Nitrato de hidrazina de níquel
| Nitrato de hidrazina de níquel Alerta sobre risco à saúde | |
|---|---|
| |
| Nome IUPAC | Nitrato de tris(hidrazina)níquel (II) |
| Outros nomes | Nitrato de hidrazina-níquel, Nitrato de tri-hidrazina níquel |
| Identificadores | |
| Número CAS | |
| Propriedades | |
| Fórmula molecular | [Ni(N2H4)3](NO₃)₂ |
| Termoquímica | |
| Entalpia padrão de formação ΔfH |
??? kJ/mol |
| Riscos associados | |
| MSDS | Explosivo, tóxico |
| Compostos relacionados | |
| Outros catiões/cátions | Nitrato de níquel |
| Página de dados suplementares | |
| Estrutura e propriedades | n, εr, etc. |
| Dados termodinâmicos | Phase behaviour Solid, liquid, gas |
| Dados espectrais | UV, IV, RMN, EM |
| Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde. | |
Nitrato de hidrazina de níquel, mais conhecido pela sigla NHN (fórmula química: [Ni(N2H4)3](NO3)2) é um composto de coordenação muito energético com propriedades explosivas que o colocam entre um explosivo primário e um secundário.[1]
Preparação[editar | editar código-fonte]
A preparação [2] do nitrato de hidrazina de níquel é realizada combinando nitrato de níquel com uma solução diluída de hidrato de hidrazina (64%) em água. É importante manter a solução aquecida a 65 °C. o correspondente a 0,1% em massa do sistema total em dextrina pode ser adicionada para aumentar a densidade aparente de 0,9 mg/cm3 para 1,2 mg/cm3 e facilitar a reação.[3]
A reação química de obtenção deste composto é:
:
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NHN produzido com sucesso é um pó de cor violácea com textura de talco quando seco. O nitrato de hidrazina de níquel produzido sem sucesso formará grãos duros que precisam ser esmagados e, em seguida, mantêm uma consistência de grãos de areia. Este último é o resultado da mistura com uma temperatura mais baixa e usando álcool em vez de água como solução de mistura.
Molhar o NHN enxaguado com álcool e, em seguida, proceder a secagem a vácuo é o método preferido para acelerar o processo de secagem do NHN.
Estrutura[editar | editar código-fonte]
O NHN é um complexo de coordenação de estrutura polimérica na qual as moléculas de hidrazina (N2H4) atuam como um ligante bidentado usando os dois pares de elétrons não-ligantes dos dois nitrogênios atuando como ligantes-ponte entre os átomos de níquel, os quais são hexacoordenados, formando uma cadeia polimérica catiônica [Ni2+(H2N—NH2)3Ni2+(H2N—NH2)3]n, com os íons nitrato como contra-íons.[4]
Propriedades[editar | editar código-fonte]
O NHN é um sólido de cor lilás pouco solúvel em água. É térmica e hidroliticamente estável, facilmente preparado a partir de matérias-primas disponíveis. Seu líquido de preparação pode ser usado repetidamente, o que significa que não há poluição das águas residuais na fabricação industrial. O NHN não é sensível ao impacto, à fricção ou à carga eletrostática, mas é mais sensível à chama. Está demonstrado que o NHN é adequado como substituto da azida de chumbo como carga intermediária em detonadores comerciais.
O nitrato de hidrazina-níquel é um potencial explosivo primário que mostra boa resistência ao impacto, enquanto ainda é facilmente detonado por uma chama. Isso significa que o sal complexo pode ser mais seguro para manipular do que outros explosivis primários.
A sensibilidade ao impacto (o valor de altura de queda do martelo no qual a amostra possui 50% de chance de detonação) é de 84 cm. É resistente ao atrito até 10 N, resistente à descarga eletrostática, mas é sensível à chama e explode em contato com um fio aquecido ao rubro.
