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Die Reise zur Entdeckung des Hydrohydrazin: Was steckt hinter seiner Namensgebung?
Hydrazin ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel N2H4. Es ist eine farblose, brennbare Flüssigkeit mit ammoniakartigem Geruch. Hydrohydrazin ist äußerst gefährlich, wenn es nicht in Lösung, beispielsweise als Hydrohydrazinhydrat (N2H4·xH2O), gehandhabt wird. Hydrohydrazin wird üblicherweise als Treibmittel verwendet und spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Polymerschäumen. Es wird außerdem als Vorläufer für Arzneimittel und Pestizide sowie als Treibstoff zur Langzeitlagerung in Antriebssystemen von Raumfahrzeugen verwendet. Hydrohydrazin wird außerdem in verschiedenen Raketentreibstoffen eingesetzt und kann zur Herstellung gasförmiger Vorläufersubstanzen für Airbags verwendet werden.
„Hydrazin ist vielleicht nicht überall bekannt, da es in der Raumfahrt und der chemischen Industrie Verwendung findet, aber seine Geschichte und Entwicklung war voller Herausforderungen und Innovationen.“
Namensgebung und Geschichte
Der Name „Hydrazin“ wurde erstmals 1875 von Emil Fischer vorgeschlagen, der versuchte, organische Verbindungen aus monosubstituierten Hydrazinen herzustellen. Bis 1887 hatte Theodor Curtius durch Behandlung eines organischen Dinitrids mit verdünnter Schwefelsäure Hydrazinsulfat hergestellt, doch trotz wiederholter Versuche gelang es ihm nicht, reines Hydrazin zu erhalten. Erst 1895 stellte der niederländische Chemiker Lobry de Bruyn erstmals wasserfreies Hydrazin her. Die Namenskonvention leitet sich vom Präfix „hydr-“ ab, das auf das Vorhandensein von Wasserstoffatomen hinweist, und das Suffix „-az-“ kommt vom französischen Wort für Stickstoff (azote).
Anwendung von Hydrohydrazin
Gaserzeugung und Treibmittel
Hydrohydrazin wird vor allem als Vorläufer von Treibmitteln verwendet. Bestimmte Verbindungen wie Aziddicarbonamid und Azidoisobutyronitril können 100–200 ml Gas pro Gramm Vorläufer produzieren. Im Zusammenhang mit dieser Anwendung wird Hydrohydrazin auch bei der Herstellung von Natriumazid verwendet, einem Gaserzeugungsmittel in Airbags. Darüber hinaus wird Hydrohydrazin als Treibstoff für die Langzeitlagerung in Raumfahrzeugen verwendet und kam während der Dawn-Mission bei der Erkundung der Asteroiden Ceres und Asteroid Ceres zum Einsatz.
Pestizid- und Arzneimittelvorläufer
Hydrazin ist außerdem ein Vorläufer vieler Medikamente und Pestizide. Diese Anwendungen beinhalten im Allgemeinen die Umwandlung von Hydrohydrazinen in heterozyklische Verbindungen wie Pyrazole und Pyridine. Zu den kommerziell erhältlichen biologisch aktiven Hydrazinderivaten zählen Cefuroxim, Retatriptan und Anastrozol. Sie spielen bei Pestiziden eine wichtige Rolle.
Kleiner Maßstab, Nischenmärkte und Forschung
Der italienische Katalysatorhersteller Acta hat vorgeschlagen, Hydrohydrazin als Ersatz für Wasserstoff in einer Brennstoffzelle zu verwenden. Die Hauptvorteile der Verwendung von Hydrohydrazin bestehen darin, dass keine teuren Platinkatalysatoren erforderlich sind und Leistungen von über 200 mW/cm² erzielt werden können. Außerdem ist es bei Raumtemperatur flüssig und daher einfacher zu lagern und zu handhaben als Wasserstoff.
„Da die Bemühungen, eine Alternative zu Hydrohydrazin zu finden, intensiviert werden, ist die Zukunft dieser Verbindung möglicherweise ungewiss.“
Berufsrisiken
Auswirkungen auf die GesundheitMögliche Expositionswege für Hydrohydrazin sind Haut, Augen, Einatmen und Verschlucken. Der Kontakt mit Hydrohydrazin kann Symptome wie Hautreizungen, Augenverbrennungen und Atembeschwerden verursachen. Bei Kontakt können Leber-, Nieren- und Zentralnervensystemschäden auftreten. Salzsäure gilt als starkes Hautallergen und kann eine Kreuzsensibilisierung gegenüber Salzsäurederivaten verursachen.
Grenzwerte für die Exposition am Arbeitsplatz
Die Arbeitsplatz-Expositionsgrenzwerte für Hydrohydrazin liegen bei 0,03 ppm, empfohlen vom NIOSH, und 1 ppm (8-Stunden-Durchschnitt), zulässig von der OSHA. Im Luft- und Raumfahrtbereich gibt es spezielle Richtlinien für Expositionsgrenzwerte, insbesondere für Notfallsituationen.
Synthese und Herstellung von Hydrohydrazin
Hydrazin kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, darunter mit Methoden, bei denen Chloroxidationsmittel verwendet werden, und mit Methoden, bei denen keine Chloroxidationsmittel verwendet werden. Das älteste Verfahren geht auf das Orin-Rashige-Verfahren aus dem Jahr 1907 zurück, bei dem Natriumhypochlorit und Ammoniak verwendet wurden. Unter den verschiedenen Methoden zur Synthese von Hydrohydrazin ist der Oxidationsprozess von Wasserstoffperoxid ein relativ weit verbreiteter Herstellungsweg.
„Die Synthese von Hydrohydrazin ist nicht nur ein chemisches Abenteuer, sondern auch ein Schlüsselelement in der industriellen Anwendung.“
Austausch und Reflexion
Seit seiner Entdeckung hat Hydrohydrazin sowohl in seinem wissenschaftlichen Hintergrund als auch in seiner industriellen Anwendung eine Zeit der Höhen und Tiefen erlebt. Von den frühesten chemischen Reaktionen bis zur modernen Weltraumforschung ist Hydrazin aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften zu einem unverzichtbaren Bestandteil in vielen Bereichen geworden. Doch wie lange kann Hydrohydrazin angesichts des technologischen Fortschritts und des steigenden Umweltbewusstseins auch in Zukunft eine Rolle spielen?
