Hydraziniumsulfat

Hydraziniumsulfat ist ein Salz des Hydrazins und der Schwefelsäure. Der farblose Stoff ist ein Zwischenprodukt bei der Reindarstellung von Hydrazin.

Gewinnung und Darstellung

Durch die Reaktion von Schwefelsäure mit Hydrazin

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

oder Hydrazinhydrat

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

lässt sich das Sulfat darstellen.

Im Labormaßstab lässt sich das N₂H₆SO₄ durch die Reaktion einer Harnstofflösung mit basifizierter NaOCl-Lösung und anschließender Ansäuerung mit Schwefelsäure darstellen:

$\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{⟶}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$

Bei einer weiteren Laborsynthese wird eine Hydraziniumazidlösung mit Schwefelsäure umgesetzt, wobei das schwer lösliche Hydraziniumsulfat ausfällt.

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{N}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{H}{\mathrm{N}}_{\mathrm{3}}$

Eigenschaften

Hydrazinsulfat bildet farblose Kristalle. Es ist in kaltem Wasser wesentlich schlechter löslich als in heißem, was bei der Laborsynthese von Hydrazin (N₂H₄) ausgenutzt wird, indem man das Hydrazin zur Reinigung als Sulfat auskristallisieren lässt und anschließend noch einmal umkristallisiert, um im weiteren Verlauf wieder das Hydrazin(hydrat) freizusetzen.

Das Salz kristallisiert in einem orthorhombischen Kristallgitter mit der Vorlage:Raumgruppe. In der festen Phase wurde eine N₂H₆²⁺SO₄²⁻-Struktur nachgewiesen, die wegen einer wesentlich höheren Gitterenergie gegenüber einer N₂H₅⁺HSO₄⁻-Struktur bevorzugt ist. In wässriger Lösung erfolgt wegen des sehr niedrigen zweiten K_B2-Wertes des Hydrazins eine sofortige Gleichgewichtseinstellung zu N₂H₅⁺- und HSO₄⁻-Ionen.

Bei 254 °C schmilzt das N₂H₆SO₄, wobei es schon bei einer Temperatur von etwa 250 °C beginnt, sich zu zersetzen. Beim Glühen des reinen Produkts bleibt kein Rückstand, was als Reinheitstest von Hydrazinsulfat benutzt werden kann.

Verwendung

Das Sulfat findet als Reduktionsmittel Verwendung in der Mineralanalyse und es dient als Trennungsreagenz bei der Herstellung von Polonium. Darüber hinaus benutzt man es zur Synthese von Aziden und Hydrazinhydrat.

Hydraziniumsulfat dient in der Dünnschichtchromatographie als Sprühreagenz zum Nachweis von Piperonal und Vanillin. Dazu werden 90 mL gesättigte wässrige Hydraziniumsulfat-Lösung mit 10 mL 4 mol/L Salzsäure versetzt. Nach dem Aufsprühen dieser Lösung und anschließendem Bedampfen mit Ammoniak erfolgt die Auswertung im UV-Licht.

Sicherheitshinweise

Hydraziniumsulfat stellt ein kräftiges Reduktionsmittel dar und sollte daher nicht mit Oxidationsmitteln in Kontakt gebracht werden. Beim Menschen zeigten sich bei einer Gabe von 201 mg/kg Körpergewicht über einen Zeitraum von acht Tagen Schläfrigkeit, Übelkeit und Parästhesie. Es ist die Gefahr der Sensibilisierung bei Hautkontakt möglich. Darüber hinaus ist Hydraziniumsulfat beim Menschen wahrscheinlich krebserzeugend.