России пришлось построить собственный завод по производству гидразина. Гидразин как оружие возмездия "сумрачного германского гения" не сработал Где производится гидразин
Завод по производству гидразина в России построен в рамках организации производства стратегических, дефицитных и импортозамещающих материалов. Он расположен в Нижегородской области, проектная мощность — 15 т в год. В настоящее время идут комплексные испытания оборудования.
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.
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.
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.
Вещество с очень простой формулой и очень непростой историей, в которой были и взлеты (в прямом смысле этого слова), и падения (к счастью, в основном в переносном). Это гидразин — H 2 N—NH 2 .
История с предысторией
В том, что гидразин был открыт в самом конце XIX века, сомневаться не приходится. В менделеевских «Основах химии», равно как и в «Истории химии» Микеле Джуа, первооткрывателем гидразина назван Теодор Курциус (1857—1928) — известный в свое время химик, профессор в Киле и Гейдельберге.
Однако во французских книгах по истории химии утверждается, что чистый безводный гидразин был получен лишь через семь лет после опытов Курциуса, в 1894 году, французским химиком Лобре де Брином. Курциус же получил лишь сульфат гидразина — соль состава N 2 H 4 -H 2 SO 4 .
Как он есть
Не слишком привлекательно выглядело новое вещество. Бесцветная довольно вязкая жидкость, дымящаяся на воздухе, с запахом нашатырного спирта, не очень стойкая к окислителям (склонная к самовоспламенению) и гигроскопичная. Но были у гидразина свойства, заинтересовавшие химиков. Например, он оказался восстановителем, причем очень активным. Окислы многих металлов — железа, хрома, меди — при контакте с ним восстанавливались столь бурно, что избыток гидразина воспламенялся и горел фиолетовым пламенем.
Позже выяснили, что под действием этих окислов происходит каталитическое разложение гидразина на газообразные азот и аммиак. Таким образом, он оказался пригоден в качестве ракетного топлива. Но с этой точки зрения гидразином заинтересовались спустя много лет. Пока же его изучали как достаточно своеобразный химический феномен.
Тепла при горении гидразина выделяется сравнительно мало—намного меньше, чем при горении углеводородов. Гидразингидрат в этом смысле еще хуже. Но оба они хорошо горят при малых затратах окислителя (последним могут быть воздух и кислород, перекись водорода, азотная кислота и фтор; кроме того, как мы уже знаем, гидразин может создавать реактивную тягу и без помощи реакции окисления, разлагаясь на катализаторах). Это обстоятельство, а также большое количество образующихся при горении газов сделали гидразин и его производные незаменимыми веществами ракетных полигонов.
Макро и микро
Двигателем второй ступени ракет «Космос», посредством которых в 1962— 1967 гг. на космические орбиты выведено около 200 искусственных спутников Земли, был жидкостной реактивный двигатель РД-119. Горючим для него служило вещество, обозначаемое в справочниках четырьмя буквами: НДМГ. Расшифровываются они так: несимметричный диметилгидразин. Еще одно важное для ракетной техники производное гидразина! Его формула: (CH 3) 2 NNH 2 .
В отличие от безводного гидразина и гидразингидрата это вещество легко, в любых соотношениях, смешивается не только с водой, но и с нефтепродуктами. НДМГ входит в состав многих жидких ракетных топлив. Известное американское горючее для ЖРД «Аэрозин-50» это смесь гидразина и НДМГ.
НДМГ от гидразина отличается не сильно: то же агрегатное состояние, близкие химические и физические свойства, тот же малоприятный запах.
Одна существенная частность. Несимметричный диметилгидразин — хороший растворитель. Поэтому в нем набухают, утрачивая прочность и плотность, большинство известных прокладочных материалов. Исключение составляют лишь некоторые специальные резины, полиэтилен и, конечно, «пластмассовая платина» — фторопласт-4.
Пределы взрывоопасных концентраций для смесей НДМГ с воздухом чрезвычайно широки: от 2 до 99% НДМГ по объему. Уже поэтому лучше не допускать его контакта с воздухом. Но есть и другие причины. Во-первых, он окисляется кислородом; во-вторых, взаимодействует с двуокисью углерода, содержащейся в воздухе (при этом образуются твердые соли); в-третьих, как и гидразин, НДМГ поглощает из воздуха влагу. Все три процесса приводят к порче достаточно дорогого НДМГ. Потому эту непростую жидкость рекомендуют хранить под азотной «подушкой».
