Hydroxylamin

Strukturformel
Allgemeines
Name	Hydroxylamin
Andere Namen	Oxyammoniak
Summenformel	H3NO (Hydroxylamin) H3NO·HCl (Hydroxylamin·Hydrochlorid)
CAS-Nummer	7803-49-8 (Hydroxylamin) 5470-11-1 (Hydroxylamin·Hydrochlorid)
PubChem	787
Kurzbeschreibung	hygroskopische, geruch- und farblose Plättchen oder Nadeln[1]
Eigenschaften
Molare Masse	33,03 g·mol−1 (Hydroxylamin)
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,22 g·cm−3 (14 °C)[2][3]
Schmelzpunkt	33 °C (Hydroxylamin)[2][3] 151 °C (Hydroxylamin·Hydrochlorid)[4] 159 °C (Hydroxylamin·Hydrochlorid) (Zersetzung)[3]
Siedepunkt	58 °C (29 mbar)[2]
Dampfdruck	1,9 hPa (20 °C)[2]
pKs-Wert	8,20 (NH3OH+/NH2OH) 13,70 (NH2OH/NHOH-)[5]
Löslichkeit	löslich in Wasser (560 g/l für Hydroxylamin)[6] und Ethanol[1] sehr gut löslich in Wasser[3], löslich in Methanol[3] unlöslich in Benzol und Chloroform[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [7] Gefahr H- und P-Sätze H: 200-290-351-312-302-373-335-315-318-317-400 EUH: keine EUH-Sätze P: 501-​280-​305+351+338-​273 [8] EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [7] Explosions- gefährlich Gesundheits- schädlich Umwelt- gefährlich (E) (Xn) (N) R- und S-Sätze R: 2-21/22-37/38-40-41-43-48/22-50 S: (2)-26-36/37/39-61
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Hydroxylamin ist eine farblose, kristalline anorganische chemische Verbindung, die erstmals von Cornelis Adriaan Lobry van Troostenburg de Bruyn synthetisiert wurde.

Synthese

Hydroxylamin wird durch Reduktion höherer Oxidationsstufen des Stickstoffs (NO, NO₂⁻, NO₃⁻) mit Wasserstoff, Schwefliger Säure oder elektrischem Strom hergestellt. Hydroxylamin wird technisch durch Einleiten eines Gemisches aus Stickstoffmonoxid und Wasserstoff in eine schwefelsaure Suspension eines Katalysators (Palladium oder Platin) auf Aktivkohle hergestellt, die Ausbeute beträgt bei dieser Methode 90 %.

$\mathrm{2\,NO + 3\,H_2 \rightarrow 2\,NH_2OH}$

Eine andere technische Methode ist das Einleiten von Schwefeldioxid in eine Lösung von Ammoniumnitrit in Schwefelsäure bei 0 bis 5 °C. Hierbei einsteht zuerst Diammoniumhydroxylaminbis(sulfonat) N(SO₃NH₄)₂OH, welches sich bei 100 °C durch Wasser langsam in Hydroxylamin und Hydrogensulfat spaltet. Auch bei dieser Methode beträgt die Ausbeute etwa 90 %.

Eine weitere technische Methode ist die Reduktion von Salpetersäure mit elektrischem Strom, wobei hierzu eine Lösung von Salpetersäure in 50%iger Schwefelsäure verwendet wird.

$\mathrm{HNO_3 + 6\,H^+ + 6\,e^- \rightarrow NH_2OH + 2\,H_2O}$

Reaktionsverhalten

Unter Luftausschluss ist Hydroxylamin einige Wochen haltbar. Als wässrige Lösung ist es unter Luftausschluss ziemlich stabil. Bei Anwesenheit von Luftsauerstoff zersetzt sich Hydroxylamin sowohl als Reinstoff wie auch als Lösung sehr schnell, oberhalb von 70 °C erfolgt die Zersetzung explosionsartig.^[2]

$\mathrm{3\,NH_2OH \rightarrow NH_3 + N_2 + 3\,H_2O}$

Wegen seiner Instabilität wird Hydroxylamin meist in seine Salze (beispielsweise Hydroxylaminhydrochlorid, Hydroxylammoniumsulfat) umgewandelt.

Die vergleichsweise hohen Schmelz- und Siedetemperaturen von Hydroxylamin lassen sich zum einen durch H-Brückenbildung, andererseits durch die teilweise Tautomerisierung zum Aminoxid, welches ionische Ladungen trägt, erklären. Außerdem wirkt Hydroxylamin leicht als Ampholyt.

Mutagene Wirkung

Hydroxylamin wandelt Cytosin durch Hydrolyse zu Uracil um. Uracil paart aber im Gegensatz zu Cytosin mit Adenin, weswegen sich das Basenpaar C-G nach zwei Replikationen zu T-A umwandelt. Da Uracil jedoch in der DNA nicht vorkommt, werden solche Fehler leicht erkannt und korrigiert.

Verwendung

Der größte Teil des industriell hergestellten Hydroxylamins wird mit Aldehyden oder Ketonen zu Oximen umgesetzt. 97 % der Weltjahresproduktion von Hydroxylamin wird zur Gewinnung von Cyclohexanonoxim aus Cyclohexanon verwendet, das über Caprolactam in Perlon umgewandelt wird. Siehe hierzu den Artikel zur Beckmann-Umlagerung.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c} Helmut Sitzmann, in: Roempp Online - Version 3.5, 2009, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
2. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu CAS-Nr. 7803-49-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 16. Juni 2011 (JavaScript erforderlich)
3. ↑ ^{a b c d e} CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90. Auflage, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0, Section 4, Physical Constants of Inorganic Compounds, p. 4-66.
4. ↑ The Merck Index. An Encyclopaedia of Chemicals, Drugs and Biologicals. 14. Auflage, 2006, S. 837, ISBN 978-0-911910-00-1.
5. ↑ "Holleman Wiberg. Lehrbuch der anorganischen Chemie."
6. ↑ Sicherheitsdatenblatt für Hydroxylamin-Hydrochlorid bei Acros http://www.acros.com/Ecommerce/msds.aspx?PrdNr=17036&Country=DE&Language=de, Abgerufen 26. September 2011
7. ↑ ^{a b} Eintrag zu CAS-Nr. 7803-49-8 im European chemical Substances Information System ESIS (ergänzender Eintrag)
8. ↑ Datenblatt Hydroxylamine solution, 50 wt. % in H₂O, 99.999% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 4. April 2011.

Weblinks

• Explosionsunglück bei der Herstellung von Hydroxylamin

Sicherheitsdatenblätter

• International Chemical Safety Card