Synthese von Stickstoffwasserstoffsäure

Stickstoffwasserstoffsäure ist ein nützliches Reagenz. Das in ihr enthaltene Azidion (N₃^-) ist das stärkste Reduktionsmittel und kann sogar Caesiumionen zu elementarem Caesium reduzieren. Dies geschieht, indem man das Hydroxid des zu reduzierenden Metalls mit der Stickstoffwasserstoffsäure zum entsprechenden Azid umsetzt, eindampft und das trockene Azid - evtl. unter Schutzgas - weiter erhitzt. Dabei wird das Azidion zu Stickstoff oxidiert, zurück bleibt das reine Metall. Vor einer Herstellung von Schwermetall-, Erdalkalimetallaziden und Lithiumazid wird jedoch eindringlich gewarnt!
Aber auch in der organischen Chemie kann Stickstoffwasserstoffsäure vielseitig gebraucht werden, z.B. zur Herstellung von Nitrilen, Aminen und Amiden (Schmidt-Reaktion: Carbonylverbindungen reagieren mit Stickstoffwasserstoffsäure säurekatalysiert zu Säureamiden).

Geräte:

Erlenmeyerkolben 100 ml, Tropftrichter 100 ml, Eisbad, Thermometer, Bürette

Chemikalien:

Natriumazid (N, T+)


Schwefelsäure 30% (C)


Toluen (F, Xn)


Eis

Wasser

Eisen(II)-sulfid
Natronlauge 0,1 mol/l (Xi)


Iod (N, Xn)


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Entstehende Stickstoffwasserstoffsäure ist sehr giftig, explosionsgefährlich und umweltgefährdend! Kontakt mit Schwermetallen ausschließen!

Die toluenische Lösung der Stickstoffwasserstoffsäure ist sehr giftig, leichtentzündlich und umweltgefährdend. Zwar ist sie in der Konzentration, die erreicht wird, nicht explosiv, aufgrund des hohen Dampfdrucks der Stickstoffwasserstoffsäure sollte sie aber dennoch als Explosivstoff gehandhabt werden! Behälter nicht fallen lassen, schütteln oder hart aufsetzen!


Durchführung:

Abzug!

Der Erlenmeyerkolben wird mit 7 ml Wasser und 7 g Natriumazid beschickt und das Gemisch gut durchgerührt. Nun überschichtet man mit 40 ml Toluen und stellt den Erlenmeyerkolben ins Eisbad. Sobald sich das Gemisch auf 0°C abgekühlt hat, gibt man über den Tropftrichter tropfenweise insgesamt 30 ml 30%ige Schwefelsäure hinzu. Hierbei wird der Erlenmeyerkolben stetig leicht geschwenkt. Anschließend wird die organische Phase im Scheidetrichter abgetrennt. Nun werden 3 ml der Lösung mit 30 ml Wasser geschüttelt und mit 0,1-molarer Natronlauge titriert. Die toluenische Stickstoffwasserstoffsäure wird gut verschlossen an einem kühlen, dunklen Ort aufbewahrt.

Entsorgung:

Reste von Toluen werden zu den organischen Lösemittelabfällen gegeben. Azide werden mit einer Spatelspitze Eisensulfid und mit Iod bis zum Aufhören der Stickstoffentwicklung versetzt.

Erklärung:

Schwefelsäure macht aus dem Natriumazid Stickstoffwasserstoffsäure frei, die sich im Toluen löst:

2 NaN₃ + H₂SO₄ ---> Na₂SO₄ + 2 HN₃

Bilder:


Zugabe der Schwefelsäure


Toluenische Stickstoffwasserstoffsäure