Гидразин

Гидразин — бұл бейорганикалық қосылыс, химиялық формуласы N2H4. Бұл қарапайым пниктоген гидриді, түссіз, жанғыш сұйықтық, иісі аммиакқа ұқсас. Таза күйінде гидразин өте қауіпті, сондықтан оны әдетте ерітінді түрінде, мысалы гидразин гидраты (N2H4·xH2O) ретінде қолданады.

Гидразин негізінен көбіктендіргіш агент ретінде полимерлік көбіктер өндіруде пайдаланылады. Сонымен қатар, ол көптеген фармaцевтикалық және агрохимиялық заттардың прекурсоры қызметін атқарады. Гидразин ұзақ уақыт сақталатын отын ретінде де қолданылады, әсіресе ғарыш аппараттарын қозғалтқыштарында. Бұған қоса, гидразин түрлі ракеталық отындардың құрамына кіреді және қауіпсіздік жастықтарында қолданылатын газ түзуші реагенттерді өндіруде пайдаланылады. Энергетика саласында гидразин ядролық және дәстүрлі жылу электр станцияларының бу циклдерінде оттекті соруыш ретінде қолданылады, бұл еріген оттек мөлшерін азайту арқылы коррозияны төмендетуге бағытталған.

2000 жылы, әлем бойынша жылына шамамен 120 000 тонна гидразин гидраты (массалық үлесі 64% гидразин болатын ерітінді) өндірілген.Schirmann JP, Bourdauducq P (2001). "Hydrazine". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_177. ISBN 3-527-30673-0.

Гидразиндер — бұл гидразиннің бір немесе бірнеше сутек атомдары органикалық топтармен алмастырылған органикалық туындылар класы.

Қолданылуы
Газ түзушілер және зымыран отындары
Гидразиннің ең ірі қолданылу саласы — көбіктендіргіш агенттер синтезіндегі прекурсор ретінде қызмет етуі. Нақты қосылыстардың ішінде азодикарбонамид пен азобизизобутиронитрил бар, олар прекурсордың әр граммынан шамамен 100-200 мл газ түзеді. Ұқсас қолданылуда қауіпсіздік жастықтарындағы газ түзуші реагент натрий азиді гидразиннің натрий нитритімен реакциясы арқылы алынады.

Гидразин сондай-ақ ұзақ мерзімге сақталатын зымыран отыны ретінде ғарыш аппараттарында пайдаланылады. Мысалы, Dawn миссиясы Церера мен Вестаға ұшқанда осы отынды қолданған. Сонымен қатар гидразин өнеркәсіптік қазандықтарда қолданылатын судың еріген оттек концентрациясын төмендету және оның pH мәнін реттеу үшін пайдаланылады. F‑16 жойғышы, Space Shuttle, және U‑2 барлау ұшағы гидразинді қозғалтқыштың тоқтап қалуы кезінде іске қосылатын Emergency Start System жүйесінің отыны ретінде қолданады. Space Shuttle бағдарламасындағы қатты отынды үдеткіштер борттық жүйелерді қуаттандыру үшін гидразиннің ыдырауын пайдаланған.

Пестицидтер мен фармацевтикалық заттарға прекурсор
Гидразин бірнеше дәрілік препараттар мен пестицидтердің прекурсоры болып табылады. Бұл қолданылулардың көпшілігі гидразиннің гетероциклдік сақиналарға, мысалы пиразолдер мен пиридaзиндерге айналуын қамтиды. Коммерциялық маңызы бар биоактивті гидразин туындыларына цефазолин, ризатриптан, анастрозол, флуконазол, метазахлор, метамитрон, метрибузин, паклобутразол, диқлобутразол, пропиконазол, гидразин сульфаты,https://orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0309 диимид, триадимефон,Schirmann JP, Bourdauducq P (2001). "Hydrazine". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_177. ISBN 3-527-30673-0. және диацилгидразин инсектицидтері жатады. Гидразин туындылары инсектицидтер, акарицидтер, нематицидтер, фунгицидтер, вирусқа қарсы агенттер, тартқыштар, гербицидтер немесе өсімдіктің өсуін реттегіштер ретінде тиімді болуы мүмкін.

