Азотный тетраоксид

Тетраоксид диазота
Тетраоксид диазота (справа)
Тетраоксид диазота
Общие
Систематическое
наименование
Тетраоксид диазота
Сокращения АТ
Традиционные названия азотный тетраоксид
Хим. формула N2O4
Физические свойства
Состояние газ (бесцветный)
Молярная масса 92,011 г/моль
Плотность 1,443 г/см³
Термические свойства
Т. плав. −11,2 °C
Т. кип. +21,1 °C
Т. всп. не горюч °C
Энтальпия образования 9,16 кДж/моль
Давление пара 96 кПа (+20 °C)
Химические свойства
Растворимость в воде реагирует с водой
Оптические свойства
Показатель преломления 1,0012
Структура
Дипольный момент Д
Классификация
Рег. номер CAS 10544-72-6
PubChem
Рег. номер EINECS 234-126-4
SMILES
InChI
Рег. номер EC 007-002-00-0
RTECS QW9800000
ChEBI 29803
Номер ООН 1067
ChemSpider
Безопасность
Токсичность очень токсичен
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Тетраоксид диазота (азотный тетраоксид, АТ, «амил»[1]) — вещество с формулой N2O4, 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 [2][ | код]

Тетраксид диазота при различных температурах: −196 °C, 0 °C, 23 °C, 35 °C, и 50 °C.

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 N2O4 окрашивается в бурый цвет, обусловленный окраской NO2. Практически полностью диссоциирует при 140 °C. При увеличении давления при постоянной температуре степень диссоциации N2O4 уменьшается.

Так, равновесная концентрация NO2 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 N2O4 бесцветен, при загрязнении следами влаги окрашен в бледно-зеленый цвет, существует две аллотропных модификации - нестабильная моноклинная и стабильная кубическая.

Реагирует с водой с образованием смеси азотной и азотистой кислот:

Сильный окислитель, высокотоксичен и коррозивен. Смеси с органическими веществами взрывоопасны.

Получение[ | код]

Образовавшийся NO2 при t=-8 °C переходит в жидкое состояние с образованием N2O4.

Применение[ | код]

Широко применяется в ракетной технике в качестве высококипящего (некриогенного) окислителя ракетного топлива.

В ракетных двигателях используется в паре с топливами 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, на советских и российских РН «Космос», украинских «Циклон» (в виде АК-27И), «Протон»; американских — семейства «Титан»; французских — семейства «Ариан»; в двигательных установках пилотируемых кораблей, спутников, орбитальных и межпланетных станций. По степени использования стоит на втором месте после жидкого кислорода.

Тетраоксид азота в паре с алкилгидразинами образует самовоспламеняющуюся топливную пару с периодом задержки воспламенения около 0,003 с.

Хранение[ | код]

N2O4 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 АТ[ | код]

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[ | код]

Ссылки[ | код]

Примечания[ | код]

  1. В действительности, амил — это алкильный радикал C5H11. Название «амил» применительно к АТ — кодовое имя у военных ракетчиков.
  2. K. Jones. The Chemistry of Nitrogen: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry