1,1-Диметилгидразин

Не следует путать с НГМД — накопителем на гибких магнитных дисках.

Не следует путать с углеводородным остатком — алкильным радикалом гептана.

Несимметри́чный диметилгидрази́н (НДМГ, 1,1-диметилгидрази́н, кодовое название «гепти́л») — 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.

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
Энергия ионизации	8,05 ± 0,01 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	216 К, −57 °C
• кипения	336 К, +63 °C
• вспышки	258 К, −15 °C
Пределы взрываемости	2 ± 1 об.%
Давление пара	103 ± 1 мм рт.ст.
Классификация
Рег. номер CAS	57-14-7
PubChem	5976
Рег. номер EINECS	200-316-0
SMILES	NN(C)C
InChI	InChI=1S/C2H8N2/c1-4(2)3/h3H2,1-2H3 RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N
RTECS	MV2450000
ChEBI	18853
Номер ООН	1163
ChemSpider	5756
Безопасность
ЛД50	122 мг/кг (крысы, орально) 100 мг/м3 4 часа (морские свинки, при экспозиции)
Токсичность	высокотоксичен
NFPA 704	3 4 1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

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), летучее вещество, температура кипения +63,1 °C.

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).

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 (АТ):

${\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{N}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {H_{2}NN(CH_{3})_{2}+2N_{2}O_{4}\rightarrow 2CO_{2}+3N_{2}+4H_{2}O}}$ 

К преимуществам пары НДМГ+АТ относятся:

• 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

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.

ПрименениеПравить

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);
• китайских РН семейства «Чанчжэн»;
• французских РН семейства «Ариан», «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»).

История созданияПравить

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 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.

ТоксичностьПравить

НДМГ — высокотоксичное и летучее вещество. 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.

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 промышленностиПравить

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

$\mathsf{H}\mathsf{N}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{N}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {HN(CH_{3})_{2}+HNO_{2}\rightarrow ONN(CH_{3})_{2}+H_{2}O}}$ 

$\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{N}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{N}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {ONN(CH_{3})_{2}+2H_{2}\rightarrow H_{2}NN(CH_{3})_{2}+H_{2}O}}$ 

N-нитрозодиметиламин $\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{N}\mathsf{(}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {ONN(CH_{3})_{2}}}$  тоже является высокотоксичным и канцерогенным веществом.

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.

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 СН₂N₂.

ТранспортированиеПравить

Транспортирование НДМГ осуществляют в основном железнодорожным, водным и автотранспортом. Авиационные перевозки НДМГ запрещены.

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.

Переработка и нейтрализацияПравить

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 водорода.

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 микроэлементами.

См. такжеПравить

• Метилгидразин — ракетное топливо со схожими свойствами
• Гидразин — ракетное топливо
• Аэрозин — ракетное топливо, смесь гептила с гидразином
• 1,2-Диметилгидразин  (англ.) (рус. — симметричный диметилгидразин
• 2-Диметиламиноэтилазид  (англ.) (рус. — экспериментальное нетоксичное ракетное топливо

ЛитератураПравить

• Панасюк, А. Г. Утилизация гидразинсодержащих ЖРТ методом нейтрализации / А. Г. Панасюк, А. Б. Шестозуб, А. П. Ранский … [и др.] // Вестник Нац. техн. ун-та «ХПИ» : сб. науч. труд.. — Харьков : НТУ «ХПИ», 2010. — Вып. 13. — С. 59–81. — УДК 623.52.002.8.

СсылкиПравить

• Поляк, Виктор. Черная быль // Культурная эволюция. — 2008. — 27 января.
• N₂O₄/UDMH // Enciclopedia Astronautica. — 2002. — 26 июня.
• Are pesticides posing intolerable risks? : [арх. 18 апреля 2005] // The Pesticide Management Education Program at Cornell University. — 2003. — 10 марта.
• Греков А. П., Веселов В. Я. Гидразин космический
• Максименко О. О. Победа шунгита над гептилом
• Мотылев С. Водный гиацинт в гептиловом болоте