Hydrazin

Strukturformel
Datei:Hydrazin Strukturformel.png
Allgemeines
Name	Hydrazin
Andere Namen	Hydrazinanhydrid, Diamine, Diamid, Diazan, Hydrazin Base
Summenformel	N2H4
Kurzbeschreibung	farblose, klare Flüssigkeit
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 302-01-2 ECHA-InfoCard 100.005.560 PubChem 9321 Wikidata Q58447
Eigenschaften
Molare Masse	?
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,01 g·cm−3
Schmelzpunkt	2 °C
Siedepunkt	113 °C
Dampfdruck	21 hPa
Löslichkeit	gut in Wasser und Alkohol
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}} H- und P-Sätze H: {{{H}}} EUH: {{{EUH}}} P: {{{P}}}
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Hydrazin ist eine Stickstoff-Verbindung mit der Summenformel N₂H₄. Es ist eine farblose, ölige, ammoniakalisch riechende Flüssigkeit. Hydrazin ist giftig, im Tierversuch krebserzeugend (karzinogen) und wirkt hochtoxisch auf Wasserorganismen. Hydrazin wird auch über die Haut resorbiert. Es verbrennt mit einer kaum sichtbaren Flamme. In den Handel kommt es meist als wässrige Lösung oder als Monohydrat, jedoch ist auch ein wasserfreies 98%iges Produkt erhältlich.

Gewinnung und Darstellung

Technisch gibt es mehrere Wege zur Synthese von Hydrazin:

• Raschig-Synthese Einwirkenlassen von konzentrierter Ammoniaklösung oder gasförmigem Ammoniak NH₃ auf Natriumhypochlorit.

$\mathrm {NH_{3}+OCl^{-}\longrightarrow NH_{2}Cl+OH^{-}}$

Ammoniaklösung und Hypochlorit-Ionen reagieren zu Chloramin und Hydroxid-Ionen.

$\mathrm {NH_{2}Cl+NH_{3}+OH^{-}\longrightarrow N_{2}H_{4}+Cl^{-}+H_{2}O}$

Bei hohem Druck und bei einer Temperatur von 400K wird Ammoniak-Gas eingeleitet und es erfolgt die Weiterreatkion zu Hydrazin.

• Acetonverfahren Ammoniak oder Harnstoff in Gegenwart von Aceton

• Das technisch verstärkt angewandte Verfahren besteht in der Oxidation von Ammoniak mit Wasserstoffperoxid (H₂O₂) in Gegenwart von Butanon (Mol-Verhältnis: 4:2:1 / Temperatur: 50°C / Katalysatoren: Acetamid, Dinatriumhydrogenphosphat).

$\mathrm {2\ NH_{3}+H_{2}O_{2}\longrightarrow N_{2}H_{4}+2\ H_{2}O}$

Ammoniak und Wasserstoffperoxid reagieren zu Hydrazin und Wasser.

Die ansonsten bestehende Problematik der Weiteroxidation von entstandenem Hydrazin zu Stickstoff und Wasser wird vermieden, da Hydrazin mit Butanon ein entsprechendes Ketazin bildet, welches im Vergleich zu Ammoniak nur schwer oxidiert wird.

$\mathrm {2\ (C_{2}H_{5})CO(CH_{3})+N_{2}H_{4}\longrightarrow 2\ H_{2}O+(C_{2}H_{5})(CH_{3})CNNC(C_{2}H_{5})(CH_{3})}$

Hydrazin und Butanon reagieren zu Wasser und Ketazin.

Das erhaltene Ketazin kann durch Hydrolyse leicht wieder in Hydrazin und Butanon überführt werden.

• Im Labor durch Einleiten von Chlor in eine 20%ige Harnstofflösung und anschließender Zugabe von 20%iger Natronlauge. Die Ausbeute liegt bei etwa 50%.

$\mathrm {CO(NH_{2})_{2}+Cl_{2}+4\ NaOH\longrightarrow N_{2}H_{4}+Na_{2}CO_{3}+2\ NaCl}$

Harnstoff, Chlor und Natriumhydroxidlösung reagieren zu Hydrazin, Natriumcarbonat und Natriumchlorid.

Eigenschaften

Hydrazin weist eine dynamische Viskosität von 0,9·10^-3 Pa·s auf.

Reines Hydrazin kann beim Erhitzen explosionsartig zu Ammoniak und Stickstoff disproportionieren.

3 N₂H₄(l) ---> 4 NH₃(g) + N₂(g)

Konzentrierte Lösungen sind in Verbindung mit anderen Oxidationsmitteln hoch explosiv, teilweise hypergol, weshalb im Handel nur verdünnte Hydrazin-Lösungen erhältlich sind. Hydrazin kann außerdem katalytisch zersetzt werden, und erzeugt dabei heißes Gas.

Hydrazin hat eine Technische Richtkonzentration von 0,13 mg·m⁻³.

Verwendung

Ein Fass mit Hydrazin als Treibstoff für die Raumsonde MESSENGER.

Aufgrund seiner hoch reaktiven Eigenschaften verwendet man Hydrazin vor allem als Raketentreibstoff der mit dem Oxidatoren Distickstofftetroxid und Salpetersäure eine hypergolische Treibstoffkombination bildet. Auch wird Hydrazin allein in Korrekturtriebwerken verwendet, wo es katalytisch zersetzt wird. Hydrazin dient zur elektrochemischen Stromerzeugung in Sekundärzellen. Ferner werden verdünnte Lösungen auch als Reagenzien im Labor, sowie zur Konditionierung von Kesselspeisewasser in Dampfkraftwerken mit Betriebsdrücken über 125 bar und bei Schiffsrümpfen als Korrosionsinhibitoren bspw. Levoxin (r) von Lanxess Leverkusen verwendet. Des Weiteren wurde Hydrazin in Alkalischen Brennstoffzellen vor allem in der Raumfahrt, U-Booten und anderer Militärtechnik verwendet.

Siehe auch

• 1,1-Dimethylhydrazin (UDMH)
• Monomethylhydrazin (MMH)

Weblinks

Sicherheitsdatenblätter

• 1. AlfaAesar [1]

von SIRI gespeicherte MSDS:

• WHO/IPCS/ILO International Chemical Safety Cards
• ALEXANDER MFG CO.
• INTERNATIONAL PAINT INC