Acido idrazoico: sintesi, reazioni

L’acido idrazoico HN₃ il cui nome I.U.P.A.C. è triazoturo di idrogeno è detto anche acido azotidrico, azoturo di idrogeno o acido nitridrico.
L’acido idrazoico è un acido debole con una costante di equilibrio K_a pari a 2.8 ∙ 10^-5 che si presenta come un liquido solubile in acqua, alcali, alcol ed etere altamente volatile con una struttura lineare.

E’ molto tossico, ha un odore pungente e i suoi vapori possono causare violente emicranie.

Sintesi

Non viene venduto tal quale ma può essere sintetizzato dalla reazione tra un azoturo come l’azoturo di sodio o di bario azide e un acido forte come l’acido solforico:
2 NaN₃ + H₂SO₄ → 2 HN₃ + Na₂SO₄

La sintesi a partire dall’azoturo di bario è tuttavia preferita in quanto si ha la precipitazione del solfato di bario che può essere eliminato per filtrazione con l’ottenimento di una soluzione di acido idrazoico:

Ba(N₃)₂ + H₂SO₄ → 2 HN₃ + BaSO₄↓

Si precisa che gli azoturi come l’azoturo di sodio vengono spesso denominati come sodio azide dalla derivazione anglosassone.

L’acido idrazoico può essere ottenuto facendo reagire l’acido nitroso con l’idrazina secondo la reazione:

HNO₂ + N₂H₄ → HN₃ + 2 H₂O

L’acido idrazoico può decomporsi in modo esplosivo a seguito di riscaldamento o shock meccanico in azoto e idrogeno secondo la reazione:

2 HN₃ → H₂ + 3 N₂     ΔH = – 528.4 kJ/mol

Pertanto le soluzioni di acido idrazoico con una concentrazione maggiore del 20% devono essere maneggiate con cura.

Reazioni

L’acido idrazoico è un forte ossidante infatti per la semireazione di riduzione:

HN₃ + 3 H⁺ + 2 e^– → N₂ + NH₄⁺ il potenziale normale di riduzione è pari a + 1.96 V.

L’acido idrazoico, come l’acido nitrico è in grado di dar luogo alla dissoluzione di molti metalli come zinco, manganese, rame e ferro senza produzione di idrogeno gassoso. Ad esempio:

Cu + 3 HN₃ + H⁺ → Cu(N₃)₂ + NH₄⁺ + N₂

In presenza di forti agenti ossidanti, tuttavia, l’acido idrazoico agisce da riducente secondo la semireazione di riduzione

2 HN₃ + 2 e^– →  2 H⁺ + 3 N₂ il cui potenziale di riduzione è + 3.09 V.

Se l’acido idrazoico viene fatto reagire con acidi forti dà luogo alla formazione di sali esplosivi che contengono lo ione H₂N=N=N⁺ ed esempio:

HN₃ + HSbCl₆ → H₂N=N=N⁺ + [SbCl₆]^–

L’acido idrazoico viene tra l’altro utilizzato per ottenere azoturi come quello di magnesio o di antimonio che idrolizzano in soluzione acquosa

I suoi sali  contenenti metalli pesanti come piombo, cadmio e mercurio detonano per riscaldamento o a seguito di shock meccanico mentre i sali dei metalli alcalini, ad eccezione del cesio, e dei metalli alcalino-terrosi, stante il maggior carattere ionico non danno luogo a reazioni esplosive.

L’azoturo di sodio, ad esempio, si decompone solo alla temperatura di 300°C secondo la reazione:

2 NaN₃ → 2 Na + 3 N₂

e costituisce un metodo per ottenere i metalli allo stato puro.