stringtranslate.com

Несимметричный диметилгидразин

Несимметричный диметилгидразин (сокращенно НДМГ ; также известный как 1,1-диметилгидразин , гептил или Гептил ) — химическое соединение с формулой H 2 NN(CH 3 ) 2 , которое в основном используется в качестве ракетного топлива . [4] При комнатной температуре НДМГ представляет собой бесцветную жидкость с резким, рыбным, аммиачным запахом, типичным для органических аминов . Образцы желтеют при контакте с воздухом и поглощают кислород и углекислый газ . Он смешивается с водой, этанолом и керосином . При концентрации от 2,5% до 95% в воздухе его пары воспламеняются. Он не чувствителен к удару.

Симметричный диметилгидразин (1,2-диметилгидразин) также существует, но он не так полезен. [5] НДМГ может окисляться на воздухе с образованием множества различных веществ, в том числе токсичных. [6] [7] [8]

Синтез

В 1875 году НДМГ был впервые получен Эмилем Фишером , который открыл и дал название классу гидразинов , путем восстановления N-нитрозодиметиламина цинком в кипящей уксусной кислоте . [9] [ 10] Ученик Фишера Эдвард Ренуф позже более подробно изучал НДМГ в рамках своей докторской диссертации. Другие исторические лабораторные пути включают метилирование гидразина , восстановление нитродиметиламина и аминирование диметиламина аминоперсерной кислотой. [11]

НДМГ производится в промышленности двумя способами. [5] Один из методов, основанный на процессе Олина-Рашига , включает реакцию монохлорамина с диметиламином, в результате чего получается хлорид 1,1-диметилгидразиния:

( CH3 ) 2NH + NH2Cl → ( CH3 ) 2NNH2 ⋅ HCl

В присутствии подходящих катализаторов ацетилгидразин может быть N-диметилирован с использованием формальдегида и водорода с образованием N,N-диметил-N'-ацетилгидразина, который впоследствии может быть гидролизован:

CH 3 C(O)NHNH 2 + 2CH 2 O + 2H 2 → CH 3 C(O)NHN(CH 3 ) 2 + 2H 2 O
CH 3 C(O)NHN(CH 3 ) 2 + H 2 O → CH 3 COOH + H 2 NN(CH 3 ) 2

Использует

UDMH часто используется в гиперголических ракетных топливах в качестве двухкомпонентного топлива в сочетании с окислителем тетраоксидом азота и реже с IRFNA (ингибированная красная дымящаяся азотная кислота) или жидким кислородом . [12] UDMH является производным гидразина и иногда упоминается как гидразин. Как топливо он описан в спецификации MIL-PRF-25604 в США. [13]

UDMH стабилен и может храниться в топливных системах ракет в течение длительного времени, что делает его привлекательным для использования во многих жидкостных ракетных двигателях, несмотря на его стоимость. В некоторых приложениях, таких как OMS в Space Shuttle или маневренных двигателях , вместо него используется монометилгидразин из-за его немного более высокого удельного импульса . В некоторых ракетах на керосине UDMH действует как пусковое топливо для начала сгорания и прогрева ракетного двигателя перед переключением на керосин.

UDMH имеет более высокую стабильность, чем гидразин, особенно при повышенных температурах, и может использоваться в качестве его замены или вместе в смеси. UDMH используется во многих европейских, российских, индийских и китайских ракетных конструкциях. Российские МБР SS-11 Sego (он же 8K84), МБР SS-19 Stiletto (он же 15A30), Протон , Космос-3М , Р-29РМУ2 Layner , Р-36М , Рокот (на основе 15A30) и китайский Long March 2 являются наиболее известными пользователями UDMH (который российские инженеры называют «гептилом» (кодовое название из советских времен ) [ необходима цитата ] [14] ). Семейства ракет Titan , GSLV и Delta используют смесь 50% гидразина и 50% UDMH, называемую Aerozine 50 , на разных стадиях. [15] Есть предположение, что это топливо используется в баллистических ракетах, которые Северная Корея разработала и испытала в 2017 году. [16]

