Interested Article - Тетраоксид диазота
susan
- 2020-08-29
- 1
Тетраоксид диазота (азотный тетраоксид, АТ, «амил» ) — вещество с формулой N 2 O 4 , преобладающее в жидкости, полученной охлаждением диоксида азота ниже точки кипения. Это теоретически бесцветная, но на практике окрашенная в жёлто-коричневый цвет (обусловленный примесью мономерного диоксида азота) летучая ядовитая жидкость с едким запахом. Температура кипения при атмосферном давлении +21,15 °C, кристаллизации — −11 °C. В кристаллическом виде при температурах ниже −12 °C бесцветен.
Свойства
В жидкой и газообразной фазах тетраоксид азота находится в равновесии с диоксидом азота :
при нагревании полностью диссоциирует до диоксида азота . Состав смеси зависит от температуры и давления. С увеличением температуры равновесие смещается в сторону диоксида азота, при этом сжиженный N 2 O 4 окрашивается в бурый цвет, обусловленный окраской NO 2 . Практически полностью диссоциирует при 140 °C. При увеличении давления при постоянной температуре степень диссоциации N 2 O 4 уменьшается.
Так, равновесная концентрация NO 2 при температуре кристаллизации (−11.2 °C) в жидкой фазе составляет 0,01 %, при температуре кипения (21,15 °C) в жидкой фазе — 0,1 %, в парах — 15,9 %, при 135 °C — 99 %.
Чистый кристаллический N 2 O 4 бесцветен, при загрязнении следами влаги окрашен в бледно-зелёный цвет, существует две аллотропных модификации — нестабильная моноклинная и стабильная кубическая.
Реагирует с водой с образованием смеси азотной и азотистой кислот:
Сильный окислитель , крайне токсичен и коррозивен . Смеси с органическими веществами взрывоопасны.
Получение
Образовавшийся NO 2 при t = −8 °C переходит в жидкое состояние с образованием N 2 O 4 .
Применение
Окислитель
В. П. Глушко в 1930 году предложил использовать N 2 O 4 в качестве окислителя ракетного топлива.
С тех пор N 2 O 4 широко применяется в ракетной технике в качестве высококипящего (некриогенного) окислителя ракетного горючего. По степени использования стоит на втором месте после жидкого кислорода.
В ракетных двигателях используется в паре с горючим на основе производных гидразина ( метилгидразином , несимметричным диметилгидразином ), в Вооружённых силах РФ именуется «амил».
На начальном этапе использовался в виде раствора в азотной кислоте из-за высокой температуры перехода в твёрдое состояние. В частности, он использовался на советских и российских РН « Космос », « Протон »; советских « Циклон » (в виде АК-27И ); американских — семейства « Титан »; французских — семейства « Ариан »; в двигательных установках пилотируемых кораблей , спутников , орбитальных и межпланетных станций .
Тетраоксид азота в паре с алкилгидразинами образует самовоспламеняющуюся топливную пару с периодом задержки воспламенения около 0,003 с.
Теплоноситель
Смесь 90 % N 2 O 4 и 10 % моноокиси азота NO получила название нитрин и использовалась как теплоноситель при проектировании передвижной АЭС « Памир-630Д ».
Генеральный конструктор «Памира» В. Б. Нестеренко предложил использовать не традиционные воду или расплавленный натрий, а N 2 O 4 одновременно в качестве теплоносителя и рабочего тела. Это позволило реализовать замкнутый газожидкостный цикл, что давало реактору преимущества в эффективности и компактности.
N 2 O 4 был предложен, так как у него высокая теплопроводность и теплоемкость, и низкая температура испарения.
При повышении температуры жидкий N 2 O 4 переходит в газ и молекула N 2 O 4 распадается сначала на две молекулы NO 2 :
Затем, при дальнейшем повышении температуры, происходит распад NO 2 на NO и O 2 :
Объем газа или его давление резко возрастают.
При охлаждении происходит обратный процесс.
Хранение
N 2 O 4 хранят в резервуарах из легированной стали или алюминия объёмом до 100 м³. Резервуары оборудуют сливно-наливными трубами, предохранительными клапанами, манометрами и уровнемерами . Поскольку интервал жидкого состояния при атмосферном давлении очень узок (262…294,3 К ), резервуары размещают в заглублённых помещениях, где поддерживается температура 268…288 К .
В резервуарах поддерживается избыточное давление в 0,15—0,22 МПа для исключения попадания в окислитель из атмосферы влаги и загрязняющих веществ и для сокращения времени насыщения газами при заправке ампулизированных ракет . Заправленные ракеты также находятся под некоторым избыточным давлением, что исключает кавитацию в турбо-насосном агрегате (ТНА) при работе двигательной установки .
Транспортирование N2O4
Тетраоксид азота транспортируют в специальных цистернах, имеющих изоляцию и систему трубопроводов, в которую в зависимости от температуры окружающего воздуха подают либо тёплую воду, либо охлаждающий раствор.
Транспортируется тетраоксид азота под избыточным давлением 0,1…0,15 МПа . Железнодорожные ЖАЦ-44, ЖКЦ-39 и автомобильные цистерны оборудуют сливно-наливными трубами, предохранительными клапанами , манометрами и уровнемерами . Железнодорожные цистерны имеют вместимость около 40 м³, автоцистерны — 30…60 м³. ОАО РЖД перевозит его в цистернах ЖАЦ-44.
См. также
Ссылки
- : Азотный тетраоксид
Примечания
- . Дата обращения: 10 июня 2022. 11 сентября 2019 года.
- (англ.) : A CRC quick reference handbook — CRC Press , 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
- В действительности, амил — это алкильный радикал C 5 H 11 . Название «амил» применительно к АТ — кодовое имя у военных ракетчиков.
- K. Jones. от 12 марта 2018 на Wayback Machine : Pergamon Texts in Inorganic Chemistry.
susan
- 2020-08-29
- 1
