России пришлось построить собственный завод по производству гидразина. Формула гидразина структурная химическая Пожар и взрыв

Позволила применять его для высокотемпературной консервации поверхностей стальных аппаратов без дополнительных потерь реагента. 

Хотя приведенные в 2 общие уравнения в случае одноступенчатых реакций значительно упрощаются (М = 1) , тем не менее даже в этом простом случае невозможно получить точное аналитическое решение . Следовательно, чтобы проверить справедливость упрощенных моделей и приближенных формул, имеет смысл получить численные решения этих уравнений. В работе приводятся расчеты для одноступенчатых реакций первого порядка ниже излагаются более детальные результаты работы Р] для одноступенчатых реакций второго порядка . В работе содержатся расчеты для реакции разложения гидразина, рассматриваемой как цепная реакция , и используется (необоснованно , см. 5 главы 5) для активных центров. 

Выход относится к тиосемикарбазону. в В условиях разложения гидразина альдегид нестоек. 

Очевидно, что при разработке гидразиновых ЭХГ необходимо стремиться к созданию таких катодов, где реакция разложения гидразина протекала бы с минимальной скоростью , чему способствует понижение температуры и концентрации гидразина в топливной смеси. 

Второе из приведенных выше объяснений взаимосвязи к. а. с величиной АП можно, по-видимому, принять для изученной нами каталитической реакции разложения гидразина . Суммарная константа скорости реакции является в этом случае произведением частных констант , некоторые из которых пропорциональны концентрации электронов /г, а другие - концентрации дырок п. Если в суммарную константу входит произведение 

    Разложение гидразина по второму направлению (686) характеризуется высокими стехиометрическими коэффициентами. Для 

На рис. 3 представлены зависимости логарифма времени достижения 25%-НОГО разложения гидразина от обратной абсолютной температуры для трех высокоомных образцов Ое. Образец 1 получен дроблением монокристалла р-типа (легированного индием), образец 2-дроблением монокристалла п-типа (легированного сурьмой), образец 3 получен из поликристаллического Ое я-типа. 

Наклон всех трех прямых дает для энергии активации разложения гидразина на Ое величину 20 3 ккал моль. Сдвиг прямых относительно друг друга хорошо согласуется с измерениями поверхности порошков Ое по адсорбции криптона . Таким образом , в случае высокоомных образцов Ое имеет место полная тождественность каталитических свойств образцов п- и р-типа. 

В период монтажа наиболее технологичным способом защиты внутренних поверхностей оборудования из перлитных сталей зарекомендовал себя так называемый мокрый способ хранения с использованием водного раствора гидразина и аммиака с концентрацией 600-100 мг/л канГидразин-гидрат (М2Н4-Н20) - бесцветная жидкость, легко поглощающая из воздуха воду , углекислоту и кислород. Гидразин-гидрат хорошо растворим в воде. Температура кипения его 118° С, температура замерзания -51,7° С, относительная молекулярная масса -50, плотность-1,03г/см, теплота парообразования 125 ккал/кг, теплоемкость 0,05 ккал/(кг-° С), температура вспышки 73° С. Водные растворы его не огнеопасны, они легко разлагаются кислородом воздуха . Чтобы предотвратить разложение гидразина , его растворы хранят в атмосфере азота . Приготовленный водный раствор гидразина н аммиака заливается в емкости так, чтобы не оставалось воздушных мешков. 

