Хидразин — неорганско соединение со хемиска формула . Тоа е едноставен пниктоген хидрид и е безбојна запалива течност со мирис налик на амонијак. Хидразинот е многу токсичен освен ако не се постапува во раствор како, на пример, хидразин хидрат ().
Хидразинот главно се користи како средство за пенење при подготовка на полимерни пени, но апликациите ги вклучуваат и неговите употреби како претходник на катализаторите за полимеризација, фармацевтските производи и агрохемикалиите, како и долгорочно складирачко гориво за погон на вселенски летала. Дополнително, хидразинот се користи во различни ракетни горива и за подготовка на прекурсори на гас што се користат во воздушните перничиња. Хидразинот се користи и во циклусите на пареа на јадрената и конвенционалната електрична централа како чистач на кислород за контрола на концентрациите на растворениот кислород во обид да се намали корозијата.
Од 2015 година, светскиот пазар на хидразин хидрат изнесувал 350 милиони долари. Околу два милиони тони хидразин хидрат беа употребени во средствата за дување на пена во 2015 година.
Хидразините се однесуваат на класа на органски супстанции добиени со замена на еден или повеќе атоми на водород во хидразин со органска група.
Етимологија Номенклатурата е двовалентна форма, со префикс hydr- што се користи за означување на присуството на атоми на водород и суфикс што започнува со -az-, од францизираниот корен azote, што се користи за означување на присуството на азот.
Користи
Производители на гас и погони Најголемата употреба на хидразин е како претходник на средствата за дување. Специфичните соединенија вклучуваат азодикарбонамид и азобизизобутиронитрил, кои произведуваат гас по грам прекурсор. Во сродна апликација, натриум азид, средството за формирање гас во воздушните перничиња, се произведува од хидразин со реакција со натриум нитрит.
Хидразинот исто така се користи како долгорочно складирачко гориво на вселенските возила, како што е мисијата Зора во Церес и Веста, и за намалување на концентрацијата на растворениот кислород во и за контрола на pH на водата што се користи во големите индустриски котли. Борбениот авион Ф-16, Еурофајтер Тајфун , Спејс шатлот и шпионскиот авион U-2 користат хидразин за гориво на нивниот систем за итно стартување во случај на застој на моторот.
Претходник на пестициди и фармацевтски производи лево|мини|180x180пкс| Флуконазол, синтетизиран со употреба на хидразин, е противгабичен лек. Хидразинот е претходник на неколку фармацевтски производи и пестициди. Често овие апликации вклучуваат конверзија на хидразин во хетероциклични прстени како што се пиразоли и пиридазини. Примери на комерцијализирани биоактивни деривати на хидразин вклучуваат цефазолин, ризатриптан, анастрозол, флуконазол, метазахлор, метамитрон, метрибузин, паклобутразол, диклобутразол , пропиконазол, хидразин сулфат, дибеденазоладими, дибеденазоладими.
Соединенијата на хидразин можат да бидат ефективни како активни состојки во мешање или во комбинација со други земјоделски хемикалии како што се инсектициди, митициди, нематициди, фунгициди, антивирусни агенси, привлечни средства, хербициди или регулатори за раст на растенијата.
Мал обем, ниша и истражување Италијанскиот производител катализатор Acta (хемиска компанија) предложила користење на хидразин како алтернатива на водород во горивни ќелии. Главната придобивка од користењето на хидразин е тоа што може да произведе над 200 mW/cm2 повеќе од слична водородна ќелија без потреба да се користат скапи катализатори од платина. Бидејќи горивото е течно на собна температура, може да се ракува и складира полесно од водород. Со складирање на хидразин во резервоар полн со двојно врзан јаглерод-кислород карбонил, горивото реагира и формира безбедно цврсто тело наречено хидразон. Со испирање на резервоарот со топла вода, се ослободува течниот хидразин хидрат. Хидразинот има поголема електромоторна сила од 1,56 V во споредба со 1,23 V за водород. Хидразинот се распаѓа во ќелијата за да формира азот и водород кои се поврзуваат со кислород, ослободувајќи вода. Хидразинот се користел во горивни ќелии произведени од Allis-Chalmers Corp., вклучително и некои кои обезбедуваа електрична енергија во вселенските сателити во 1960-тите.
