Азотистоводородная кислота
Общие
Систематическое наименование	Азидоводород, азотистоводородная кислота
Традиционные названия	Азоимид
Хим. формула	HN3
Физические свойства
Состояние	жидкость
Молярная масса	43,03 г/моль
Плотность	1,09 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	−80 °C
• кипения	37 °C
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $p{K}_a$	от 4,6 до 4,7
Классификация
Рег. номер CAS	7782-79-8
SMILES	N=N#N
Безопасность
Токсичность	высокотоксична, сильнейший неорганический яд, взрывоопасна
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 4 3 ACID
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Азо́тистоводоро́дная кислота́, азоими́д (азидоводород), HN₃ — кислота, соединение азота с водородом. Бесцветная, летучая, чрезвычайно взрывоопасная (взрывается при нагреве, ударе или трении) ядовитая жидкость с резким запахом. Очень токсична. Её хорошо растворимые соли тоже очень ядовиты. Механизм токсичности аналогичен цианидам (блокирование цитохромов).

Химические свойства

Разбавленные водные растворы не взрывоопасны, при стоянии раствор HN₃ медленно разлагается до азота и гидроксиламина:

$\mathsf{H}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\to }{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{H}$

В водном растворе HN₃ проявляет свойства слабой кислоты (рK_а = 4,59). По силе она близка к уксусной кислоте. Водный раствор HN₃ называют азидоводородной кислотой (азотистоводородной кислотой). В растворах азидоводородная кислота диссоциирует на ионы:

$\mathsf{H}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\rightleftarrows }{\mathsf{H}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}{N}_{\mathsf{3}}^{\mathsf{-}}$

Кислота HN₃ является окислителем. При взаимодействии с металлами образует соль металла, азот и аммиак:

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{(}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\uparrow }$

$\mathrm{M}\mathrm{g}+4\mathrm{H}\mathrm{N}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{N}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow +(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4)\mathrm{N}{\phantom{A}}_3$

Соли этой кислоты называются азидами. При ударе или нагревании они распадаются со взрывом, на чём основано применение азида свинца Pb(N₃)₂ в качестве инициирующего взрывчатого вещества. Относительно устойчивы ионные азиды щелочных металлов, за исключением LiN₃.

Смесь HN₃ и соляной кислоты HCl подобно «царской водке» является сильным окислителем из-за образующегося хлора и растворяет золото и платину:

$\mathsf{H}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{\to }\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\uparrow }$

Кислота и её соли разлагаются при действии сильных окислителей с выделением азота.

В органической химии применяется в реакции Шмидта.

Получение

Азидоводород HN₃ получают действием ортофосфорной кислоты на азид натрия NaN₃, который синтезируют из амида натрия:

$\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{\to }\mathsf{N}\mathsf{a}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}$

$\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{P}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{\to }\mathsf{3}\mathsf{H}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{3}}\mathsf{P}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}$

Также азидоводород можно получить:

• взаимодействием N₂H₄ с HNO₂,
• действием разбавленной H₂SO₄ на азиды металлов,
• гидролизом ацилазидов.

Токсичность

Азотистоводородная кислота чрезвычайно ядовита. Вещество при попадании в организм блокирует биохимические процессы в клеточных цитохромах. По токсичности сравнима с синильной кислотой. Но очень острый, неприятный запах и быстро возникающая головная боль при вдыхании воздуха даже со следами паров азотистоводородной кислоты исключают случайное отравление. Не проявляет кумулятивного отравляющего действия.

LD50 для мышей в воздухе 34 мг/м³, LD50 для мышей перорально — 33 мг/кг массы тела.

См. также

• Азиды (неорганические)
• Азиды (органические)

Литература

• Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. — М.: Химия, 1994.
• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.