Was ist Natriumazid?
Natriumazid ist eine bei Raumtemperatur weiße, kristalline, pulverförmige Substanz mit der Summenformel NaN3. Es hat ein Molekulargewicht von 65,01, ein spezifisches Gewicht von 1,85, einen Siedepunkt von etwa 300 °C und einen Schmelzpunkt von 275 °C.
Eigenschaften von Natriumazid
Natriumazid ist gut löslich in Wasser und flüssigem Ammoniak, jedoch unlöslich in Ethanol und Ether.
Es besteht Explosionsgefahr, wenn es mit Metallen in Berührung kommt, daher wird empfohlen, beim Wiegen Spatel aus Kunststoff zu verwenden.
Natriumazid wird Gefahrstoff und giftiger Stoff eingestuft.
Das Einatmen oder die orale Aufnahme von Natriumazid kann Symptome wie Schwindel, Atembeschwerden und Krämpfe hervorrufen. Beim Umgang mit Natriumazid muss darauf geachtet werden, dass Feuer, Explosionen und Exposition vermieden werden.
Anwendungen von Natriumazid
Für Natriumazid gibt es fünf Hauptverwendungen:
- Einführung von Azidgruppen
Natriumazid ist ein Salz, das aus einem Azidion und einem Natriumion besteht. Die nukleophilen Eigenschaften der Azid-Ionen können daher genutzt werden, um Azidgruppen in organische Verbindungen einzuführen. Weist eine organische Verbindung beispielsweise eine nützliche Abgangsgruppe auf, erfolgt die Sn2-Reaktion durch einen nukleophilen Angriff des Azid-Ions, wobei eine Azidgruppe mit sterischer Inversion eingeführt wird. Es ist bekannt, dass die Azidgruppe in Gegenwart von Kupferkatalysatoren Cycloadditionsreaktionen mit Alkinen eingehen kann. Diese Reaktion ist äußerst nützlich, um funktionelle Moleküle wie fluoreszierende Gruppen an organische Verbindungen zu binden, was die Azidgruppe zu einer der wichtigsten funktionellen Gruppen in der organischen Chemie macht. - Einführung von Aminogruppen
Die oben erwähnte Azidgruppe lässt sich leicht in eine andere wichtige Kan-Dampf-Gruppe, die Aminogruppe, umwandeln. Nach der Einführung einer Azidgruppe kann beispielsweise eine Palladium-katalysierte katalytische Wasserstoffreduktion die Azidgruppe in eine Aminogruppe umwandeln, begleitet von der Desorption von Stickstoff (N2). Im Falle von Carbonsäureaziden werden beim Erhitzen durch die Curtius-Umlagerung Isocyanate gebildet, die zu Aminogruppen hydrolysiert werden können. - Stickstoffgasgenerator
Natriumazid wird auch als Rohstoff für Sprengstoffe verwendet. Früher wurde es als Stickstoffgasgenerator in den Airbags auf der Fahrerseite von Kraftfahrzeugen verwendet, wobei die große Hitze genutzt wurde, die bei der Detonation von Sprengstoffen, z. B. bei einem Zusammenstoß, entsteht. Der Stoff, der beim Recycling und anderen Prozessen austritt, reagiert jedoch mit Säuren zu giftigem Azidwasserstoff und wird nun durch Alternativen ersetzt. - Konservierungsmittel
Natriumazid wird manchmal in kommerziellen Antikörpern als Konservierungsmittel eingesetzt. Dies hilft, das Bakterienwachstum zu hemmen. Natriumazid hemmt jedoch die Aktivität des Enzyms Meerrettichperoxidase (HRP) und wird daher nicht in HRP-markierten Antikörpern verwendet. - Messung des gelösten Sauerstoffs (DO)
Eine Methode zur Messung des gelösten Sauerstoffs (DO) in Wasser ist die Winkler-Methode. Bei dieser Methode reagiert der gelöste Sauerstoff mit Manganhydroxid (II), das durch alkalische Behandlung einer Mangan(II)-sulfatlösung gewonnen wird, um einen braunen Niederschlag, Mangansäure (H2MnO3), zu bilden. Bei dieser Methode besteht die Gefahr, dass die Nitrit-Ionen im Wasser mit dem DO-Wert reagieren, was eine korrekte Messung unmöglich macht. Die Reaktion zwischen Nitrit-Ionen und DO kann jedoch durch Zugabe von Natriumazid zur Probe unterdrückt werden.
Reaktivität von Natriumazid
Natriumazid ist thermodynamisch instabil und zerfällt bei Temperaturen oberhalb seines Schmelzpunktes in Natrium und Stickstoff. Dies wurde, wie bereits erwähnt, in der Vergangenheit in Airbags verwendet.
Natriumazid reagiert auch mit Säuren unter Bildung von Azidwasserstoff (HN3), der giftig und explosiv ist.
Natriumazid ist nicht nur giftig, sondern kann auch zu Gefäßerweiterungen und Bronchitis führen, so dass Vorsicht geboten ist.
Herstellungsverfahren für Natriumazid
Industriell wird Natriumazid nach dem so genannten Wislicenus-Verfahren hergestellt. Dabei handelt es sich um ein Produktionsverfahren, bei dem flüssiges Ammonium mit Distickstoffoxid (N2O) über Natriumamid (NaNH2) reagiert.