水素化水素酸

アジ化水素酸（アゾイミドとも呼ばれる）[2]は、化学^式HN3で表される化合物である[ ₃ ^]。室温・常圧では無色で揮発性があり、爆発性の液体である。窒素と水素の化合物であり、したがってプニクトゲン水素化物である。1890年にテオドール・クルティウスによって初めて単離された^{[ 4 ]}。この酸の用途は少ないが、その共役塩基であるアジドイオンは特殊なプロセスで有用である。

アジ化水素酸は、他の鉱酸と同様に水に溶けます。希釈されていないアジ化水素酸は、標準生成エンタルピー（液体、298 K）が +264 kJ/mol で、非常に爆発性があります [ 5 ]。[ ^{6 ]希釈すると、}気体および水溶液（10% 未満）は安全に調製できますが、すぐに使用する必要があります。沸点が低いため、アジ化水素酸は蒸発および凝縮によって濃縮され、爆発しない希釈溶液が容器または反応器のヘッドスペースで爆発する可能性のある液滴を形成することがあります。^{[ 7 ] [ 8 ]}  

この酸は通常、アジ化ナトリウムなどのアジド塩を酸性化することによって生成されます。通常、水溶液中のアジ化ナトリウムには、アジド塩と平衡状態にある微量のアジ化水素酸が含まれていますが、より強い酸を加えることで、溶液中の主要な物質をアジ化水素酸に変換することができます。純粋な酸は、分留によって、不快な臭いのある非常に爆発性の高い無色の液体として得られます。^{[ 2 ]}

NaN₃ + HCl → _{HN₃ +} NaCl

また、アジ化バリウム溶液を希硫酸で処理し、不溶性の硫酸バリウムを濾過することによって、その水溶液を調製することもできる。^{[ 9 ]}

これはもともと、水性ヒドラジンと亜硝酸の反応によって合成されたものである。

N₂H₄ + _HNO₂ → _HN₃ + _2H₂O​​_​​

ヒドラジニウムカチオン[ N2H5 ] ⁺の場合_、この反応は次のように表されます_。

[ N ₂ H ₅ ] ⁺ + HNO ₂ → HN ₃ + H ₂ O + [ H ₃ O] ⁺

過酸化水素、塩化ニトロシルク、トリクロラミン、硝酸などの他の酸化剤も、ヒドラジンからアジ化水素酸を生成するために使用できます。^{[ 10 ]}

アジ化水素酸は亜硝酸と反応する。

HN ₃ + HNO ₂ → N ₂ O + N ₂ + H ₂ O

この反応は、窒素が4つの異なる酸化状態にある化合物が関与するという点で珍しい。^{[ 11 ]}

水素化水素酸はその性質においてハロゲン酸と類似点があり、水に溶けにくい鉛、銀、水銀(I)塩を形成します。金属塩はすべて無水物として結晶化し、加熱すると分解して純粋な金属の残留物を残します。^{[ 2 ]}弱酸です (p Ka = 4.75。^{[ 6 ]} )。その重金属塩は爆発性があり、アルキルヨウ化物と容易に反応します。より重いアルカリ金属(リチウム_を除く) またはアルカリ土類金属のアジドは爆発性はありませんが、加熱するとより制御された方法で分解し、分光的に純粋なN ₂ガスを放出します。^{[ 12 ]}アジ化水素酸溶液は、水素を放出し塩を形成することで多くの金属（亜鉛、鉄など）を溶解します。 ^{[ 13 ]}これらはアジド（以前はアゾイミドまたはヒドラゾ酸塩とも呼ばれていました）と呼ばれます。 

アジ化水素酸は、アルデヒド、ケトン、カルボン酸などのカルボニル誘導体と反応して、窒素を脱離させ、アミンまたはアミドを生成することがある。これはシュミット反応またはシュミット転位と呼ばれる。

最も強い酸に溶解すると、アミノジアゾニウムイオン_[ H2N = N=N] ⁺ ⇌ [ H2N −N≡N] ⁺_を含む爆発性塩が生成されます。例：^{[ 12 ]}

HN=N=N + H [ SbCl ₆ ] → [ H ₂ N=N=N] ⁺ [ SbCl ₆ ] ⁻

イオン[ H2N ₌ N=N] ⁺_はジアゾメタンH2C =N ⁺ =N−^と等電子である。

衝撃、摩擦、火花などによって引き起こされるアジ化水素酸の分解により、窒素と水素が生成される。

2 HN ₃ → H ₂ + 3 N ₂

アジ化水素酸は、十分なエネルギーがあれば単分子分解を起こす。

HN ₃ → NH + N ₂

最もエネルギーの低い経路では、NHが三重項状態で生成され、スピン禁制反応となります。これは、レーザー光解離研究により、基底電子状態の特定の振動エネルギー量に対する反応速度が決定されている数少ない反応の1つです。^{[ 14 ]}さらに、これらの単分子反応速度は理論的に解析されており、実験値と計算値は妥当な一致を示しています。^{[ 15 ]}

アジ化水素酸は揮発性で毒性が非常に高く、シアン化水素と同程度の毒性を持つ。刺激臭があり、蒸気を吸入すると激しい頭痛を引き起こすことがある。この化合物は蓄積性のない毒物として作用する。毒性はアジドイオンの作用によって発現し、シアン化物と同様にシトクロムcオキシダーゼ阻害と生体内での一酸化窒素生成を引き起こし、低血圧、心筋および呼吸不全、代謝性アシドーシスにつながる。^{[ 16 ]}

医薬品中間体であり、人工甘味料として有望な2-フロニトリルは、ベンゼン溶液中で過塩素酸マグネシウムの存在下、フルフラールをアジ化水素酸（ HN ₃）と過塩素酸（HClO ₄ ）の混合物で35 ℃で処理することにより、高収率で調製された。 ^{[ 17 ] [ 18 ]} 

全気相ヨウ素レーザー（AGIL）は、気体状のアジ化水素酸と塩素を混合して励起状態の塩化窒素を生成し、それを用いてヨウ素をレーザー発振させる。これにより、COILレーザーに必要な液体化学反応を回避できる。

• ウィキメディア・コモンズにあるアジ化水素関連のメディア
• OSHA: アジ化水素酸(2008年4月4日アーカイブ、Wayback Machineにて保存)