Химия и Химики № 4 2014. Азиды (натрия, свинца, серебра)

Азид натрия - получение и разложение

Есть два основных способа получения азида натрия. Первый - через амид натрия. При реакции металлического натрия и аммиака образуется амид натрия. Далее над нагретым амидом пропускают закись азота - образуется азид натрия.

2Na + 2NH₃ = 2NaNH₂ + H₂
NaNH₂ + N₂O = NaN₃ + H₂O

Даже если металлический натрий - не проблема, для домашних условий такой способ подходит плохо, т.к. описанный синтез чреват опасностью взрыва.

Второй способ основан на реакции гидразина и азотистой кислоты.

N₂H₄ + HNO₂ = HN₃ + 2H₂O

Однако непосредственно такую реакцию не применяют на практике, поскольку азотистая кислота реагирует с азидоводородной. В результате HN₃ образуется, но конечный выход продукта мал. Поэтому вместо азотистой кислоты используют ее эфиры со спиртами - изоамилнитрит, бутилнитрит, этилнитрит. Ниже описан синтез с использованием бутилнитрита.

Бутилнитрит образуется при реакции бутанола с азотистой кислотой при охлаждении. Азотистая кислота, в свою очередь, образуется при реакции соляной кислоты и нитрита натрия.

К 30мл крепкой (около 30%) соляной кислоты добавил 30мл бутилового спирта, поставил колбу охлаждаться. После того, как содержимое охладилось примерно до 5 градусов в три приёма (промежутки между каждым примерно 5 минут), влил в колбу 26 грамм технического нитрита натрия в 100 мл воды. Всплывшую жёлтую жидкость (бутилнитрит) отделил на делительной воронке, тщательно промыл водой (без соды), воды потратил 2л, проверил индикатором - кислотность в норме.

Взял ещё одну колбу, насыпал в неё 8 грамм гидроксида натрия, налил 70мл 95% спирта, заткнул горлышко ватой. Закрывать пробкой ни в коем случае не следует, это опасно! Если в процессе нагревания пробку выбьет (из-за избыточного давления) спирт со щёлочью резко вскипит, произойдет выброс содержимого колбы (у меня так один раз спиртовой раствор щёлочи в глаза попал, к счастью, легко отделался).

По мере нагревания содержимое колбы перемешивал до полного растворения щёлочи. Когда щёлочь растворилась, оставил остывать.

В ещё одну колбу насыпал 20 грамм гидроксида натрия и 26 грамм гидразин сульфата. Добавил 10мл воды. Гидразин-сульфат (который был над слоем щёлочи) смочился, но до щёлочи вода не дошла. Добавил ещё 10мл воды. Реакция пошла, смесь начала вскипать, но скоро "успокоилась". Оставил её на полчаса (каждые десять минут перемешивал).

Потом влил в смесь полученный спиртовой раствор щёлочи. Дал отстояться 5 минут (до выпадения основного количества осадка), потом раствор профильтровал через воронку, в которую был вставлен маленький и распушённый кусочек ваты.

Потом в отфильтрованный раствор влил бутилнитрит. Сразу началось разогревание. Поставил колбу в миску с ледяной водой. Не помогло, вскоре в колбе закипел бутилнитрит. Минут через пять кипение почти прекратилось. Тогда я закрыл колбу пробкой со шлифом и оставил (примерно на 16 часов), отфильтровал осадок на бумажном фильтре. Промыл 100мл 95% спирта. Оставил сушиться. Через час терпение у меня кончилось, и я стал брать по крупинке на кончике ножа и вносить в пламя газовой плиты, убедился, это азид! Через сутки азид был уже совершенно сухим. Взвесил его - получилось 4.78 грамма. Насыпал его в пробирку, плотно заткнул ватой. Вынес на улицу.

Чем интересен азид натрия? Во-первых, это исходное вещество для получения азида свинца - известного инициирующего взрывчатого вещества (ИВВ). Во-вторых, при разложении азида натрия образуется металлический натрий - так можно получать натрий. Правда, натрий можно получить и другими способами, а, кроме того, - купить или выменять. Зато аналогичным способом можно получить рубидий и цезий, что гораздо интереснее.

Кроме того, в лабораторных условиях азид натрия (а также калия и бария) может служить для получения небольших количеств очень чистого азота - представьте себе.

Итак, разложение азида натрия. Сначала грел пробирку с азидом на спиртовке, но из-за ветра она всё время гасла. Тогда взял таблетку сухого спирта. Вскоре произошёл громкий "пшик", всё содержимое пробирки вылетело и рассеялось. Если смотреть по кадрам, видно, что перед тем, как содержимое покинуло пробирку, возле её дна появился серебристый блеск. Значит, натрий начал образовываться, но реакция пошла слишком бурно. К тому моменту, как я подошёл к месту испытания, "драгоценного" металла уже не осталось.

На видео показаны три эксперимента, первые два, это испытание влажного азида в пламени горелки, третье, неудачное разложение в пробирке.

Смотреть Видео (19 Мб, .avi )