1,1-диметилгидразин

1,1-​Диметилгидразин
1,1-Dimethylhydrazin.svg 1,1-dimethylhydrazine-3D-balls.png
Общие
Систематическое
наименование
1,1-​диметилгидразин
Традиционные названия Несимметричный диметилгидразин (НДМГ), «гептил»
Хим. формула C2H8N2
Рац. формула (CH3)2NNH2
Физические свойства
Состояние жидкое
Молярная масса 60,1 г/моль
Плотность 0,79 ± 0,01 г/см³[1]
Энергия ионизации 8,05 ± 0,01 эВ[1]
Термические свойства
Температура
 • плавления 216 К, −57 °C
 • кипения 336 К, 63 °C
 • вспышки 5 ± 1 °F[1]
Пределы взрываемости 2 ± 1 об.%[1]
Давление пара 103 ± 1 мм рт.ст.[1]
Классификация
Рег. номер CAS 57-14-7
PubChem
Рег. номер EINECS 200-316-0
SMILES
InChI
RTECS MV2450000
ChEBI 18853
Номер ООН 1163
ChemSpider
Безопасность
ЛД50 122 мг/кг (крысы, орально)
100 мг/м3 4 часа (морские свинки, при экспозиции)[2]
Токсичность высокотоксичен
NFPA 704
Огнеопасность 3: Жидкости и твёрдые вещества, способные воспламеняться почти при температуре внешней среды. Температура вспышки между 23 °C (73 °F) и 38 °C (100 °F)Опасность для здоровья 4: Очень кратковременное воздействие может вызвать смерть или крупные остаточные повреждения (например, ртуть, синильная кислота, фосфин)Реакционноспособность 1: Обычно стабильное, но может стать неустойчивым при повышенных температуре и давлении (например, пероксид водорода, гидрокарбонат натрия)Специальный код: отсутствуетNFPA 704 four-colored diamond
3
4
1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Несимметри́чный диметилгидрази́н (НДМГ, 1,1-диметилгидрази́н, овое название «гепти́л»[a]) — химическое вещество, производное гидразина, компонент высококипящего (имеющего температуру кипения выше 0 °C) ракетного топлива. В качестве окислителя в паре с НДМГ часто применяется тетраоксид диазота (АТ), чистый или в смеси с азотной кислотой, известны случаи применения чистой кислоты и жидкого кислорода. Для улучшения свойств может использоваться в смеси с гидразином, известной как аэрозин[3].


Основные сведения[ | ]

НДМГ — бесцветная или слегка желтоватая прозрачная жидкость с резким неприятным запахом, характерным для аминов (запах испорченной рыбы, схож с запахом аммиака, очень похож на запах шпрот)[4], летучее вещество, температура кипения +63 °C[5].

Температура кристаллизации −57 °C, плотность 790 кг/м³. Хорошо смешивается с водой, этанолом, большинством нефтепродуктов и многими органическими растворителями. Гигроскопичен, поглощает влагу из воздуха, что приводит к снижению удельной тяги двигателей (100 м/с на каждые 0,5 % воды в составе смеси).[источник не указан 103 дня]

Самовоспламеняется при контакте с окислителями на основе азотной кислоты и тетраоксида диазота, что упрощает конструкцию и обеспечивает лёгкий запуск и возможность многократного включения ракетных двигателей.[источник не указан 103 дня]

Взаимодействие НДМГ и его водных растворов с азотной кислотой протекает бурно. Воспламенение происходит до 50%-й концентрации водного раствора. Растворы меньшей концентрации реагируют с образованием соли азотной кислоты. НДМГ термически стабилен до +350 °C. В интервале +350…+1000 °C продуктами разложения являются аммиак, амины, синильная кислота, водород, азот, метан, этан, смолистые и другие вещества.[источник не указан 103 дня]

Используется в качестве топлива ракет с окислителем тетраоксидом диазота (АТ)[5]:

К преимуществам пары НДМГ+АТ относятся:

  • превосходит пару кислород + керосин и пару кислород + водород по плотности[b] (1170 кг/м³ против 1070 кг/м³ и 285 кг/м³ соответственно),
  • самовоспламеняемость при контакте топливных компонентов,
  • возможность длительного хранения ракет в заправленном виде при нормальных температурах.

К недостаткам НДМГ+АТ относятся:

Прочие свойства:

  • бо́льшая взрывоопасность по сравнению с кислородно-керосиновой парой, но меньшая по сравнению с парой водород + кислород.

Применение[ | ]

НДМГ применялся и применяется в жидкостных реактивных двигателях

История создания[ | ]

В 1949 году ГИПХом было получено авторское свидетельство на несимметричный диметилгидразин как эффективное пусковое ракетное топливо, обладающее рядом уникальных свойств по сравнению с горючим ТГ-02, в пять раз меньшим периодом задержки самовоспламенения, меньшей зависимостью от температуры и повышенной энергетической эффективностью (удельный импульс с АК на 10 единиц выше, чем у ТГ-02)[6].

Пожароопасные свойства[ | ]

Легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки −15 °C; температура самовоспламенения 249 °C; концентрационные пределы распространения пламени 2—95 % об.[источник не указан 103 дня]

Средства тушения: распылённая вода, воздушно-механическая пена, порошки[7].

