1,1-Диметилгидразин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
1,1-​Диметилгидразин
Изображение химической структуры Изображение молекулярной модели
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[2]
Энергия ионизации 8,05 ± 0,01 эВ[2] и 7,28 эВ[3]
Термические свойства
Температура
 • плавления 216 К, −57 °C
 • кипения 336 К, +63 °C
 • вспышки 258 К, −15 °C
Пределы взрываемости 2 ± 1 об.%[2]
Давление пара 103 ± 1 мм рт.ст.[2]
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)[1]
Токсичность высокотоксичен
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondОгнеопасность 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, тетраэтилсвинец, синильная кислота, фосфин)Реакционноспособность 1: Обычно стабильное, но может стать неустойчивым при повышенных температуре и давлении (например, пероксид водорода, гидрокарбонат натрия)Специальный код: отсутствует
3
4
1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Несимметри́чный диметилгидрази́н (НДМГ, 1,1-диметилгидрази́н, кодовое 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[4]. Окисляется на воздухе, а также при попадании в воду и почву, с образованием большого количества различных веществ, в том числе токсичных[5][6][7].

Основные сведения[править | править код]

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)[8], летучее вещество, температура кипения +63,1 °C[9].

Температура кристаллизации −57,78 °C, плотность 790 кг/м³[10]. 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 1329 дней]

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.[4]

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 1329 дней]

Используется в качестве топлива ракет с окислителем тетраоксидом диазота (АТ)[11]:

К преимуществам пары НДМГ+АТ относятся:

  • превосходит пару кислород + керосин и пару кислород + водород по плотности (1170 кг/м³ против 1070 кг/м³ и 285 кг/м³ соответственно), следовательно, требуются меньшие баки и конструкция оказывается компактнее
  • самовоспламеняемость при контакте топливных компонентов, что упрощает конструкцию двигателей и повышает их надёжность
  • ракета может быть заправлена топливом на долгий срок, что критично для ракет на боевом дежурстве или космических аппаратов в полёте

К недостаткам НДМГ+АТ относятся:

Прочие свойства:

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

Применение[править | править код]

НДМГ применялся и применяется в жидкостных ракетных двигателях

История создания[править | править код]

В 1949 году Государственным институтом прикладной химии 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)[13].

Пожароопасные свойства[править | править код]

Легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки −15 °C; температура самовоспламенения 249 °C; концентрационные пределы распространения пламени 2—95 % об.[источник не указан 1329 дней]

Средства тушения: распылённая вода, воздушно-механическая пена, порошки[14].

Токсичность[править | править код]

НДМГ — высокотоксичное и летучее вещество[11]. Например, его канцерогенные свойства используются в исследованиях для получения у крыс колоректальной карциномы[15]. 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 1329 дней]

В среде людей, работающих с НДМГ, распространено выражение "Человек, чувствующий запах НДМГ, уже мертв".

В споре Сергея Королёва с Валентином Глушко о принципах выбора топлива для ракет (что важнее — энергоэффективность или экологичность) Королёв называл гептил «чёртовой отравой»[16][17].

Получение в промышленности[править | править код]

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

N-нитрозодиметиламин тоже является высокотоксичным и канцерогенным веществом[11].

Хранение[править | править код]

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[11].

Транспортирование[править | править код]

Транспортирование НДМГ осуществляют в основном железнодорожным, водным и автотранспортом. Авиационные перевозки НДМГ запрещены.[источник не указан 1329 дней]

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 1329 дней]

Переработка и нейтрализация[править | править код]

Нейтрализация проливов возможна посредством абсорбции шунгитом[18].

НДМГ можно нейтрализовать путём каталитического гидрирования с образованием (CН3)2NН и NН3. Загрязнённые им воды можно очищать каталитическим окислением перекисью водорода[11].

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[11].

См. также[править | править код]

Комментарии[править | править код]

  1. Кодовое обозначения «гептил» было присвоено 1,1-диметилгидразину в СССР, см. Панасюк и др., 2010. В химической номенклатуре гептил — это алкильный радикал гептана, C7H15.
  2. До Ариан-4 включительно.

Примечания[править | править код]

  1. 1,1-Dimethylhydrazine MSDS Архивная копия от 17 мая 2014 на Wayback Machine. // Sigma-Aldrich.
  2. 1 2 3 4 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0227.html
  3. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbookCRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
  4. 1 2 3 Космонавтика : Энциклопедия. — М., 1985.
  5. Aleksey L. Milyushkin, Anastasia E. Karnaeva. Unsymmetrical dimethylhydrazine transformation products: A review (англ.) // Science of The Total Environment. — 2023-09. — Vol. 891. — P. 164367. — doi:10.1016/j.scitotenv.2023.164367.
  6. Dmitry S. Kosyakov, Nikolay V. Ul'yanovskii, Ilya I. Pikovskoi, Bulat Kenessov, Nadezhda V. Bakaikina, Zhailaubay Zhubatov, Albert T. Lebedev. Effects of oxidant and catalyst on the transformation products of rocket fuel 1,1-dimethylhydrazine in water and soil (англ.) // Chemosphere. — 2019-08. — Vol. 228. — P. 335–344. — doi:10.1016/j.chemosphere.2019.04.141. Архивировано 8 августа 2022 года.
  7. Bulat N. Kenessov, Jacek A. Koziel, Tim Grotenhuis, Lars Carlsen. Screening of transformation products in soils contaminated with unsymmetrical dimethylhydrazine using headspace SPME and GC–MS (англ.) // Analytica Chimica Acta. — 2010-07. — Vol. 674, iss. 1. — P. 32–39. — doi:10.1016/j.aca.2010.05.040. Архивировано 19 ноября 2023 года.
  8. Ушакова, В. Г. . Особенности химических превращений НДМГ и его поведение в объектах окружающей среды : [арх. 8 мая 2018] / В. Г.  Ушакова, О. Н.  Шпигун, О. И.  Старыгин // Ползуновский вестник : журн. — Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, 2004. — № 4.
  9. Панасюк и др., 2010, с. 60: «НДМГ — высокотоксичное (ПДК ≤ 0,01 мг/м3) и достаточно летучее вещество (Ткип = 63,1°С)».
  10. 1,1-Dimethylhydrazine (англ.). NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. CDC (30 октября 2019). Дата обращения: 22 апреля 2021. Архивировано 24 марта 2021 года.
  11. 1 2 3 4 5 6 Панасюк и др., 2010.
  12. Панасюк и др., 2010, с. 59.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Маров М. Я., Хантресс У. Т. Советские роботы в Солнечной системе. Технологии и открытия. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. — С. 62. — 612 с. — ISBN 978-5-9221-1427-1.
  17. «Советские роботы в Солнечной системе», стр.62 на Google Books
  18. 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[править | править код]

Ссылки[править | править код]