Зымыран отыны
Гидразин алғаш рет Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде зымыран отыны құрамында қолданылған. 57 % метанол және 13 % су қосылған салмақ бойынша 30 % гидразиннен тұратын қоспа немістерде C-Stoff деп аталған (57 % метанол M-Stoff деп, неміс Luftwaffe-інде аталған). Бұл қоспа Messerschmitt Me 163B реактивті ұшақтарын қуаттандыру үшін қолданылған, онда неміс T-Stoff оттегі тотығыш ретінде пайдаланылған. Араласпа гидразин немістерде B-Stoff деп аталған, бұл атау кейін V-2 зымыраны үшін этанол/су қоспасы отынына да қолданылған.

Гидразин ғарыш аппараттарының маневрлік (RCS/реактивті басқару жүйесі) қозғалтқыштары үшін төмен қуатты монопропеллент ретінде қолданылады, сондай-ақ Space Shuttle қосымша қуат блоктарын (APU) қуаттандыру үшін пайдаланылған. Сонымен қатар, монопропеллент гидразинмен жұмыс істейтін зымыран қозғалтқыштары ғарыш аппараттарының соңғы түсу кезеңінде жиі қолданылады. Мұндай қозғалтқыштар 1970-жылдары Viking program бағдарламасының жерге қонатын модульдерінде, сондай-ақ Марсқа қонған модульдерде Phoenix (мамыр 2008), Curiosity (тамыз 2012) және Perseverance (ақпан 2021) пайдаланылған.

Синтез және өндіріс
Гидразин өндірудің әртүрлі синтетикалық жолдары жасалған.Schirmann JP, Bourdauducq P (2001). "Hydrazine". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_177. ISBN 3-527-30673-0. Негізгі қадам — N–N бір реттік байланысын түзу. Әдістердің көпшілігі екі түрге бөлінеді: хлорлы тотықтырғыштарды пайдаланатын (және тұз түзетін) және оларды қолданбайтын процестер.

Пероксид арқылы оксазиридиндер түзу арқылы аммиакты тотықтыру
Гидразин аммиак пен сутек асқын тотығынан кетон катализаторының қатысуымен алынуы мүмкін. Бұл тәсіл пероксид процесі деп аталады (кейде Pechiney-Ugine-Kuhlmann процесі, Atofina–PCUK циклі немесе кетазин процесі деп те аталады). Жалпы реакция:

2 NH3 + H2O2 → N2H4 + 2 H2O

Бұл бағытта кетон алдымен аммиакпен конденсацияланып имин түзеді, ал имин сутек асқын тотығымен тотығып, көміртек, оттек және азоттан тұратын үш мүшелі сақина — оксазиридин түзеді. Кейін оксазиридин аммиакпен әрекеттескенде гидразон түзіледі, дәл осы сатыда азот–азот бір реттік байланысы пайда болады. Бұл гидразон тағы бір эквивалент кетонмен конденсацияланады.  
506px

Түзілген азин гидролизденіп, гидразин және катализатор ретінде қолданылған метил этил кетон қайта түзіледі:
Me(Et)C=N−N=C(Et)Me + 2 H2O → 2 Me(Et)C=O + N2H4

Көптеген басқа процестерден айырмашылығы, бұл әдісте жанама өнім ретінде тұз түзілмейді.

Хлор пайдалану арқылы тотықтыру
1907 жылы алғаш сипатталған Расшиг процесі гидразинді натрий гипохлориті (көптеген ағартқыштардың белсенді заты) мен аммиактан кетон катализаторын қолданбай-ақ өндіреді. Бұл әдіс монохлорамин мен аммиактың әрекеттесуі нәтижесінде N–N бір реттік байланыс түзілуіне негізделген, сонымен қатар жанама өнім — хлорсутек пайда болады:

NH2Cl + NH3 → N2H4 + HCl

Расшиг процесіне ұқсас жолда аммиактың орнына мочевина түзуге пайдаланылады. Мұнда да натрий гипохлориті тотықтырғыш ретінде қолданылады. Жалпы реакция:

(NH2)2CO + NaOCl + 2 NaOH → N2H4 + H2O + NaCl + Na2CO3

 Дереккөздер 

Санат:Сутегі қосылыстары
Санат:Азот қосылыстары