Гидразин гидрат: использование и свойства

Гидразин гидрат - удивительное вещество, которое находит широкое применение в промышленности, медицине и даже космонавтике. Давайте подробно разберемся в его свойствах и сферах использования.

История открытия и получения гидразина гидрата

Впервые соединение, содержащее фрагмент гидразиновой группы -NH-NH-, было получено в 1845 году русским химиком Николаем Зининым при восстановлении азобензола. Он назвал это вещество гидразобензолом. Однако выделить чистый гидразин удалось только спустя почти 50 лет - в 1894 году это сделал француз Лобр де Брюн.

Существует несколько методов получения гидразина гидрата:

• Взаимодействие гипохлорита натрия с аммиаком при 160°C и давлении 2,5-3 МПа;
• Окисление мочевины гипохлоритом натрия при 100°C;
• Обработка хлорамина аммиаком с использованием клеевых добавок (до 80% выхода).

Физико-химические свойства

По химическому строению гидразин гидрат представляет собой простейший представитель гидразинов с молекулярной формулой N₂H₄•H₂O. Это водный раствор гидразина с массовой долей 64-65%. Основные физические константы этого вещества представлены в таблице:

Гидразин гидрат смешивается с водой, спиртами, аммиаком в любых пропорциях. Плохо растворяется в неполярных растворителях. Является сильным восстановителем, легко окисляется кислородом воздуха.

Гидразин гидрат обладает рядом ценных свойств:

• Хорошая растворимость солей щелочных металлов, особенно иодидов;
• Возможность получения металлических покрытий восстановлением;
• Энергетическая емкость и использование в качестве ракетного топлива.

В то же время этот реактив обладает высокой токсичностью, взрыво- и пожароопасностью, требует осторожного обращения.

Применение в промышленности

Гидразин гидрат находит обширное применение: в органическом синтезе, производстве пластмасс, резины, инсектицидов, взрывчатых веществ, в качестве компонента ракетного топлива, для получения чистых металлов из оксидов и солей, очистки промышленных газов от CO2.

Остановимся подробнее на некоторых ключевых направлениях использования.

Благодаря своим восстановительным свойствам, гидразин гидрат позволяет получать чистые металлы из оксидов и солей. Это более экономичный метод по сравнению с электролизом. Таким способом можно производить медь, никель, благородные металлы.

Гидразин гидрат применение находит в производстве порохов и взрывчатых веществ. Например, жидкая смесь гидразина с нитратом аммония образует взрывчатое вещество под названием "астролит".

Наиболее известная область использования - ракетостроение. Гидразин гидрат широко применяют как компонент ракетного топлива вместе с различными окислителями. Он обеспечивает высокие энергетические характеристики и удобен при создании двигательных установок космических аппаратов.

Гидразин гидрат широко используется в фармацевтической промышленности для синтеза лекарственных препаратов. Так, на его основе производят противоопухолевые средства для лечения рака легкого, молочной железы, желудка.

Механизм действия в медицине

Гидразин-сульфат используется для лечения онкологических заболеваний, поскольку подавляет фермент лактатдегидрогеназу. Это препятствует превращению молочной кислоты в глюкозу в опухолевых клетках. В результате они лишаются источника энергии и питания.

Побочные эффекты

К сожалению, терапия гидразин-сульфатом имеет массу побочных эффектов, таких как тошнота, рвота, потеря аппетита, периферические нейропатии. Это ограничивает длительность курса лечения.

Гидразин гидрат в сельском хозяйстве

Производные гидразина также нашли применение в сельском хозяйстве в качестве регуляторов роста растений. Например, гидразид малеиновой кислоты стимулирует корнеобразование и рост проростков.

Требования по хранению

Из-за высокой токсичности и взрывоопасности к хранению гидразин гидрат предъявляются особые требования. Его размещают в специальных складах, оборудованных принудительной вентиляцией. Температурный режим должен быть не выше 30°С. Необходимо исключить контакт с источниками тепла и открытого огня.

Гидразин гидрат класс опасности

Согласно ГОСТ 12.1.007-76 гидразин гидрат относится к 1 классу опасности как чрезвычайно токсичное вещество. Предельно допустимая концентрация паров в воздухе рабочей зоны составляет всего 0,1 мг/м3.

Состав и маркировка

В промышленности выпускают несколько марок гидразина гидрата в зависимости от концентрации основного вещества: Гидразин гидрат технический (50-70%), гидразин гидрат чистый (95-97%), гидразин гидрат химически чистый (99%).

Помимо основного компонента, в составе могут присутствовать примеси солей аммония, а также в небольших количествах - соединения железа, меди, никеля.

Упаковка и маркировка

Реактив поставляется в стеклянных или полимерных бутылях вместимостью от 0,1 до 5 литров. Тара должна иметь герметично завинчивающиеся крышки из коррозионно-стойких материалов.

Маркировка включает химическое название вещества, его формулу, концентрацию, дату изготовления. Обязательно нанесение предупредительных знаков опасности.

Транспортировка и хранение

Перевозка осуществляется в изотермических цистернах, автоцистернах и специальных контейнерах, исключающих контакт с воздухом и влагой. Категорически запрещено совместное транспортирование с окислителями и горючими материалами.

Хранят в отдельном изолированном складе при температуре не выше 30°C. Необходимо исключить попадание прямых солнечных лучей и контакт с нагревательными приборами.

Требования к персоналу

К работе с гидразином гидратом допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медосмотр и инструктаж. Периодически проводится повторное обучение правилам безопасности.

Средства индивидуальной защиты

При работе с гидразином гидратом обязательно использование средств индивидуальной защиты:

• Противогаз или респиратор для защиты органов дыхания;
• Защитные очки для глаз;
• Перчатки из бутилкаучука;
• Фартук и специальная одежда (комбинезон).

Помещения для работы с реактивом должны быть оборудованы общеобменной и местной вытяжной вентиляцией для предотвращения накопления паров гидразина. Воздух рабочей зоны контролируется газоанализаторами.

Первая помощь при отравлениях

В случае попадания гидразина гидрата в желудок необходимо срочно промыть его большим количеством воды. После этого ввести адсорбенты (активированный уголь, кремнийорганические гели) и слабительные средства для ускорения выведения вещества из организма.

При попадании на кожу или слизистые оболочки - обильно промыть водой и 1-2% раствором питьевой соды в течение не менее 15 минут.

Действия при разливе или россыпи

В случае пролива гидразина гидрата необходимо собрать его чистыми совками в сухие емкости. Загрязненные поверхности промываются большим количеством воды или щелочных растворов с последующей нейтрализацией.

При возгорании пролива или россыпи тушение производится только водой. Применение других средств недопустимо!

Методы утилизации

Утилизация отработанных растворов гидразина гидрата производится путем обработки гипохлоритом натрия в присутствии катализаторов (оксиды кобальта или меди). Образующийся азот удаляется в атмосферу, а солевые отходы захораниваются.