Тогда уравнение (92) при г = г имеет интеграл = О, так как начальная (так же как и конечная) концентрация радикалов равна нулю. Так как функции скорости реакции Юг являются функциями т и молярных долей Х, уравнения, подобные уравнению (95), позволяют явно выразить величину Хг через х и остальные Х. Следовательно, если уравнение (95) справедливо для каждого радикала, то молярные доли всех этих продуктов промежуточных реакций могут быть исключены из уравнений пламени, уравнений (92) и (93), и потоки долей всех этих веществ равны нулю. Так как оставшиеся доли потоков , е, связаны между собой стехиометрическими соотношениями , среди уравнений (92) лишь одно оказывается независимым (в то же время несколько соотношений, конечно, по-прежнему определяются уравнением (93)), и задача сводится к задаче с одноступенчатой реакцией . В этом случае уравнения пламени могут быть решены точно и все молярные доли , включая Х, могут быть выражены через т. Такое обобщенное стационарное приближение хорошо оправдалось в случае пламени разложения озона оказалось сомнительным для пламени разложения гидразина и привело к очень плохому описанию)аспределения атомов брома в бромо-водородпом пламени) 

Уменьшение к. а. с ростом ширины запрещенной зоны имеет место при хемосорбции Оз и в реакциях обмена с обмена водородом С2Н4 с ВзО, гомомолекулярного обмена 0 , обмена 0 с поверхностью окислов , рекомбинации Н-атомов, рекомбинации 0-атомов, гидрирования этилена, гидрирования СО в СН4, гидрирования нитробензола в анилин, дегидрирования циклогексана , дегидрирования этилового , изопропилового, н-бути-лового спиртов, дегидрирования НСООН, разложения гидразина, KN8, 

Влияние К изучалось на полихелатах различной структуры . Замена радикалов алифатического ряда - гексаметилена или диметилена - на радикал ароматического строения - фенилен или дифенилен - в медных полихелатах, полученных на основе бисдитиокарбаматов, снижает скорость разложения гидразина и повышает скорость разложения перекиси водорода. Аналогичное влияние наблюдается и для других металлов . Полихелаты кобальта с радикалом К2 - гексаметиленом - активны в реакции разложения перекиси водорода, а с радикалом Ка-дифенил ом - неактивны. 

Несмотря на трудность измерения каталитической активности пере-кристаллизованпых мономеров, можно проследить тегщенцию к снижению каталитической активности в реакции разложения гидразина при введении замещающих водород донорных групп (рис. 4). При этом выяснилось, что изменение положения замещающей водород группы из пара-в орто- оказывает сильное влияние на активность (рис. 5). 

NHa (газ). Шварц исследовал кинетику термического разложения гидразина в токе толуола и нашел Dq (HaN - NlTg) = 60 + 3 ккалЫоль. Это значение было подтверждено Фонером и Хадсоном , которые измерили потенциал появления иона NHg" из N2H4 и потенциал ионизации NHg и нашли Do (HgN - NHj) = 58 + 9 ккалЫоль. Найденному Шварцем значению Dq (HgN - NH.j) соответствует значение 

Здесь А представляет собой исходное вещество (в случае разложения гидразина - N2H4), В - активное промежуточное вещество (NHa или Н) и С продукт реакции (N , На или NHs). Обозначим концентрации веществ А и В через д и Лв константы скорости процессов (I), (II) 

Общий ход

Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры (ФГУП ЦЭНКИ) завершил строительство завода по производству гидразина - топлива, применяемого для заправки двигателей ракет и космических аппаратов.

Завод по производству гидразина в России построен в рамках ФЦП «Разработка, восстановление и организация производства стратегических, дефицитных и импортозамещающих материалов», - рассказала Рано Джураева, и.о. генерального директора ЦЭНКИ. - Он расположен в Нижегородской области, проектная мощность - 15 т в год. В настоящее время идут комплексные испытания оборудования.

Гидразин применяется для заправки космических аппаратов и разгонных блоков - этим объясняется невысокий объем выпуска.

Производство гидразина и гептила (несимметричный диметилгидразин) в России было свернуто в 1990-е годы. С тех пор гидразин закупался за рубежом, в основном в Германии. В 2014 году, после обострения отношений со странами западного блока, поставки гидразина в РФ прекратились, так как данный вид топлива используется в том числе для реализации военных программ. В октябре 2014 года санкции были частично ослаблены: совет Европейского союза разрешил поставлять в Россию гидразин и гептил в тех случаях, когда топливо приобретается для реализации совместных с Европейским космическим агентством программ либо для запусков европейских космических аппаратов. Продавцам указали следить за тем, чтобы российские компании покупали строго необходимое количество топлива под конкретный проект.

