Амид натрия: получение, свойства и применение
Амид натрия - уникальное вещество с удивительными свойствами. Эта статья раскроет все тайны амида натрия от истории открытия до самых неожиданных способов использования.
История открытия амида натрия
Впервые амид натрия был получен в 1809 году немецким химиком Георгом Штромейером. Он проводил опыты по взаимодействию металлического натрия с аммиаком. В одном из таких опытов Штромейер и обнаружил неизвестное ранее белое кристаллическое вещество, которое впоследствии назвали амидом натрия.
Я с удивлением обнаружил, что в результате реакции образовалось твердое белое вещество, которое еще предстоит изучить,
писал Штромейер в своих заметках.
В течение последующих 50 лет после открытия ученые пытались раскрыть секреты этого странного соединения. Было выяснено, что амид натрия реагирует с водой, имеет восстановительные свойства и хорошо растворим в жидком аммиаке.
Физические и химические свойства
Амид натрия представляет собой белое кристаллическое вещество, которое на воздухе быстро желтеет из-за окисления и разложения. У технического продукта обычно серый цвет из-за примесей железа. Растворяется в жидком аммиаке, плохо - в других растворителях.
- Температура плавления - 210°C
- Температура кипения - 400°C
Амид натрия обладает сильными восстановительными свойствами, используется в органических синтезах в качестве основания. При контакте с водой происходит бурное выделение аммиака:
NaNH2 + H2O → NH3↑ + NaOH
Способы получения амида натрия
Существует несколько основных промышленных методов синтеза амида натрия:
- Реакция металлического натрия с газообразным аммиаком при температуре 350°С
- Реакция гидрида натрия с аммиаком
- Реакция оксида натрия с жидким аммиаком при низких температурах
| Способ получения | Условия реакции |
| 1) Из натрия и аммиака | 350°C |
| 2) Из NaH и NH3 | 350°C |
| 3) Из Na2O и жидкого NH3 | -50°C |
Наиболее удобный и дешевый способ - реакция оксида натрия с жидким аммиаком. Процесс проводят в реакторах из нержавеющей или хромоникелевой стали, снабженных мешалкой и охлаждением для конденсации аммиака.
Применение в органическом синтезе
Благодаря своим восстановительным свойствам амид натрия широко используется в органическом синтезе различных соединений.
Синтез азидов
Амид натрия применяют для получения неорганических и органических азидов по следующей схеме:
NaNH2 + N2O → NaN3 + H2O
Синтез алкинов
Взаимодействие амида натрия с дигалогеналканами позволяет получать алкины. Например, при обработке 1,2-дибромбутана образуется бутин-1:
NaNH2 + Br(CH2)3Br → HC≡C(CH2)2CH3 + 2NaBr
Синтез гетероциклов
Амид натрия используют для синтеза азиридинов, пиридинов и других азотсодержащих гетероциклов. Например, при обработке циклопропенов можно получить производные пиридина:
NaNH2 + (CH2)2 → пиридин
Депротонирование соединений
Амид натрия отщепляет протоны от различных органических кислот и их производных, образуя анионы. Это позволяет проводить дальнейшие синтетические превращения с участием этих анионов.
Примеры таких реакций:
NaNH2 + CH3COCH2COCH3 → Na[CH2COCHCOCH3] + NH3
NaNH2 + C6H5CH=CHCOOH → C6H5CH=CHCOONa + NH3
Реакционная способность и меры предосторожности
При работе с амидом натрия нужно соблюдать осторожность, поскольку это вещество:
- Легко воспламеняется на воздухе
- Бурно реагирует с водой и кислотами
- Является сильным восстановителем, вступает во взрывчатые реакции окисления
Рекомендуется хранить его в инертной атмосфере, вдали от влаги и кислорода. Перед применением пиридина с амидом натрия следует проконсультироваться со специалистом.
Промышленное производство
Благодаря уникальным свойствам амида натрия, он нашел широкое применение в промышленности для получения целого ряда важных химических веществ.
Производство красителей
Амид натрия используют в синтезе различных азокрасителей и индиго. Например, при взаимодействии с нитробензолом образуется важный краситель - анилиновый черный:
NaNH2 + C6H5NO2 → анилиновый черный
Производство цианидов
Промышленный способ получения токсичных цианидов металлов основан на реакции амида натрия с углекислым газом:
NaNH2 + CO2 → NaCN + H2O
Затем цианид натрия вступает в реакцию с солями металлов, образуя цианиды.
Производство гидразина
Гидразин и его производные широко используются как компоненты ракетных топлив. Промышленные методы синтеза гидразина основаны на реакциях амида натрия с различными соединениями.
Требования к хранению
Из-за высокой химической активности и взрывоопасных свойств, к хранению амида натрия предъявляются жесткие требования:
- Герметичные емкости из инертных материалов
- Инертная атмосфера (азот)
- Защита от влаги и кислорода
- Температура хранения не выше +25°С
Необходимо регулярно проверять емкости с амидом натрия на предмет разгерметизации или изменения цвета вещества, что может указывать на опасное разложение.
Утилизация
В случае если амид натрия пришел в негодность (пожелтел, подвергся увлажнению, был загрязнен), его нельзя выбрасывать на свалку из-за опасности самовоспламенения.
Рекомендован безопасный метод обезвреживания - постепенное растворение в этаноле или ином органическом растворителе с последующей утилизацией раствора.
Токсичность и влияние на здоровье
Несмотря на широкое применение, амид натрия является довольно токсичным веществом. Основные пути негативного воздействия на организм:
- Вдыхание пыли или паров
- Контакт с кожей и слизистыми
- Попадание внутрь при приеме пищи и курении в рабочей зоне
Острая токсичность
При вдыхании высоких концентраций паров амида натрия развивается отек легких. Попадание на кожу вызывает химические ожоги и дерматиты. При попадании внутрь наблюдаются симптомы поражения ЖКТ.
Хроническая токсичность
Длительный контакт с амидом натрия, даже в небольших количествах, может привести к нарушениям со стороны центральной нервной системы, печени и почек.
Нормы и меры защиты
В промышленности установлены жесткие нормативы содержания амида натрия в воздухе рабочей зоны - не более 0,5 мг/м3. Для защиты персонала используют изолирующие костюмы, противогазы и перчатки.
Экологические аспекты
Амид натрия относится к 1 классу опасности для водных объектов. Попадание его в почву или водоемы приводит к закислению среды и гибели растений и животных.
Нормативы ПДК
Для предотвращения экологического ущерба введены следующие нормативы ПДК амида натрия:
- В воде водоемов - до 0,5 мг/л
- В атмосферном воздухе - до 0,03 мг/м3
- В почве - до 2 мг/кг
Очистка сточных вод
Для очистки сточных вод от амида натрия применяются окислительные методы с использованием гипохлорита натрия и других окислителей.