Токсичность[ | ]

НДМГ — высокотоксичное и летучее вещество[5]. Например, его канцерогенные свойства используются в исследованиях для получения у крыс колоректальной карциномы[8]. Гептил обладает сильным токсическим и мутагенным действием. Действие на организм человека: раздражение слизистых оболочек глаз, дыхательных путей и лёгких; сильное возбуждение центральной нервной системы; расстройство желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота), в больших концентрациях может наступить потеря сознания.[источник не указан 103 дня]

Получение в промышленности[ | ]

НДМГ получают из диметиламина, являющегося крупнотоннажным продуктом органического синтеза, в две стадии через N-нитрозодиметиламин:

N-нитрозодиметиламин тоже является высокотоксичным и канцерогенным веществом[5].

Хранение[ | ]

Гидразинные горючие отличаются низкой химической стабильностью в контакте с атмосферой, однако практически не вызывают коррозии конструкционных материалов в паровой и жидкой фазах. Для хранения НДМГ используют резервуары из низкоуглеродистых сталей, установленные наземно или заглублённо. Так же, как и тетраоксид диазота, НДМГ хранят под давлением азота в насыщенном состоянии.

На воздухе НДМГ взаимодействует с кислородом, при этом образуются 1,1,4,4-тетраметилтетразен, аммиак, диазометан, полиметилены, смолистые вещества основного характера. Наиболее опасные продукты таких реакций — канцерогены и мутагены (СН3)2NNО и СН2N2[5].

Транспортирование[ | ]

Транспортирование НДМГ осуществляют в основном железнодорожным и автотранспортом. Авиационные и водные перевозки в России крайне редки. [источник не указан 103 дня]

Гидразинные горючие транспортируют в железнодорожных и автомобильных цистернах вместимостью 40—60 м³, изготовленных из малоуглеродистых сталей. Для исключения контакта горючего с атмосферой в железнодорожных и автомобильных цистернах поддерживается избыточное давление азота 100—150 кПа.[источник не указан 103 дня]

Переработка и нейтрализация[ | ]

Нейтрализация проливов возможна посредством абсорбции шунгитом[9].

НДМГ можно нейтрализовать путём каталитического гидрирования с образованием (CН3)2NН и NН3. Загрязнённые им воды можно очищать каталитическим окисленим перекисью водорода[5].

Накопленные в военных целях запасы 1,1-диметилгидразина можно использовать в качестве сырья для получения полиуретанов, ПАВ, ингибиторов коррозии, биологически активных веществ, химфармпрепаратов, удобрений с микроэлементами[5].

См. также[ | ]

Комментарии[ | ]

  1. овое обозначения «гептил» было присвоено 1,1-диметилгидразину в СССР, см. Панасюк и др., 2010. В химической номенклатуре гептил — это алкильный радикал гептана, C7H15.
  2. Более высокая плотность топлива положительно влияет на габариты ракеты (позволяет их уменьшить).
  3. До Ариан-4 включительно.

Примечания[ | ]

  1. 1 2 3 4 5 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0227.html
  2. 1,1-Dimethylhydrazine MSDS. // Sigma-Aldrich.
  3. 1 2 Космонавтика : Энциклопедия. — М., 1985.
  4. Ушакова, В. Г. . Особенности химических превращений НДМГ и его поведение в объектах окружающей среды / В. Г.  Ушакова, О. Н.  Шпигун, О. И.  Старыгин // Ползуновский вестник : журн. — Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, 2004. — № 4.
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 Панасюк и др., 2010.
  6. Губанов, Б. И. Триумф и трагедия «Энергии» : Размышления главного конструктора. — Нижний Новгород : НИЭР, 2000. — Т. 1 : Летящий огонь. — С. 167. — 419 с. — ISBN 5-93320-003-4.
  7. Корольченко, А. Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : в 2-х ч : Справочник / А. Я. Корольченко, Д. А. Корольченко. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Асе ; М. : Пожнаука, 2004. — С. 436.
  8. Carr, I. Neoplastic invasion in experimental carcinoma of the colon: abnormal differentiation and release of mucus : [англ.] : [арх. 26 сентября 2017] / I. Carr, K. Orr // Clinical & experimental metastasis : журн. — 1990. — Vol. 8. — P. 299–304. — ISSN 0262-0898. — doi:10.1007/BF01810676. — PMID 2350917.
  9. Голуб, С. Л. Хромато-масс-спектрометрия продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина на поверхности шунгитового материала : Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук : На правах рукописи : [арх. 14 июля 2014]. — М., 2007. — 24 с.

Литература[ | ]

Ссылки[ | ]

  • Поляк, Виктор. Черная быль // Культурная эволюция. — 2008. — 27 января.
  • N2O4/UDMH // Enciclopedia Astronautica : [электр. ресурс]. — 2002. — 26 июня.
  • Are pesticides posing intolerable risks? : [арх. 18 апреля 2005] // The Pesticide Management Education Program at Cornell University : [электр. ресурс]. — 2003. — 10 марта.