Тетраоксид диазота

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
Энергия ионизации	10,8 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	−11,2 °C
• кипения	+21,1 °C
• вспышки	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	0 Д
Классификация
Рег. номер CAS	10544-72-6
PubChem	25352
Рег. номер EINECS	234-126-4
SMILES	[O-][N+](=O)[N+]([O-])=O
InChI	InChI=1S/N2O4/c3-1(4)2(5)6 WFPZPJSADLPSON-UHFFFAOYSA-N
RTECS	QW9800000
ChEBI	29803
Номер ООН	1067
ChemSpider	23681
Безопасность
Токсичность	очень токсичен
NFPA 704	0 3 2 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Тетраоксид диазота (азотный тетраоксид, АТ, «амил») — 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

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:

${\mathsf {N_{2}O_{4}\rightleftarrows 2NO_{2}+\Delta H}}$

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-зелёный цвет, существует две аллотропных модификации — нестабильная моноклинная и стабильная кубическая.

Реагирует с водой с образованием смеси азотной и азотистой кислот:

${\mathsf {N_{2}O_{4}+H_{2}O\rightarrow HNO_{2}+HNO_{3}}}$

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

Получение

${\mathsf {2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2}}}$

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 горючего.

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», «Протон»; украинских «Циклон» (в виде АК-27И); 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

• Нейтрализация компонентов жидкого ракетного топлива

Ссылки

• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards: Азотный тетраоксид