1,1-Диметилгидразин

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Несимметри́чный диметилгидрази́н (НДМГ, 1,1-диметилгидрази́н, кодовое название «гепти́л»Шаблон:Efn) — 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. Окисляется на воздухе, а также при попадании в воду и почву, с образованием большого количества различных веществ, в том числе токсичных.

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), летучее вещество, температура кипения +63,1 °CШаблон:Sfn.

Температура кристаллизации −57,78 °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).Шаблон:Нет АИ

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.Шаблон:Нет АИ

Используется в качестве топлива ракет с окислителем тетраоксидом диазота (АТ)Шаблон:Sfn:

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}\mathrm{N}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+3\mathrm{N}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

К преимуществам пары НДМГ+АТ относятся:

• топливная пара находится в жидком состоянии при нормальных условиях и не относится к криогенным компонентам (таким как жидкие кислород, метан, водород);
• 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, особенно в продолжительных околоземных миссиях и межпланетных перелетах.

К недостаткам НДМГ+АТ относятся:

• токсичность,
• канцерогенность,
• вероятность взрыва НДМГ в присутствии окислителя,
• меньший удельный импульс, чем у кислородно-керосиновой пары,
• НДМГ заметно дороже керосина, что существенно для больших ракет.

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 ракетных двигателях

• американских ракет-носителей (РН) «Дельта», «Тор-Аджена», «Титан» и космического корабля «Аполлон»;
• советских, российских и украинских РН «Протон», «Космос», «Циклон», «Рокот», «Днепр» и МБР «Р-16» (SS-7), «Р-36» (SS-9), «УР-100» (SS-11), «МР УР-100» (SS-17), «Р-36М» (SS-18), «УР-100Н» (SS-19)Шаблон:Sfn;
• китайских РН семейства «Чанчжэн»;
• французских РН семейства «Ариан»Шаблон:Efn, «Вега»;
• индийских РН GSLV, PSLV;
• пилотируемых («Союз», «ТКС», «Орёл») и грузовых («Прогресс») космических кораблей;
• спутников, орбитальных («Мир», МКС) и межпланетных станций («Фобос-1», «Фобос-2», «Фобос-Грунт»), разгонных блоков (Бриз-К, Биз-М, Фрегат) и пр.

История создания

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).

Пожароопасные свойства

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

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

Токсичность

НДМГ — высокотоксичное и летучее веществоШаблон:Sfn. Например, его канцерогенные свойства используются в исследованиях для получения у крыс колоректальной карциномы. 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 и смерть.Шаблон:Нет АИ

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

Получение в промышленности

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

$\mathrm{H}\mathrm{N}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{N}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{N}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}\mathrm{N}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

N-нитрозодиметиламин ONN(CH₃)₂ тоже является высокотоксичным и канцерогенным веществомШаблон:Sfn.

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 СН₂N₂Шаблон:Sfn.

Транспортирование

Транспортирование НДМГ осуществляют в основном железнодорожным, водным и автотранспортом. Авиационные перевозки НДМГ запрещены.Шаблон:Нет АИ

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.Шаблон:Нет АИ

Переработка и нейтрализация

Нейтрализация проливов возможна посредством абсорбции шунгитом.

НДМГ можно нейтрализовать путём каталитического гидрирования с образованием (CН₃)₂NН и NН₃. Загрязнённые им воды можно очищать каталитическим окислением перекисью водородаШаблон:Sfn.

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 микроэлементамиШаблон:Sfn.

См. также

• Метилгидразин — ракетное топливо со схожими свойствами
• Гидразин — ракетное топливо
• Аэрозин — ракетное топливо, смесь гептила с гидразином
• Шаблон:Нп3 — симметричный диметилгидразин
• Шаблон:Нп3 — экспериментальное нетоксичное ракетное топливо

Литература

• Шаблон:Публикация

Ссылки

• Шаблон:Cite web 2
• Шаблон:Публикация
• Шаблон:Публикация
• Греков А. П., Веселов В. Я. Гидразин космический
• Максименко О. О. Победа шунгита над гептилом
• Мотылев С. Водный гиацинт в гептиловом болоте