N2H4 là gì? Tính chất vật lý, hoá học và ứng dụng

Hydrazine (N2H4) là một hợp chất hóa học quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Mặc dù khá phổ biến trong sản xuất, nhiều người vẫn chưa thực sự hiểu rõ về chất này. Hydrazine sở hữu những đặc tính vật lý và hóa học độc đáo, cùng với đó là vô số ứng dụng thiết thực trong đời sống. Để tìm hiểu sâu hơn về hợp chất thú vị này, bạn đọc hãy cùng tham khảo bài viết chi tiết dưới đây của LabVIETCHEM nhé. 

1. Hydrazine là gì?

Hydrazine (N2H4), một chất lỏng trong suốt, không màu và có mùi khai đặc trưng, không chỉ được tìm thấy với lượng nhỏ trong một số loài thực vật mà còn được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Bên cạnh khả năng loại bỏ hiệu quả oxy tự do trong các thiết bị nồi hơi, hydrazine còn là một thành phần quan trọng trong nhiên liệu tên lửa, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp vũ trụ.

Tìm hiểu về N2H4 

2. Các tính chất đặc trưng của Hydrazine - N2H4

Do sở hữu những đặc tính vật lý và hóa học đặc trưng, việc sử dụng hydrazine một cách an toàn và hiệu quả đòi hỏi người dùng phải có kiến thức chuyên sâu về hợp chất này. Dưới đây, LabVIETCHEM sẽ trình bày chi tiết các đặc điểm nổi bật của hydrazine để bạn đọc có cái nhìn toàn diện hơn.

2.1 Tính chất vật lý

Chất có dạng chất lỏng mùi khai, sử dụng nhiều trong các nguyên liệu điều chế thiết bị công nghiệp. Điểm nóng chảy của Hydrazine là 1℃ (274 độ K, 34 °F), cùng các đặc điểm sau:

Trạng thái: Dạng lỏng, không màu, trong suốt.

Mùi: Khai, tương tự amoniac.

Điểm nóng chảy: -1℃ (274 K, 34 °F).

Điểm sôi: 114 ℃ (387 K; 237 °F).

Mật độ: 1.032 g/cm³ (ở 21℃), nặng hơn nước.

Áp suất hơi: 72,8 ℃.

Khối lượng mol: 32,04376 g/mol.

Tính dễ cháy: Điểm bắt lửa thấp (52 ℃).

Độ hòa tan: Tan tốt trong ethanol, nước, tạo dung dịch kiềm.

2.2 Tính chất hoá học 

N2H4 (Hydrazine) là hợp chất lỏng vô cơ không màu, dễ cháy. Tính chất khử oxy mạnh của chất này sẽ xảy ra các phản ứng hóa học khác nhau rất đặc biệt:

• Phản ứng với oxy: Tạo nitơ và nước, giúp cải thiện hoạt động của lò hơi và tuabin: N2H4 + O2 → N2 + 2 H2O
• Khi đun nóng (205°C): Phân hủy thành amoniac, tăng pH và giảm ăn mòn axit: N2H4 + 2H2O → NH3 + O2
• Phản ứng với hematit (Fe2O3): Tạo lớp magnetit (Fe3O4) chống ăn mòn:
  N2H4 + 6 Fe2O3 → 4 Fe3O4 + N2 + H2O
• Phản ứng với kim loại như bạch kim đen, niken, iridium: Thủy phân tạo NH3, H2, N2, có nguy cơ cháy nổ.
• Dễ phân hủy: Khi đun nóng hoặc tiếp xúc với tia cực tím, tạo NH3, hydro và nitơ.

Tinh chất hoá học của Hydrazine

3. Các phương pháp điều chế Hydrazine - N2H4

Hiện nay có nhiều phương pháp điều chế ra Hydrazine khác nhau được các nhà nghiên cứu vận dụng. Mỗi quy trình sẽ bao gồm nhiều phản ứng trải qua các bước khác nhau.

3.1 Quy trình Olin Raschig

Quy trình Raschig, do nhà hóa học người Đức Friedrich Raschig phát triển, là một phương pháp quan trọng để sản xuất hydrazine. Quy trình này gồm hai giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1: Tạo thành monochloramine: Clo phản ứng với dung dịch NaOH trong điều kiện nhiệt độ thấp để tạo thành monochloramine (NH₂Cl). 

Phương trình phản ứng: NaOH + Cl2 → NaOCl + HCl

• Giai đoạn 2: Tổng hợp hydrazine: Monochloramine tiếp tục phản ứng với amonia (NH₃) trong môi trường kiềm và nhiệt độ cao để tạo thành hydrazine (N₂H₄). 

Phương trình phản ứng: NaOH + NH2Cl + NH3 → NH2-NH2.H2O + NaCl.

Hydrazine thu được sau đó được chưng cất để loại bỏ nước và thu được dạng khan, phục vụ cho các ứng dụng trong ngành hàng không, vũ trụ.

