Открыть главное меню

1,1-Диметилгидразин

Несимметри́чный диметилгидрази́н (НДМГ, «гепти́л»[3], 1,1-диметилгидрази́н) — 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]

1-Диметилгидразин 1
1,1-Dimethylhydrazin.svg
1,1-Диметилгидразин
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]
Термические свойства
Т. плав. 216 К, −57 °C
Т. кип. 336 К, 63 °C
Т. всп. 5 ± 1 °F[2]
Пр. взрв. 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
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Широко применяется в ракетной технике, в частности, в советских ракетах-носителях «Протон», «Космос», «Циклон», жидкостных МБР; американских — семейства «Титан»; французских — семейства «Ариан»; в двигательных установках пилотируемых кораблей, спутников, орбитальных и межпланетных станций.

Основные сведенияПравить

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)[5]. Температура кипения +63 °C, 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).

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.

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.

Используется в качестве топлива ракет с окислителем тетраоксидом диазота:

 

К преимуществам пары НДМГ+АТ относятся:

  • превосходит пару кислород + керосин и пару кислород + водород по плотности[6] (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.

Пожароопасные свойстваПравить

Легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки −15 °C; температура самовоспламенения 249 °C; концентрационные пределы распространения пламени 2—95 % об.

Средства тушения: распылённая вода, воздушно-механическая пена, порошки[8].

Токсичность и экотоксичностьПравить

Высокотоксичен. Является вероятным канцерогеном. В частности, НДМГ используется в исследованиях для вызывания колоректальной карциномы у крыс линии F344[9]. Гептил обладает сильным токсическим и мутагенным действием. Действие на организм человека: раздражение слизистых оболочек глаз, дыхательных путей и легких; сильное возбуждение центральной нервной системы; расстройство желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота), в больших концентрациях может наступить потеря сознания.

Получение в промышленностиПравить

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

 
 

N-нитрозодиметиламин   тоже является высокотоксичным и канцерогенным веществом.

История созданияПравить

В 1949 г 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 [10].

ХранениеПравить

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.

ТранспортированиеПравить

Транспортирование НДМГ осуществляют в основном железнодорожным и автотранспортом. Авиационные и водные перевозки в России крайне редки.

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.

Нейтрализация проливовПравить

Нейтрализация проливов гидразинных горючих осуществляется в основном химическим способом с помощью растворов гипохлорита кальция — две трети основной соли гипохлорита кальция (ДТС-ГК, 3Ca(OCl)2·2Ca(OH)2) и хлорной извести [11].

См. такжеПравить

ПримечаниеПравить

  1. 1,1-Dimethylhydrazine MSDS. // Sigma-Aldrich.
  2. 1 2 3 4 5 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0227.html
  3. В действительности, гептил — это алкильный радикал C7H15−. Название «гептил», как кодовое, исторически употребляется у военных ракетчиков.
  4. 1 2 Космонавтика. Энциклопедия. — М., 1985.
  5. В. Г. Ушакова, О. Н. Шпигун, О. И. Старыгин. Особенности химических превращений НДМГ и его поведение в объектах окружающей среды. // Ползуновский вестник, № 4, 2004.
  6. Более высокая плотность топлива положительно влияет на габариты ракеты (позволяет их уменьшить).
  7. Жидкостный ракетный двигатель#Компоненты топлива
  8. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Асе. «Пожнаука», 2004. — С. 436.
  9. Neoplastic invasion in experimental carcinoma of the colon: abnormal differentiation and release of mucus. (англ.) (недоступная ссылка). www.biomedsearch.com. Дата обращения 29 мая 2017. Архивировано 26 сентября 2017 года.
  10. Б.И. Губанов. ТРИУМФ И ТРАГЕДИЯ "ЭНЕРГИИ" РАЗМЫШЛЕНИЯ ГЛАВНОГО КОНСТРУКТОРА. — Нижний Новгород: НИЭР, 2000. — Т. 1 "ЛЕТЯЩИЙ ОГОНЬ". — С. 167. — 419 с. — ISBN 5-93320-003-4.
  11. Голуб С. Л. Хромато-масс-спектрометрия продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина на поверхности шунгитового материала. — М: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук, 2007. Архивная копия от 14 июля 2014 на Wayback Machine

СсылкиПравить