Красная дымящаяся азотная кислота
Красная дымящаяся азотная кислота
40-миллилитровая емкость с красной дымящейся азотной кислотой
Имена
Название ИЮПАК
Азотная кислота
Другие имена
Красная дымящаяся азотная кислота
Идентификаторы
  • 52583-42-3 проверятьИ
ChemSpider
  • Никто
  • DTXSID5029685
Характеристики
HNO3 + NO2​​
ПоявлениеЖидкость, красные пары
ПлотностьУвеличивается по мере увеличения содержания свободного NO 2
Точка кипения83 °C (181 °F; 356 К)
Смешивается с водой
Опасности
Охрана труда и техника безопасности (OHS/OSH):
Основные опасности
Коррозия кожи и металла; серьезное повреждение глаз; токсичность (оральная, дермальная, легочная); сильные ожоги
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Красная дымящаяся азотная кислота ( RFNA ) является хранимым окислителем, используемым в качестве ракетного топлива . Она состоит из азотной кислоты ( HNO 3 ), тетраоксида диазота ( N 2 O 4 ) и небольшого количества воды . Цвет красной дымящейся азотной кислоты обусловлен тетраоксидом диазота, который частично распадается с образованием диоксида азота . Диоксид азота растворяется до тех пор, пока жидкость не насытится, и производит токсичные пары с удушливым запахом. RFNA увеличивает воспламеняемость горючих материалов и сильно экзотермичен при реакции с водой. [1]

Поскольку диоксид азота является продуктом разложения азотной кислоты, его добавление стабилизирует азотную кислоту в соответствии с принципом Ле Шателье . Добавление тетраоксида диазота также увеличивает окислительную способность и снижает температуру замерзания. [2]

Обычно он используется с ингибитором (с различными, иногда секретными, веществами, включая фтористый водород ; [3] : 62  любая такая комбинация называется ингибированным RFNA , IRFNA ), поскольку азотная кислота воздействует на большинство материалов контейнера. Фтористый водород, например, пассивирует металл контейнера тонким слоем фторида металла, делая его почти непроницаемым для азотной кислоты.

Он также может быть компонентом монотоплива ; с веществами, такими как нитраты амина, растворенными в нем, он может использоваться как единственное топливо в ракете. Это неэффективно, и обычно он не используется таким образом.

Во время Второй мировой войны немецкие военные использовали RFNA в некоторых ракетах. Используемые смеси назывались S- Stoff (96% азотной кислоты с 4% хлорида железа в качестве катализатора зажигания [3] : 115–9  ) и SV-Stoff (94% азотной кислоты с 6% тетраоксида диазота) и имели прозвище Salbei ( шалфей ).

Ингибированный РФНА был окислителем самой запускаемой в мире легкой орбитальной ракеты « Космос-3М» . В странах бывшего СССР ингибированный РФНА известен как «Меланж» .

Другие применения RFNA включают удобрения, промежуточные красители, взрывчатые вещества и фармацевтические подкислители. Он также может использоваться в качестве лабораторного реагента в фотогравировке и травлении металлов. [4]

Композиции

  • IRFNA IIIa : 83,4% HNO 3 , 14% NO 2 , 2% H 2 O , 0,6% HF
  • IRFNA IV HDA : 54,3% HNO3 , 44% NO2 , 1% H2O , 0,7% HF
  • S-Stoff : 96% HNO3 , 4% FeCl3 .
  • СВ-Стофф : 94% HNO 3 , 6% N 2 O 4
  • AK20 : 80% HNO3 , 20 % N2O4 .
  • AK20F : 80% HNO3 , 20% N2O4 , ингибитор на основе фтора
  • AK20I : 80% HNO3 , 20% N2O4 , ингибитор на основе йода
  • AK20K : 80% HNO3 , 20% N2O4 , ингибитор на основе калия
  • AK27I : 73% HNO 3 , 27% N 2 O 4 , ингибитор на основе йода
  • AK27P : 73% HNO 3 , 27% N 2 O 4 , ингибитор на основе фосфора