Outra vantagem, pequenas quantidades do composto não precisam de confinamento para detonar. O nitrato de hidrazina-níquel mostra excelente potência inicial para um primário. A velocidade de detonação 7 km/s. [5]
Tabela 1. Propriedades Gerais e Estruturais do Nitrato de hidrazina de níquel[1][editar | editar código-fonte]
| Fórmula molecular | Ni(N2H4)3(NO3)2 |
| Massa molecular | 278.69 |
| Cor | Púrpura/Violeta claro |
| Densidade dos cristais (g/cm3) | 2.1 |
| Média do tamanho das partículas (μm) | 13 |
| Conteúdo de níquel (%) | 21.16 (21.06) a |
| Conteúdo de hidrazina (%) | 34.46 (34.45) a |
| Conteúdo de nitrato (%) | 44.47 (44.49) a |
| Conteúdo de nitrogênio na esfera de coordenação (%) | 30.25 (30.14) a |
| FTIR peaks, (cm−1) | 3238, 1630 (NH2); 1356,1321 (-NO3) |
| Conteúdo de mistura (a 333 K por 10 min) (%) | 0.34 |
| Média de massa molecular dos produtos de combustão | 27.35 |
| porcentagem de Ni (l) condensável | 18 |
| Razão oxigênio-combustível | 0.8571 |
| Balanço de oxigênio % | -5.74 |
a - Valores teorizados
Tabela 2. Propriedades comparativas de nitrato de hidrazina de níquel e azoteto de chumbo[1][editar | editar código-fonte]
| Propriedades | Nitrato de hidrazina de níquel a | Azoteto de chumbo b |
|---|---|---|
| Densidade (g/cm3) | 2.12 | 4.38 |
| Balanço de oxigênio (%) | – 5.74 c | – 5.50 |
| Calor de combustão (kJ/kg) | 5225 | 2635 |
| Calor de formação (kJ/mol) | – 449 | 469 |
| Calor de explosão (kJ/kg) | 4390 | 1610 |
| Início da decomposição (K) | 505.7 | 463 |
| Pico de decomposição (K) | 506.5 | 618 |
| Sensbilidade à fricção (kgf) | 1.6 | 0.02 |
| Sensibilidade ao impacto (cm, 400 g wt, 20 mg amostra, 50% explosão) | 21 b | 10.5 |
| Sensibilidade ESD (J) | 0.02 b | 0.003 |
| Vol. de gases de detonação (ml/g) | 884 c | 308 |
| Temperatura de detonação (K) | 2342 c | 5600 |
| Pressão de detonação (GPa) | 20.8 c (1.7 g/cm3) | 16.1 (3.0 g/cm3) |
| Velocidade de detonação (m/s) | 7000 b (1.7 g/cm3) | 4630 (3.0 g/cm3) |
a Valores experimentais, b valores na literatura, and c valores teorizados
Detonação[editar | editar código-fonte]
O nitrato de hidrazina-níquel precisa de confinamento para fazer corretamente a deflagração para a transição de detonação. Tubo de aço fino 5/16 "OD, 0.273" ID, parede de 0.020 "é suficiente para que isso ocorra.
A reação de decomposição é:
[Ni(N2H4)3](NO3)2(s) → Ni(s) + 5N2(g) + 6H2O(g)
Segurança[editar | editar código-fonte]
Como um explosivo primário, o NHN é um explosivo relativamente seguro para trabalhar por ter muito menos sensibilidade ao choque e à fricção do que outros explosivos primários, tais como o azoteto de chumbo (Pb(N3)2). Por conter níquel e hidrazina na composição, o NHN é considerado altamente tóxico, potencialmente cancerígeno.
Referências
- ↑ a b c Hariharanath, B.; Chandrabhanu, K. S.; Rajendran, A. G.; Ravindran, M.; Kartha, C. B. (2006). «Detonator using Nickel Hydrazine Nitrate as Primary Explosive». Defence Science Journal. 56 (3): 383–9. doi:10.14429/dsj.56.1904
- ↑ Chhabra, J.S; Talawar, M.B; Makashir, P.S; Asthana, S.N; Singh, Haridwar (2003). «Synthesis, characterization and thermal studies of (Ni/Co) metal salts of hydrazine: Potential initiatory compounds». Journal of Hazardous Materials. 99 (3): 225–39. PMID 12758009. doi:10.1016/S0304-3894(02)00247-9
- ↑ «NOPR: Studies on nickel hydrazinium nitrate (NHN) and bis-(5-nitro-2H tetrazolato-N2)tetraamino cobalt(III) perchlorate (BNCP): Potential lead-free advanced primary explosives». Nopr.niscair.res.in. Consultado em 31 de março de 2017
- ↑ https://www.researchgate.net/figure/287974750_fig1_Fig-1-1D-energetic-MOFs-of-nickel-hydrazine-perchlorate-left-and-nickel
- ↑ https://sites.google.com/site/ecpreparation/nickel-hydrazinium-nitrate