По словам представителей Роскосмоса, топливное эмбарго никак не сказалось на космических программах. Точнее, сказаться пока не успело: в РФ были накоплены запасы тех марок топлива, которые попали под санкции. Главным образом, о создании запасов позаботились в Минобороны, уточнил собеседник в Роскосмосе.

Основного ракетного топлива - несимметричного диметилгидразина, на котором работают первые ступени «Протонов» и ряд других ракет, у нас накоплено на десятилетие вперед, так что дефицита не предвидится, - заверил Иван Моисеев, научный руководитель Института космической политики. - А вот с особо чистыми гидразинами, такими как амидол, возникают проблемы. Поэтому Роскосмос и решил этот вопрос оперативно.

Наложенные европейскими странами и США санкции скорректировали политику Роскосмоса по целому ряду направлений. Наиболее чувствительным здесь оказался запрет на поставку в РФ электронной компонентной базы (ЭКБ).

Поставка ЭКБ двойного назначения (категории: military - для использования в военных системах, space - радиационно стойкие комплектующие) регулируется международными правилами торговли вооружениями (ITAR) и требует оформления экспортных лицензий для вывоза с территории США и ЕС. Бюро промышленности и безопасности коммерческого департамента США (BIS) в прошлом году приостановило выдачу лицензий, из-за чего поставщики не смогли продавать российским производителям космического оборудования ранее применявшиеся в российских спутниках электронные компоненты. В итоге целый ряд проектов попал под вынужденное перепроектирование, в их числе

Гидразин

Гидразин
Общие
Систематическое наименование	гидразин
Химическая формула	N 2 H 4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная жидкость
Отн. молек. масса	32.05 а. е. м.
Молярная масса	32.05 г/моль
Плотность	1.01 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	1 °C
Температура кипения	114 °C
Химические свойства
Растворимость в воде	смешивается г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS

Гидрази́н (диамид) H 2 N-NH 2 - бесцветная, сильно гигроскопическая жидкость с неприятным запахом.

Молекула N 2 H 4 состоит из двух групп NH 2 , повёрнутых друг относительно друга, что обусловливает полярность молекулы гидразина, μ = 0,62·10 −29 Кл · м. Смешивается в любых соотношениях с водой , жидким аммиаком , этанолом ; в неполярных растворителях растворяется плохо. Гидразин и большинство его производных токсичны.

Свойства

Термодинамически гидразин значительно менее устойчив, чем аммиак, так как связь N-N не очень прочна: разложение гидразина - экзотермическая реакция, протекающая в отсутствие катализаторов при 200-300 °С:

3 N 2 H 4 → 4 NH 3 + N 2

Переходные металлы (Co, Ni, Cu, Ag) катализируют разложение гидразина, при катализе платиной, родием и палладием основными продуктами разложения являются азот и водород:

N 2 H 4 → N 2 + 2 H 2

Благодаря наличию двух неподелённых пар электронов у атомов азота, гидразин способен к присоединению одного или двух ионов водорода. При присоединении одного протона получаются соединения гидразиния с зарядом 1+, двух протонов - гидразиния 2+, содержащие соответственно ионы N 2 H 5 + и N 2 H 6 2+ . Водные растворы гидразина обладают основными свойствами, но его основность значительно меньше, чем у аммиака:

N 2 H 4 + H 2 O → + + OH − (K b = 3,0·10 −6)

(для аммиака K b = 1,78·10 −5) Протонирование второй неподеленной пары электронов протекает ещё труднее:

H 2 O → 2+ + OH − (K b = 8,4·10 −16)

Известны соли гидразина - хлорид N 2 H 5 Cl, сульфат N 2 H 6 SO 4 и т. д. Иногда их формулы записывают N 2 H 4 · HCl, N 2 H 4 · H 2 SO 4 и т. д. и называют гидрохлорид гидразина, сульфат гидразина и т. д. Большинство таких солей растворимо в воде.

