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Stickstoffwasserstoffsäure

Darstellung: Stickstoffwasserstoffsäure, HN3, lässt sich durch Umsetzung von Hydrazin mit salpetriger Säure, HNO2, darstellen:

N2H4+ HNO2 HN3+ H2O

Einfacher gelingt die Synthese der freien Säure aus ihrem Natriumsalz (Natriumazid, NaN3) durch Destillation mit verdünnter Schwefelsäure und anschließendem Entwässern des Destillats. Natriumazid ist durch Überleiten von Distickstoffoxid, N2O, (Lachgas) über Natriumamid, NaNH2, bei 190 °C zugänglich:

N2O+ NaNH2 NaN3+ H2O

Stickstoffwasserstoffsäure ist eine farblose, stark endotherme Flüssigkeit (Siedepunkt: 35,7 °C) von durchdringendem Geruch. Gasförmiges HN3 ist sehr giftig.

Die Strukturen der Säure und des Azid-Anions, N3, lassen sich annähernd mit Hilfe mesomerer Grenzformeln beschreiben:

Abb.1
Stickstoffwasserstoffsäure, HN3
Abb.2
Azidion, N3

Stickstoffwasserstoffsäure ist eine schwache Säure (vergleichbar der Essigsäure).

Ihre Salze, die Azide, ähneln in ihrem Löslichkeitsverhalten den Chloriden. Silberazid, AgN3, Quecksilber(I)-azid, Hg2(N3)2, oder Blei(II)-azid, Pb(N3)2, sind wie die analogen Chloride in Wasser schwer löslich. Wie das Chlorid-Ion kann auch das Azid-Ion in Metallkomplexen als Ligand fungieren. Auf Grund dieser Übereinstimmungen zählt das Azid-Ion zu den Pseudohalogenid-Ionen.

Besondere Beachtung erfordert die Eigenschaft der Stickstoffwasserstoffsäure, bei Erhitzen oder Schlag explosionsartig in Stickstoff und Wasserstoff zu zerfallen, wobei gleichzeitig große Wärmemengen frei werden ( ΔH= -528 kJmol-1):

2HN3 2N2+ 3H2

Auch die kovalent aufgebauten Schwermetallazide, wie z.B. Blei-, Cadmium-, Quecksilber- oder Silberazid, detonieren bei stärkerem Erhitzen, vor allem aber auf Schlag sehr heftig.

Verwendung: Bleiazid, Pb(N3)2, dient in der Sprengtechnik als Initialzünder.

Die salzartig aufgebauten Alkali- und Erdalkaliazide geben dagegen bei Erhitzen in kontrollierbarer Reaktion Stickstoff ab. So wird diese Zersetzung sowohl zur Reindarstellung von Alkalimetallen als auch von Stickstoff genutzt:

2NaN3 Na+ N2

Stickstoffwasserstoffsäure ist ein starkes Oxidationsmittel. Metalle, wie Zink, Eisen, Kupfer, Mangan, lösen sich darin ohne Wasserstoff-Entwicklung:

Zn+ 3HN3 Zn(N3)2+ N2+ NH3