Hydrazin

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

Strukturformel
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Bild:Hydrazin Strukturformel.png
Allgemeines
Name Hydrazin
Andere Namen Hydrazinanhydrid, Diamine, Diamid, Diazan, Hydrazin Base
Summenformel N2H4
CAS-Nummer 302-01-2
Kurzbeschreibung farblose, klare Flüssigkeit
Eigenschaften
Molmasse 32,05 g/mol
Aggregatzustand flüssig
Dichte 1,01 g/cm³
Schmelzpunkt 2 °C
Siedepunkt 113 °C
Dampfdruck 21 hPa (20 °C)
Löslichkeit gut in Wasser und Alkohol
Sicherheitshinweise
Gefahrensymbole
Bild:Hazard N.svg
N
Umwelt-
gefährlich
R- und S-Sätze

R: 10-23/24/25-34-43-45-50/53
S: 45-53-60-61

MAK ?
TRK 0,13 mg/m³
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Inhaltsverzeichnis

Gewinnung und Darstellung

Technisch gibt es mehrere Wege zur Synthese von Hydrazin:

\mathrm{NH_3 + OCl^- \longrightarrow NH_2Cl + OH^-}
Ammoniaklösung und Hypochlorit-Ionen reagieren zu Chloramin und Hydroxid-Ionen.
\mathrm{NH_2Cl + NH_3 + OH^- \longrightarrow N_2H_4 + Cl^- + H_2O}
Bei hohem Druck und bei einer Temperatur von 400K wird Ammoniak-Gas eingeleitet und es erfolgt die Weiterreatkion zu Hydrazin.
\mathrm{2 \ NH_3 + H_2O_2 \longrightarrow N_2H_4 + 2 \ H_2O}
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_2H_5)CO(CH_3) + N_2H_4 \longrightarrow 2 \ H_2O + (C_2H_5)(CH_3)CNNC(C_2H_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 20%ige, mit etwas Gelatine vesetzte Harnstofflösung (8g Chlor, 0,2g Gelatine, 20g Harnstoff) und anschließender Zugabe von 20%iger Natronlauge. Die Ausbeute liegt bei etwa 50%.
\mathrm{CO(NH_2)_2 + Cl_2 + 4 \ NaOH \longrightarrow N_2H_4 + Na_2CO_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.

Verwendung

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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

Weblinks

Sicherheitsdatenblätter

von SIRI gespeicherte MSDS:

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