Коррозия

Содержание плавиковой кислоты в IRFNA [5] [6]
При использовании RFNA в качестве окислителя для ракетного топлива содержание HF в нем обычно составляет около 0,6%. Целью HF является выполнение функции ингибитора коррозии путем формирования слоя фторида металла на поверхности емкостей для хранения.
Содержание воды в РФНА [7]
Для проверки содержания воды образец 80% HNO 3 , 8–20% NO 2 и остальное H 2 O в зависимости от различного количества NO 2 в образце. Когда RFNA содержал HF, средний H 2 O% составлял от 2,4% до 4,2%. Когда RFNA не содержал HF, средний H 2 O% составлял от 0,1% до 5,0%. Когда были учтены металлические примеси от коррозии, H 2 O% увеличивался, и H 2 O% составлял от 2,2% до 8,8%.
Коррозия металлов в РФНА [5]
Нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, железные сплавы, хромированные пластины, олово, золото и тантал были испытаны, чтобы увидеть, как RFNA влияет на скорость коррозии каждого из них. Эксперименты проводились с использованием образцов RFNA 16% и 6,5% и различных веществ, перечисленных выше. Многие различные нержавеющие стали показали устойчивость к коррозии. Алюминиевые сплавы не выдерживали так же хорошо, как нержавеющие стали, особенно при высоких температурах, но скорость коррозии была недостаточно высокой, чтобы запретить использование этого с RFNA. Олово, золото и тантал показали высокую коррозионную стойкость, аналогичную нержавеющей стали. Однако эти материалы лучше, потому что при высоких температурах скорость коррозии не сильно увеличивалась. Скорость коррозии при повышенных температурах увеличивается в присутствии фосфорной кислоты. Серная кислота снижала скорость коррозии.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Sugur, VS; Manwani, GL (октябрь 1983 г.). «Проблемы хранения и обращения с красной дымящейся азотной кислотой». Defence Science Journal . 33 (4): 331– 337. doi : 10.14429/dsj.33.6188 .
  2. ^ Шмидт, Эккарт В. (2022). «Красная дымящаяся азотная кислота». Энциклопедия окислителей . Де Грюйтер. стр.  3881–3962 . doi :10.1515/9783110750294-029. ISBN 978-3-11-075029-4.
  3. ^ ab Clark, John Drury (23 мая 2018 г.). Ignition!: An Informal History of Liquid Rocket Propellants. Rutgers University Press. стр. 302. ISBN 978-0-8135-9918-2. OCLC  281664.
  4. ^ О'Нил, Мэридел Дж. (2006). Индекс Merck: энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов . Merck. стр. 6576. ISBN 978-0-911910-00-1.
  5. ^ ab Karplan, Nathan; Andrus, Rodney J. (октябрь 1948 г.). «Коррозия металлов в красной дымящей азотной кислоте и в смешанной кислоте». Industrial and Engineering Chemistry . 40 (10): 1946– 1947. doi :10.1021/ie50466a021.
  6. ^ Фелпс, Эдсон Х.; Ли, Фредрик С.; Робинсон, Рэймонд Б. (октябрь 1955 г.). Исследования коррозии в дымящей азотной кислоте (PDF) (технический отчет). Центр развития воздуха Райта . 55-109. Архивировано (PDF) из оригинала 27 июля 2018 г. Получено 2024-01-02 .
  7. ^ Бернс, EA; Мурака, RF (1963). «Определение воды в красной дымящейся азотной кислоте титрованием по Карлу Фишеру». Аналитическая химия . 35 (12): 1967–1970 . doi :10.1021/ac60205a055.

Дальнейшее чтение

  • Шмидт, Экарт В. (2022). «Красная дымящаяся азотная кислота». Энциклопедия окислителей . Де Грюйтер. стр.  3881– 3962. doi :10.1515/9783110750294-029. ISBN 978-3-11-075029-4.
  • Национальный реестр загрязняющих веществ – Информационный листок об азотной кислоте
  • https://web.archive.org/web/20030429160808/http://www.astronautix.com/props/nitidjpx.htm
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Красная_дымящая_азотная_кислота&oldid=1264141768"