NH 3 + NaClO NH 2 Cl + NaOH NH 2 Cl + NH 3 N 2 H 4 · HCl,

реакция проводится при температуре 160 °C и давлении 2,5−3,0 МПа.

Синтез гидразина окислением мочевины гипохлоритом по механизму аналогичен синтезу аминов из амидов по Гофману:

H 2 NCONH 2 + NaOCl + 2 NaOH N 2 H 4 + H 2 O + NaCl + Na 2 CO 3 ,

реакция проводится при температуре ~100 °C и атмосферном давлении.

Применение

Гидразина сульфат применяется в случае таких заболеваний, как неоперабельные прогрессирующие распространенные формы, рецидивы и метастазы злокачественных опухолей - рак легкого (особенно немелкоклеточный), молочных желез, желудка, поджелудочной железы, гортани, эндометрия, шейки матки, десмоидный рак, саркома мягких тканей, фибросаркома, нейробластома, лимфогранулематоз, лимфосаркома (монотерапия или в составе полихимиотерапии).

Гидразин и его производные, такие как метилгидразин , несимметричный диметилгидразин и их смеси (аэрозин) широко распространены как ракетное горючее. Они могут быть использованы в паре с самыми разными окислителями, а некоторые и в качестве однокомпонентного топлива, в этом случае рабочим телом двигателя являются продукты разложения на катализаторе. Последнее удобно для маломощных двигателей.
Во время Второй мировой войны гидразин был применён в Германии на реактивных истребителях «Мессершмитт Ме-16З ».

Теоретические характеристики различных видов ракетного топлива, образованных гидразином с различными окислителями.

• Удельная тяга равна отношению тяги к весовому расходу топлива; в этом случае она измеряется в секундах (с = Н·с/Н = кгс·с/кгс). Для перевода весовой удельной тяги в массовую её надо умножить на ускорение свободного падения (примерно равное 9,81 м/с²)

Гидразин также применяется в качестве топлива в гидразин-воздушных низкотемпературных топливных элементах.

Бесцветная жидкость с неприятным запахом. Он очень реакционно способен и весьма неустойчив, легко разлагается под воздействием катализаторов, нагревании и воздействию излучений

Получение гидразина .

Его получают окислением мочевины (карбамид) CO(NH 2 ) 2 или аммиака NH 3 с помощью окислителя гипохлорита натрия NaOCl:

Реакция с карбамидом протекает при повышенном давлении и температуре примерно 100 °C в щелочной среде:

T ~100 °C

H 2 NCONH 2 + NaOCl + 2NaOH → N 2 H 4 + H 2 O + NaCl + Na 2 CO 3

Гидразин получают окислением аммиака при повышенном давлении и температуре реакция протекает в два этапа с образованием амина,далее амин подвергается реакции с аммиаком, что приводит к образованию гидразина:

NH 3 + NaClO → NH 2 Cl + NaOH

NH 2 Cl + NH 3 → N 2 H 4 · HCl

Применение

В органической химии для восстановления карбонильной группы альдегидов и кетонов до метиленовой. Реакция идёт через образование гидразонов. Также известны соли гидразина хлорид гидразиния N 2 H 5 Cl иногда записывают N 2 H 4 · HCl и сульфат гидразиния N 2 H 6 SO 4 иногда записывают N 2 H 4 · H 2 SO 4 , последний относят к числу важнейших солей гидразина. Из него в медицине получают некоторые противоопухолевое средство, используют как интенсивный восстановитель в никелировке, в производстве пестицидов и бактерицид для применения в сельском хозяйстве.

Гидразин, а также его соли применяются в качестве восстановителей в получении золота, серебра, платиновых металлов из их солей.

Описание гидразина и его солей.