3.2 Quy trình Bayer

Phản ứng giữa natri hypochlorite và amoniac tạo thành Hydrazine trong môi trường có aceton. Công thức cụ thể:

NaOCl + 2NH3 + 2CH3COCH3 -> (CH3)2C = N-N=C(CH3)2 + NaCl + 3 H2O

(CH3)2C = N-N=C(CH3)2 + 2 H2O -> 2CH3COCH3 + N2H4

3.3 Quy trình Peroxide

Quá trình tổng hợp hydrazine từ các hợp chất carbonyl (như xeton) có thể diễn ra qua một chuỗi các phản ứng liên tiếp:

• Tạo imine: Xeton phản ứng với amoniac tạo thành imine và nước. Phương trình: R2C=O + NH3 → R2C=NH + H2O
• Oxy hóa imine: Imine bị oxy hóa bởi peroxide hydro tạo thành oxaziridine. Phương trình: R2C=NH + H2O2 → R2C(O)NH + H2O
• Tạo hydrazone: Oxaziridine phản ứng với amoniac tạo thành hydrazone. Phương trình: R2C(O)NH + NH3 → R2C=NNH2 + H2O
• Tạo azine: Hydrazone kết hợp với một phân tử xeton khác tạo thành azine. Phương trình: R₂C=NNH2 + R2C=O → R2C=NN=CR2 + H2O
• Thủy phân azine: Azine bị thủy phân tạo thành hydrazine và xeton. Phương trình: R2C=NN=CR2 + H2O → 2R2C=O + N2H4

3.4 Quy trình Hoffman

Quy trình Hoffman là một phương pháp hiệu quả để sản xuất hydrazine với chi phí hợp lý. Quy trình này bao gồm các bước sau:

• Tạo natri hypochlorite: Clo phản ứng với dung dịch NaOH để tạo thành natri hypochlorite.
• Thêm ure và chất xúc tác: Ure được hòa tan trong nước và thêm vào hỗn hợp phản ứng cùng với một lượng nhỏ chất xúc tác (ví dụ: gelatin) để tăng tốc độ phản ứng.
• Phản ứng tổng hợp hydrazine: Natri hypochlorite phản ứng với ure trong môi trường kiềm và nhiệt độ cao, tạo thành hydrazine, muối và các sản phẩm phụ khác.

Phản ứng tổng thể có thể được biểu diễn như sau:

H2NCONH2 + NaOCl + 2NaCl → N2H4 + NaCl + Na2CO3 + H2O

Quy trình Hoffman chi tiết

4. Ứng dụng của N2H4 trong các lĩnh vực của đời sống

Hydrazine, với tính chất hóa học đặc biệt, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ công nghiệp hóa chất đến hàng không vũ trụ, hydrazine đóng vai trò quan trọng trong:

• Sản xuất hóa chất: Là nguyên liệu để tạo ra các chất khí, natri azit và nhiều hợp chất hữu cơ, vô cơ khác.
• Ngành dược phẩm: Được sử dụng làm tiền chất cho việc điều chế thuốc và các chế phẩm hóa học.
• Công nghiệp hàng không vũ trụ: Là thành phần quan trọng trong nhiên liệu tên lửa và các hệ thống đẩy.
• Nông nghiệp: Được ứng dụng trong sản xuất thuốc trừ sâu.

Ứng dụng của N2H4 trong các lĩnh vực của đời sống

5. Hydrazine - N2H4 có độc không? Lưu ý và bảo quản

Hydrazine là một hóa chất độc hại, tiềm ẩn nhiều nguy hiểm đối với sức khỏe con người nếu không được bảo quản và sử dụng đúng cách. Khi tiếp xúc với hydrazine, bạn có thể gặp phải các vấn đề sau:

• Tiếp xúc với da: Gây bỏng, kích ứng da và làm rụng lông.
• Tiếp xúc với mắt: Gây bỏng giác mạc, mờ mắt tạm thời và tổn thương mắt nghiêm trọng.
• Nuốt phải: Gây tổn thương đường hô hấp, suy giảm chức năng gan, thận và hệ thần kinh.

Bên cạnh đó, hydrazine còn là chất dễ cháy và nổ. Để đảm bảo an toàn, cần tuân thủ các quy tắc sau:

- Không để cho N2H4 tiếp xúc với bột kim loại, vật liệu hữu cơ, oxy.

- Không để hóa chất đụng vào cơ thể mà không mang đồ bảo hộ.

- Bảo quản hóa chất trong dụng cụ phù hợp và có ghi thông tin rõ ràng.

Cách bảo quản Hydrazine

6. Địa chỉ mua Hydrazine - N2H4 uy tín, chính hãng?

Hydrazine, một hợp chất hóa học độc đáo, có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là hàng không vũ trụ. Nếu bạn đang tìm kiếm nguồn cung cấp hydrazine chất lượng cao, LabVIETCHEM là một lựa chọn đáng tin cậy. Công ty cung cấp hydrazine chính hãng và sẵn sàng tư vấn chi tiết về sản phẩm, từ đặc tính kỹ thuật đến phương thức vận chuyển, giúp bạn lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng. Qua bài viết này, chúng ta đã cùng tìm hiểu về hydrazine, một chất hóa học độc đáo với nhiều ứng dụng đa dạng trong sản xuất và đời sống.