联氨

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介绍

联氨 (N₂H₄) 是一种有效的还原剂，属于一类称为氢氮化物的化学物质。它被用于制造杀虫剂，作为发泡剂的基础（用于在泡沫橡胶中制造孔洞），以及作为锅炉的防腐剂。联氨是一种无色液体，具有强烈的氨气味。1887年，联氨首次从有机分子中提取出来。Raschig法是最常用的生产方法，该方法包括在胶水或明胶附近用次氯酸钠氧化NH₃。

LHcheM，水合联氨样品，CC BY-SA 3.0

什么是联氨？

• 联氨的化学式为NH₂NH₂，是一种无机物。它是一种无色挥发性液体，具有NH₃的气味。

• 联氨除非溶于溶液中，否则极其危险。它主要用作聚合物材料生产中的发泡剂，但也用作聚合催化剂、药物、农药的来源，以及太空火箭发动机的储存推进剂。

• 此外，联氨还用于制造安全气囊和多种火箭燃料中使用的气态反应物。联氨在核电站和传统发电厂的汽轮机循环中用作除氧剂，以控制可溶性氧的水平，从而减少腐蚀。

• 肼类化合物是一种有机化合物，通过用一个或多个氢原子取代有机基团而形成。

• 联氨的化学式为NH₂NH₂。其摩尔质量为32.04 g/mol。其结构如下图所示，由两个共价连接的NH₂基团组成。这些基团具有锥形结构。

• 联氨与酸和某些金属盐反应，生成用于生产炸药和农业杀菌剂的化合物。联氨与有机分子反应生成烷基肼，用作火箭和喷气燃料。

• 与有机分子的其他反应生成腙和酰肼，这些化合物用于药物（如异烟肼）以及聚合物和感光化合物合成的化学中间体。

联氨的性质

化学性质

• 联氨是一种用途广泛的碱和还原剂，常用在化学合成中。在强碱性水溶液中，它表现为中等强度的碱。

• 它与氧化剂、酸、金属和金属氧化物剧烈反应，可能引起火灾或爆炸。加热时，会产生氮氧化物和氢气的危险蒸气，可能导致爆炸和火灾。

• 尽管具有治疗作用，但联氨是一种极其有毒的化学物质。大量接触联氨可引起眼睛和喉咙不适，以及对肝脏和神经系统的影响。严重接触的症状包括头痛、恶心、肺水肿、抽搐，甚至昏迷。

• 联氨溶液具有腐蚀性，会损害皮肤。

• 联氨在O₂存在下燃烧时会产生N₂气体和H₂O。这是一个放热过程，反应如下：

  $$\mathrm{O_2+N_2 H_4→2H_2 O+N_2}$$

• 联氨与NH₂Cl反应时会产生N₂气体和NH₄Cl。反应如下：

  $$\mathrm{2NH_2 Cl+N_2 H_4→2NH_4 Cl+N_2}$$

物理性质

性质	数值
摩尔质量	32.04 g/mol。
颜色	无色
密度	1.02gcm-3
沸点	2370F
偶极矩	1.8D
熔点	350F
碱性	5.9

联氨的合成

• 工业上采用Raschig法生产联氨，该方法使NaOCl混合物与过量的NH₃反应，随后产生最终的NH₂NH₂产物和HCl酸。

  $$\mathrm{NH_3+NaOCl→HCl+NH_2 NH_2 }$$

• 也可以通过类似的方法，使NH₂CONH₂与NaOCl和氢氧化钠反应：

  $$\mathrm{NaOCl+NH_2 CONH_2+2NaOH→H_2 O+NH_2 NH_2+NaCl}$$

联氨的用途

• 联氨用于各种工业应用，例如生产聚合物泡沫、杀虫剂以及安全气囊中的气体。

• 联氨及其衍生物用于一些重要的药物中。它也用作火箭燃料、发电、化学合成和燃料电池中更安全的氢替代品。

• 联氨也用作火箭燃料的推进剂。当它与四氧化二氮混合时，会产生一种自燃混合物，其爆炸性强到不需要点火。

• 燃料燃烧时会发生3个反应，将联氨分解成氮气、氨气和氢气。由于反应剧烈放热，反应室可在毫秒内达到800°C。氨也会分解，这是一个吸热过程，会带走部分热能，同时产生更多的氢气和氮气，这些气体通过狭窄的喷嘴排出火箭，产生推力。

• 它主要用作聚合物材料生产中的发泡剂，但也用作聚合催化剂、药物和农药的来源。

• 在第二次世界大战期间，第一种联氨燃料与甲醇混合使用。正如你所料，这些飞机很容易爆炸。因此，死于燃料泄漏的飞行员比死于敌方炮火的飞行员更多。

结论

可以得出结论，联氨是一种液体，也用于工业应用，如火箭燃料、感光材料和燃料电池的显影。然而，由于其极高的毒性和不稳定性，其使用会带来安全问题。联氨是一种具有类似氨气味的化学物质，其生产方法与生产氨的工业化学方法相同。它在室温下是液体，用于为火箭提供动力。在其无水形式下，它是一种无色、有毒的刺激物和致敏剂，会引起神经系统损伤，并导致肿瘤和抽搐等严重症状。联氨的刺鼻气味类似于氨，它是一种非常易挥发的还原剂。

常见问题

1. 联氨对人体有什么影响？

在人类中，严重摄入联氨的症状包括眼睛和喉咙刺激、头痛、肺水肿、抽搐和昏迷。直接接触可能会损害人的肝脏和神经系统。

2. 联氨是一种环保燃料吗？

目前的自燃燃料依赖于联氨，这是一种剧毒且极其不稳定的化学物质，由氢原子和氮原子组成。基于联氨的燃料非常危险，处理它们的人必须像进入太空一样穿着防护服。

3. 联氨的不稳定性是什么？

联氨是一种非常危险且不稳定的液体，闻起来像氨。它具有很宽的爆炸范围（1.8-100%）以及52摄氏度的低闪点。

4. 联氨如何去除氧气？

含有溶解氧的水会引起腐蚀。联氨对于防腐蚀很重要，因为它通过反应去除这种氧气。

$$\mathrm{O_2+N_2 H_4→2H_2 O+N_2}$$

5. 联氨在锅炉中的用途是什么？

联氨的一个特性是它是一种除氧剂；因此，在锅炉系统中添加联氨以去除任何残留的痕量溶解氧。因此，在发电厂需要进行氧气和联氨的测量。