Hydrazin ist eine Stickstoff-Verbindung mit der Summenformel N₂H₄. Es ist eine farblose, ölige, ammoniakalisch riechende Flüssigkeit. Hydrazin ist giftig, im Tierversuch krebserzeugend (karzinogen) und wirkt hochtoxisch auf Wasserorganismen. Hydrazin wird auch über die Haut resorbiert. Es verbrennt mit einer kaum sichtbaren Flamme. In den Handel kommt es meist als wässrige Lösung oder als Monohydrat, jedoch ist auch ein wasserfreies 98%iges Produkt erhältlich.

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Gewinnung und Darstellung

Technisch gibt es mehrere Wege zur Synthese von Hydrazin:

Raschig-Synthese Einwirkenlassen von konzentrierter Ammoniaklösung oder gasförmigem Ammoniak NH₃ auf Natriumhypochlorit.

$\mathrm{NH_3 + OCl^- \longrightarrow NH_2Cl + OH^-}$

Ammoniaklösung und Hypochlorit-Ionen reagieren zu Chloramin und Hydroxid-Ionen.

$\mathrm{NH_2Cl + NH_3 + OH^- \longrightarrow N_2H_4 + Cl^- + H_2O}$

Bei hohem Druck und bei einer Temperatur von 400K wird Ammoniak-Gas eingeleitet und es erfolgt die Weiterreatkion zu Hydrazin.

Acetonverfahren Ammoniak oder Harnstoff in Gegenwart von Aceton

Das technisch verstärkt angewandte Verfahren besteht in der Oxidation von Ammoniak mit Wasserstoffperoxid (H₂O₂) in Gegenwart von Butanon (Mol-Verhältnis: 4:2:1 / Temperatur: 50°C / Katalysatoren: Acetamid, Dinatriumhydrogenphosphat).

$\mathrm{2 \ NH_3 + H_2O_2 \longrightarrow N_2H_4 + 2 \ H_2O}$

Ammoniak und Wasserstoffperoxid reagieren zu Hydrazin und Wasser.

Die ansonsten bestehende Problematik der Weiteroxidation von entstandenem Hydrazin zu Stickstoff und Wasser wird vermieden, da Hydrazin mit Butanon ein entsprechendes Ketazin bildet, welches im Vergleich zu Ammoniak nur schwer oxidiert wird.

$\mathrm{2 \ (C_2H_5)CO(CH_3) + N_2H_4 \longrightarrow 2 \ H_2O + (C_2H_5)(CH_3)CNNC(C_2H_5)(CH_3)}$

Hydrazin und Butanon reagieren zu Wasser und Ketazin.

Das erhaltene Ketazin kann durch Hydrolyse leicht wieder in Hydrazin und Butanon überführt werden.

Im Labor durch Einleiten von Chlor in eine 20%ige Harnstofflösung und anschließender Zugabe von 20%iger Natronlauge. Die Ausbeute liegt bei etwa 50%.

$\mathrm{CO(NH_2)_2 + Cl_2 + 4 \ NaOH \longrightarrow N_2H_4 + Na_2CO_3 + 2 \ NaCl}$

Harnstoff, Chlor und Natriumhydroxidlösung reagieren zu Hydrazin, Natriumcarbonat und Natriumchlorid.

Eigenschaften

Hydrazin weist eine dynamische Viskosität von 0,9·10^-3 Pa·s auf.

Reines Hydrazin kann beim Erhitzen explosionsartig zu Ammoniak und Stickstoff disproportionieren.

3 N₂H₄(l) → 4 NH₃(g) + N₂(g)

Konzentrierte Lösungen sind in Verbindung mit anderen Oxidationsmitteln hoch explosiv, teilweise hypergol, weshalb im Handel nur verdünnte Hydrazin-Lösungen erhältlich sind. Hydrazin kann außerdem katalytisch zersetzt werden, und erzeugt dabei heißes Gas.

Hydrazin hat eine Technische Richtkonzentration von 0,13 mg·m⁻³.

Verwendung

Aufgrund seiner hoch reaktiven Eigenschaften verwendet man Hydrazin vor allem als Raketentreibstoff, der mit dem Oxidatoren Distickstofftetroxid und Salpetersäure eine hypergolische Treibstoffkombination bildet. Auch wird Hydrazin allein in Korrekturtriebwerken verwendet, wo es katalytisch zersetzt wird. Der Stoff wird ebenfalls in Luftfahrzeugen wie der F-16 als Brennstoff für ein Notenergieaggregat mitgeführt.^[2] Hydrazin dient zur elektrochemischen Stromerzeugung in Sekundärzellen. Ferner werden verdünnte Lösungen auch als Reagenzien im Labor sowie zur Konditionierung von Kesselspeisewasser in Dampfkraftwerken mit Betriebsdrücken über 125 bar und bei Schiffsrümpfen als Korrosionsinhibitoren (bspw. Levoxin^® von Lanxess Leverkusen) verwendet. Des Weiteren wurde Hydrazin in Alkalischen Brennstoffzellen vor allem in der Raumfahrt, U-Booten und anderer Militärtechnik verwendet. Ausserdem wird Hydrazin eingesetzt Metallsalze zu reduzieren, dabei kann auch Wasserstoff frei werden.

Einzelnachweise

↑ ^a ^b ^c ESIS-European chemical Substances Information System
↑ General Flugsicherheit in der Bundeswehr (Hrsg.): Hilfe bei Flugunfällen (Auflage 2004, PDF 2,8 MB). Auflage 2005: S. 10.

Siehe auch

1,1-Dimethylhydrazin (UDMH)
Monomethylhydrazin (MMH)

Kategorien: Giftiger Stoff | Umweltgefährlicher Stoff | Hydrazin

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