Гидразин , N 2 H 4 — легковоспламеняющаяся жидкость. Мол. масса 32.05 ; плотность 1008,5 кг/ м3 ; температура кипения 113, 5°C ; плотность пара по воздуху 1, 1 ; диэлектр. пост. 58,5 ; теплота сгорания 14644 кДж/кг; в воде не ограничено. Температура вспышки 40°C ; температура самовоспл. 132 °C ; конц. пределы распр. пламени 4,7 — 100%, 62 — 1300 г/ м3. Оксиды железа и чугун сильно катализируют процесс самовоспламенения гидразина, понижая температуру самовоспл. до 23°C . Гидразин очень реакционноспособен и весьма неустойчив; легко разлагается под влиянием катализаторов, а также при нагревании и воздействии излучений. Склонен к химическому самовозгоранию при контакте с оксидами некоторых металлов (Cu , Fe , Mo , Cr , Pb , Hg) или с развитой поверхностью (уголь, асбест и т.д) . Пары гидразина, смешанные с разными разбавителями, способны распространять пламя при 104 — 135°C в пределах следующих концентраций: при разбавлении азотом 38 — 100% (об.) ,

при разбавлении гелием 37 — 100% (об.) , при разбавлении водяным паром 30,9 — 100% (об.) , при разбавлении гептаном 86,8 — 100% (об.) . Нормальная скорость распространения пламени 0,94 м/с.

Гидразин — гидрат , N 2 H 4 · H 2 O , легковоспламеняющаяся жидкость. Мол. масса 50,06 ; плотность 1030 кг/м3 ; температура кипения 120°C ; плотность пара по воздуху 1,8 ; в воде неограниченная. Температура всп. 59°C (о.т) ; т. воспл. 59°C ; температура самовоспламенения 267°C .

Гидразин — сульфат , сульфат гидразина H 4 N 2 · H 2 SO 4 , трудно горючее кристаллическое вещество, сильный восстановитель. Мол. масса 130,13 ; плотность 1378 кг/м ³ ; температура плавления 254°C с разложением;

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: H 4 N 2

Химический состав Гидразина

Молекулярная масса: 32.046

Гидразин - (диамид) H 2 N-NH 2 - бесцветная, сильно гигроскопическая жидкость с неприятным запахом. Молекула H 4 N 2 состоит из двух групп NH 2 , повёрнутых друг относительно друга, что обусловливает полярность молекулы гидразина, μ = 0,62·10 −29 Кл · м. Смешивается в любых соотношениях с водой, жидким аммиаком, этанолом; в неполярных растворителях растворяется плохо. Образует органические производные: алкилгидразины и арилгидразины. Был открыт в 1887 году Теодором Курциусом.

Свойства

Термодинамически гидразин значительно менее устойчив, чем аммиак, так как связь N-N не очень прочна: разложение гидразина - экзотермическая реакция, протекающая в отсутствие катализаторов при 200-300 °С. Переходные металлы (Co, Ni, Cu, Ag) катализируют разложение гидразина, при катализе платиной, родием и палладием основными продуктами разложения являются азот и водород. Благодаря наличию двух неподелённых пар электронов у атомов азота, гидразин способен к присоединению одного или двух ионов водорода. При присоединении одного протона получаются соединения гидразиния с зарядом 1+, двух протонов - гидразония с зарядом 2+, содержащие соответственно ионы N 2 H 5 + и N 2 H 6 2+ . Водные растворы гидразина обладают основными свойствами, но его основность значительно меньше, чем у аммиака. Известны соли гидразина - хлорид гидразиния N2H5Cl, сульфат гидразония N2H6SO4 и т. д. Иногда их формулы записывают N2H4 · HCl, N2H4 · H2SO4 и т. д. и называют гидрохлорид гидразина, сульфат гидразина и т. д. Большинство таких солей растворимо в воде. Соли гидразина бесцветны, почти все хорошо растворимы в воде. К числу важнейших относится сульфат гидразина N 2 H 5 · H 2 SO 4 .

