Dérivés d'ammoniac
L'hydrazine et l'hydroxylamine sont deux des dérivés les plus importants de l'ammoniac.
Hydrazine
L'hydrazine, N 2 H 4, est une molécule dans laquelle un atome d'hydrogène dans NH 3 est remplacé par un groupe ―NH 2. Le composé pur est un liquide incolore qui dégage une légère odeur semblable à celle de l'ammoniac. À bien des égards, elle ressemble à l'eau dans ses propriétés physiques. Il a un point de fusion de 2 ° C (35,6 ° F), un point d'ébullition de 113,5 ° C (236,3 ° F), une constante diélectrique élevée (51,7 à 25 ° C [77 ° F]) et une densité de 1 gramme par cm3. Comme pour l'eau et l'ammoniac, la principale force intermoléculaire est la liaison hydrogène.
L'hydrazine est mieux préparée par le procédé Raschig, qui implique la réaction d'une solution aqueuse d'ammoniac alcalin avec de l'hypochlorite de sodium (NaOCl). 2NH 3 + NaOCl → N 2 H 4 + NaCl + H 2 O Cette réaction est connue pour se produire en deux étapes principales. L'ammoniac réagit rapidement et quantitativement avec l'ion hypochlorite, OCl -, pour produire de la chloramine, NH 2 Cl, qui réagit davantage avec plus d'ammoniac et de base pour produire de l'hydrazine. NH 3 + OCl - → NH 2 Cl + OH -
NH 2 Cl + NH 3 + NaOH → N 2 H 4 + NaCl + H 2 O Dans ce processus, il y a une réaction néfaste qui se produit entre l'hydrazine et la chloramine et qui semble être catalysée par des ions de métaux lourds tels que Cu 2+. De la gélatine est ajoutée à ce processus pour piéger ces ions métalliques et supprimer la réaction secondaire. N 2 H 4 + 2NH 2 Cl → 2NH 4 Cl + N 2 Lorsque l'hydrazine est ajoutée à l'eau, deux sels d'hydrazinium différents sont obtenus. Les sels de N 2 H 5 + peuvent être isolés, mais les sels de N 2 H 6 2+ sont normalement largement hydrolysés. N 2 H 4 + H 2 O ⇌ N 2 H 5 + + OH -
N 2 H 5 + + H 2 O ⇌ N 2 H 6 2+ + OH -
L'hydrazine brûle en oxygène pour produire de l'azote gazeux et de l'eau, avec libération d'une quantité substantielle d'énergie sous forme de chaleur. N 2 H 4 + O 2 → N 2 + 2 H 2 O + chaleur En conséquence, la principale utilisation non commerciale de ce composé (et de ses dérivés méthyliques) est comme carburant de fusée. L'hydrazine et ses dérivés ont été utilisés comme carburants dans les missiles guidés, les vaisseaux spatiaux (y compris les navettes spatiales) et les lanceurs spatiaux. Par exemple, le module lunaire du programme Apollo a été ralenti pour l'atterrissage et lancé depuis la Lune, par l'oxydation d'un mélange 1: 1 de méthylhydrazine, H 3 CNHNH 2 et de 1,1-diméthylhydrazine, (H 3 C) 2 NNH 2, avec tétroxyde de diazote liquide, N 2 O 4. Trois tonnes du mélange de méthylhydrazine étaient nécessaires pour l'atterrissage sur la Lune, et environ une tonne était nécessaire pour le lancement depuis la surface lunaire. Les principales utilisations commerciales de l'hydrazine sont comme agent gonflant (pour faire des trous dans le caoutchouc mousse), comme agent réducteur, dans la synthèse de produits chimiques agricoles et médicinaux, comme algicides, fongicides et insecticides, et comme régulateurs de croissance des plantes.
