Азотный тетраоксид

Тетраоксид диазота
NO2-N2O4.jpg
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][ | ]

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[ | ]

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

Применение[ | ]

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[ | ]

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[ | ]

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[ | ]

Примечания[ | ]

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