Гидразин как восстановитель

Гидразин - энергичный восстановитель. В растворах гидразин обычно также окисляется до азота. Восстановить гидразин до аммиака можно только сильными восстановителями, такими, как Sn 2+ , Ti 3+ , водородом в момент выделения (Zn + HCl). Окисляется кислородом воздуха до азота, аммиака и воды. Известны многие органические производные гидразина. Гидразин, а также гидразин-гидрат, гидразин-сульфат, гидразин-хлорид, широко применяются в качестве восстановителей золота, серебра, платиновых металлов из разбавленных растворов их солей. Медь в аналогичных условиях восстанавливается до закиси. В органическом синтезе гидразин применяется для восстановления карбонильной группы альдегидов и кетонов до метиленовой по Кижнеру-Вольфу (реакция Кижнера-Вольфа), реакция идёт через образование гидразонов, расщепляющихся затем под действием сильных оснований.

Обнаружение

Качественной реакцией на гидразин служит образование окрашенных гидразонов с некоторыми альдегидами, в частности - с p-диметиламинобензальдегидом.

Получение

Гидразин получают окислением аммиака NH 3 или мочевины CO(NH 2) 2 гипохлоритом натрия NaClO (метод Рашига). Реакция проводится при температуре 160 °C и давлении 2,5−3,0 МПа. Синтез гидразина окислением мочевины гипохлоритом по механизму аналогичен синтезу аминов из амидов по Гофману. Реакция проводится при температуре ~100 °C и атмосферном давлении.

Применение

Гидразин применяют в органическом синтезе, в производстве пластмасс, резины, инсектицидов, взрывчатых веществ, в качестве компонента ракетного топлива. Гидразина сульфат применяется в случае таких заболеваний, как неоперабельные прогрессирующие распространенные формы, рецидивы и метастазы злокачественных опухолей - рак легкого (особенно немелкоклеточный), молочных желез, желудка, поджелудочной железы, гортани, эндометрия, шейки матки, десмоидный рак, саркома мягких тканей, фибросаркома, нейробластома, лимфогранулематоз, лимфосаркома (монотерапия или в составе полихимиотерапии). Гидразин и его производные (метилгидразин, несимметричный диметилгидразин и их смеси (аэрозин)) широко распространены как ракетное горючее. Они могут быть использованы в паре с самыми разными окислителями, а некоторые и в качестве однокомпонентного топлива, в этом случае рабочим телом двигателя являются продукты разложения на катализаторе. Последнее удобно для маломощных двигателей. Во время Второй мировой войны гидразин применялся в Германии в качестве одного из компонентов топлива для реактивных истребителей «Мессершмитт Ме-163» (C-Stoff, содержащий до 30 % гидрата гидразина) и ракет «Фау-2» (B-Stoff, 75 % гидразина).

• Удельная тяга равна отношению тяги к весовому расходу топлива; в этом случае она измеряется в секундах (с = Н·с/Н = кгс·с/кгс). Для перевода весовой удельной тяги в массовую её надо умножить на ускорение свободного падения (примерно равное 9,81 м/с²)

Гидразин также применяется в качестве топлива в гидразин-воздушных низкотемпературных топливных элементах. Жидкая смесь гидразина и нитрата аммония используется как мощное взрывчатое средство с нулевым кислородным балансом - астролита, который, однако, в настоящее время практического значения не имеет. Гидразин широко применяется в химической промышленности в качестве восстановителя кислорода, содержащегося в деминерализованной воде, применяемой для питания котлов (котельные установки, производства аммиака, слабой азотной кислоты и др.). При этом протекает следующая химическая реакция: N 2 H 4 + O 2 = N 2 + 2H 2 O.

Токсичность

Гидразин и большинство его производных очень токсичны. Небольшие концентрации гидразина вызывают раздражение глаз, дыхательных путей. При повышении концентрации начинается головокружение, головная боль и тошнота. Далее следуют судороги, токсический отёк лёгких, а за ними - кома и смерть. ПДК в воздухе рабочей зоны = 0,1 мг/м 2 . Относится к первому классу опасности.