Мешавина од 63% хидразин, 32% хидразин нитрат и 5% вода е стандардно погонско гориво за експериментални артилерии со течно погонско гориво. Мешавината на гориво е една од најпредвидливите и најстабилните, со рамен профил на притисок за време на палењето. Погрешните пожари обично се предизвикани од несоодветно палење. Движењето на обвивката по погрешно палење предизвикува голем меур со поголема површина за палење, а поголемата стапка на производство на гас предизвикува многу висок притисок, понекогаш вклучувајќи и катастрофални дефекти на цевката (т.е. експлозии). Од јануари–јуни 1991 година, Армиската истражувачка лабораторија спровела преглед на програмите за рано натоварени пиштоли со течно гориво за можна релевантност со програмата за електротермички хемиски погон.
Воздухопловните сили на Соединетите Американски Држави (USAF) редовно користат H-70, мешавина од 70% хидразин и 30% вода, во операции со користење на борбен авион F-16 фајтинг фалкон и Локид U-2. Единечниот млазен мотор F-16 користи хидразин за напојување на неговата единица за напојување за итни случаи (EPU), која обезбедува итна електрична и хидраулична енергија во случај на гаснење на пламенот на моторот. EPU се активира автоматски или рачно со пилотска контрола, во случај на губење на хидрауличниот притисок или електричната енергија со цел да обезбеди контроли на летот во итни случаи. Единечниот млазен мотор U-2 користи хидразин за напојување на неговиот систем за итно стартување (ESS), кој обезбедува многу сигурен метод за рестартирање на моторот во лет во случај на застој.
Ракетно гориво мини|Безводен (чист, не во раствор) хидразин се вчитува во вселенската сонда MESSENGER. Техничарот е облечен во безбедносен костим Хидразинот првпат се користел како компонента во ракетно гориво за време на Втората светска војна. Мешавина од 30% по маса со 57% метанол (наречена M-Stoff на германски Луфтвафе) и 13% вода била наречена C-Stoff од Германците. Смесата се користела за напојување на Messerschmitt Me 163B борбен авион на ракетен погон, во кој германскиот T-Stoff се користел како оксидатор.
Хидразинот се користи како ниско-моќен монопропелант за маневрирање на погоните на вселенските летала и се користел за напојување на помошните единици за напојување (APU) на Спејс шатл. Покрај тоа, ракетните мотори со хидразинско гориво со моно-погон често се користат при терминално спуштање на вселенските летала. Таквите мотори биле користени во програмата на Викинг во 1970-тите, како и на Марс од Феникс (мај 2008), Curiosity (август 2012) и Perseverance (февруари 2021 година).
Мешавина од хидразин и црвена испарувана азотна киселина била користена во Советска вселенска програма каде што бил познат како ѓаволски отров поради неговата опасна природа.
Кај сите хидразински моно-погонски мотори, хидразинот се пренесува преку катализатор како што е иридиум метал поддржан од алуминиум со висока површина (алуминиум оксид), што предизвикува негово распаѓање на амонијак, азотен гас и водороден гас според следните реакции:
Првите две реакции се екстремно егзотермни (комората на катализаторот може да достигне 800 °C за неколку милисекунди, ) и тие произведуваат големи количини на топол гас од мал волумен на течност, што го прави хидразин прилично ефикасен погон. погонско гориво со вакуум специфичен импулс од околу 220 секунди. Реакцијата 2 е најегзотермична, но произведува помал број на молекули од реакцијата 1. Реакцијата 3 е ендотермична и го враќа ефектот на реакцијата 2 назад на истиот ефект како реакцијата 1 сама (пониска температура, поголем број на молекули). Структурата на катализаторот влијае на процентот на кој е дисоциран во реакцијата 3; повисока температура е пожелна за ракетни потисници, додека повеќе молекули се пожелни кога реакциите се наменети за производство на поголеми количини гас.
Бидејќи хидразинот е цврст под 2 °C, тој не е погоден како ракетно гориво за општа намена за воени цели. Други варијанти на хидразин кои се користат како ракетно гориво се монометилхидразин, , исто така познат како MMH (точка на топење -52 °C) и несиметричен диметилхидразин , , исто така познат како UDMH (точка на топење -57 °C). Овие деривати се користат во двокомпонентни ракетни горива, често заедно со динитроген тетрооксид, . Мешавина од 50:50 по тежина од хидразин и UDMH се користела во балистичката ракета Титан II и е позната како Aerozine 50. Овие реакции се екстремно егзотермни, и горењето е исто така хиперголично (почнува да гори без никакво надворешно палење).
Постојат тековни напори во воздушната индустрија да се замени хидразин со неговата потенцијална забрана низ Европската унија. Ветувачките алтернативи вклучуваат Комбинации на гориво базирани на азотен оксид, а развојот го водат комерцијалните компании Dawn Aerospace, Impulse Space, и Launcher. Првиот систем базиран на азотен оксид кој некогаш летал во вселената бил од Д-Орбит на нивниот сателитски носач ION Satellite Carrier во 2021 година.
Професионални опасности
Здравствени ефекти Потенцијалните начини на изложување на хидразин вклучуваат дермални, окуларни, вдишување и голтање.
Изложеноста на хидразин може да предизвика иритација на кожата/контактен дерматитис и печење, иритација на очите/носот/грлото, гадење/повраќање, отежнато дишење, пулмонален едем, главоболка, вртоглавица, депресија на централниот нервен систем, летаргија, привремено слепило, напади и кома. Изложеноста може да предизвика и оштетување на органите на црниот дроб, бубрезите и централниот нервен систем. Хидразинот е документиран како силен сензибилизирач на кожата со потенцијал за вкрстена сензибилизација на деривати на хидразин по првичната изложеност. Покрај професионалните употреби разгледани погоре, изложеноста на хидразин е исто така можна во мали количини од чад од тутун.
Официјалното американско упатство за хидразин како канцероген е мешано, но генерално постои препознавање на потенцијалните ефекти кои предизвикуваат рак. Националниот институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH) го наведува како „потенцијален канцероген за работа“. Националната програма за токсикологија (NTP) открива дека „разумно се очекува да биде канцероген за луѓе“. Американската конференција на владини индустриски хигиеничари (ACGIH) го оценува хидразинот како „А3-потврден животински канцероген со непозната важност за луѓето“. Американската агенција за заштита на животната средина (EPA) го оценува како „Б2 - веројатен канцероген за човечкиот организам врз основа на докази од студии на животни“.
Меѓународната агенција за истражување на ракот (IARC) го оценува хидразинот како „2A — веројатно канцероген за луѓето“ со позитивна поврзаност забележана помеѓу изложеноста на хидразин и ракот на белите дробови. Врз основа на кохортни и пресек студии за професионалната изложеност на хидразин, комисија од Националните академии на науките, инженерството и медицината заклучило дека постои сугестивен доказ за поврзаност помеѓу изложеноста на хидразин и ракот на белите дробови, со недоволни докази за поврзаност со рак на други места. Европската комисија на Научниот комитет за професионална изложеност (ограничувања на професионална изложеност SCOEL) го става хидразинот во канцерогена „група Б - генотоксичен канцероген“. Генотоксичниот механизам што комитетот ги навел наводите за реакцијата на хидразин со ендоген формалдехид и формирање на ДНК-метилирачки агенс.