Безопасность

Гидразин и его метильные производные токсичны, но значения LD50 не сообщались. [17] Он является предшественником диметилнитрозамина , который является канцерогеном. [18] Согласно научным данным, использование НДМГ в ракетах на космодроме Байконур оказало неблагоприятное воздействие на окружающую среду. [19]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "dimazine – Compound Summary". PubChem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 26 марта 2005 г. Идентификация . Получено 21 февраля 2012 г.
  2. ^ abcd Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0227". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ "1,1-Диметилгидразин". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  4. ^ Семенков, Иван; Королева, Татьяна (1 декабря 2022 г.). «Обзор воздействия выбросов от космических запусков на окружающую среду: пример для территорий, затронутых российской космической программой». Environmental Science and Pollution Research . 29 (60): 89807–89822. Bibcode : 2022ESPR...2989807S. doi : 10.1007/s11356-022-23888-8. ISSN  1614-7499. PMID  36346528. S2CID  253396676.
  5. ^ аб Ширманн, Жан-Пьер; Бурдодук, Поль (2001). «Гидразин». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a13_177. ISBN 3-527-30673-0.
  6. ^ Алексей Милюшкин, Анастасия Карнаева (2023). "Продукты трансформации несимметричного диметилгидразина: обзор". Science of the Total Environment . 891 : 164367. Bibcode : 2023ScTEn.89164367M. doi : 10.1016/j.scitotenv.2023.164367. PMID  37236454. S2CID  258899003.
  7. ^ Ульяновский, Николай В.; Лахманов, Дмитрий Е.; Пиковской, Илья И.; Фалев, Данил И.; Попов, Марк С.; Кожевников, Александр Ю.; Косяков, Дмитрий С. (15 июля 2020 г.). «Миграция и трансформация 1,1-диметилгидразина в торфяной болотной почве места падения ступени ракеты на Русском Севере». Science of the Total Environment . 726 : 138483. Bibcode :2020ScTEn.72638483U. doi :10.1016/j.scitotenv.2020.138483. ISSN  0048-9697. PMID  32315849. S2CID  216073493.
  8. ^ Королева, ТВ; Семенков, ИН; Леднев, СА; Солдатова, ОС (1 февраля 2023 г.). «Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и продукты его трансформации в почвах: обзор источников, обнаружения, поведения, токсичности и рекультивации загрязненных территорий». Евразийское почвоведение . 56 (2): 210–225. Bibcode :2023EurSS..56..210K. doi :10.1134/S1064229322602001. ISSN  1556-195X. S2CID  257903133.
  9. ^ Хорст Кунц (2002). «Эмиль Фишер – непревзойденный классик, мастер исследований в области органической химии и вдохновенный первопроходец биологической химии». Angewandte Chemie International Edition . 41 (23): 4439–4451. doi :10.1002/1521-3773(20021202)41:23<4439::AID-ANIE4439>3.0.CO;2-6. PMID  12458504.
  10. ^ Фишер, Эмиль (июль 1875 г.). «Ueber die Hydrazinverbindungen der Fettreihe». Берихте дер немецкое химическое общество . 8 (2): 1587–1590. дои : 10.1002/cber.187500802203. ISSN  0365-9496.
  11. ^ "Процедура органического синтеза". orgsyn.org . Получено 2 ноября 2024 г. .
  12. ^ Семенков, Иван; Королева, Татьяна (1 декабря 2022 г.). «Обзор воздействия выбросов от космических запусков на окружающую среду: пример для территорий, затронутых российской космической программой». Environmental Science and Pollution Research . 29 (60): 89807–89822. Bibcode : 2022ESPR...2989807S. doi : 10.1007/s11356-022-23888-8. ISSN  1614-7499. PMID  36346528. S2CID  253396676.
  13. ^ "Технические характеристики ракетного топлива, uns-диметилгидразин (MIL-PRF-25604F)". Быстрый поиск в базе данных ASSIST . 11 марта 2014 г. Получено 26 мая 2020 г.
  14. ^ «После взрыва российской ракеты эксперты предупреждают о «крупном загрязнении». 2 июля 2013 г.
  15. ^ Кларк, Джон Д. (1972). Зажигание! Неофициальная история жидкостных ракетных топлив . Издательство Ратгерского университета. стр. 45. ISBN 0-8135-0725-1.
  16. ^ Брод, Уильям Дж.; Сэнгер, Дэвид Э. (17 сентября 2017 г.). «Редкое, мощное топливо, питающее оружие Северной Кореи». The New York Times .
  17. ^ "unsym-Dimethylhydrazine Safedy data" (4-е изд.). Архивировано из оригинала 6 июля 2018 г. Получено 23 января 2018 г.
  18. ^ Гангадхар Чоудхари, Хью Хансен (1998). «Перспектива воздействия гидразинов на окружающую среду с точки зрения здоровья человека: обзор». Chemosphere . 37 (5): 801–843. Bibcode :1998Chmsp..37..801C. doi :10.1016/S0045-6535(98)00088-5. PMID  9717244.
  19. ^ Абдразак, П. Х.; Муса, К. Ш. (21 июня 2015 г.). «Влияние космодрома «Байконур» на окружающую среду и здоровье человека». International Journal of Biology and Chemistry . 8 (1): 26–29. doi : 10.26577/2218-7979-2015-8-1-26-29 . Архивировано из оригинала 8 августа 2016 г. Получено 2 августа 2016 г. – через ijbch.kaznu.kz.

Внешние ссылки