Выше рассказано о наиболее известных примерах использования гидразина и его производных в ракетной технике. Однако это был, если хотите, итог, высшая точка взлета. А предшествовали ей события менее знаменательные.
Многим знакомо имя немецкого инженера и изобретателя Хельмута Вальтера. До начала второй мировой войны он был техническим руководителем небольшой приборостроительной фирмы, а к концу войны стал одним из самых почитаемых (и глубоко засекреченных) деятелей науки и техники в фашистской Германии. Как и Вернер фон Браун, он разрабатывал «оружие возмездия», на которое так рассчитывали гитлеровцы и которое им почти ничего не дало.
Вся карьера Вальтера связана с концентрированными растворами перекиси водорода. Их он использовал и в двигателях для подводной лодки новой конструкции, и в реактивном двигателе собственной конструкции. Восьмидесяти процентная перекись водорода работала в этом двигателе как окислитель, горючим же для него служила смесь почти равных количеств метилового спирта и гидразингидрата. Гидразингидрат в составе топлива обеспечивал его легкое и безотказное самовоспламенение.
Двигатели Вальтера устанавливали на истребителях Мессершмитта «Ме-163» и на пилотируемом самолете-снаряде «Наттер». Последний предназначался для борьбы с бомбардировочной авиацией. Примитивная деревянная конструкция самолета несла мощный заряд из 24 твердотопливных реактивных снарядов. После залпа летчик и дорогостоящий двигатель спасались на парашютах, а «Наттер» самоуничтожался в воздухе.
Дальше испытаний (сентябрь 1944 г.) затея с «Наттером» не пошла. Она не повлияла на исход войны, как, впрочем, и другие начинания Хельмута Вальтера. Однако работы по использованию гидразина и его производных в качестве реактивного топлива были продолжены в разных странах. В частности, в США вскоре после войны построены ракеты «Бомарк», «Авангард», «Тор-Эйбл», «Найк-Аякс», работающие на смеси, несимметричного диметилгидразина и керосина. Позже НДМГ вошел в состав топлива двигателей второй ступени ракет «Тор-Дельта», «Торад-Дельта», «Тор-Аджена», «Торад-Аджена». Он же входил в состав горючего первой и второй ступеней мощных ракет-носителей «Титан-М», «Титан-Ill». А в реактивном двигателе французского истребителя- бомбардировщика «Мираж-111» НДМГ используют как активизирующую добавку к традиционному топливу.
Современной космической технике нужны не только гигантские двигатели ракет первой и второй ступени. В последнее время все больше внимания уделяют разработке микрореактивных двигателей, с помощью которых корабли и спутники перемещаются в открытом космосе в условиях невесомости — меняют орбиты, маневрируют. В этих микродвигателях гидразину тоже отводят важную роль.
В условиях орбитального полета одним из самых главных требований к ракетному топливу становятся простота и надежность его воспламенения (или начала реакции самопроизвольного разложения с выделением газообразных продуктов). С этой точки зрения гидразин и его производные не имеют равных. Они воспламеняются очень легко, а разложение гидразина на азот и аммиак возможно как под действием нагрева, так и под влиянием катализаторов. В итоге микродвигатели с гидразином и его производными изготавливают в нескольких странах.
Но не только в космосе, не только для космической техники нужен нам гидразин. Сегодня химии гидразина посвящено много исследований и книг. Производных его получены сотни тысяч, и некоторые из них оказались практически значимыми.
В терапевтической практике используют многие биологически активные вещества — производные гидразина. Известна, в частности, группа лекарств от туберкулеза, в которых действующим началом стал гидразид изоникотиновой кислоты — производное гидразина. Другие его производные используют как средство против нервных депрессий.
А гидразид малеиновой кислоты — стимулятор роста картофеля, сахарной свеклы, винограда, табака.
Конечно, далеко не все производные гидразина применимы для подобных целей. Давно известно, что и сам гидразин, и его простейшие производные, применяемые в ракетной технике, токсичны. Сообщения о токсичности многих производных гидразина, появившиеся в медицинской литературе в последние годы, заставляют относиться к этим веществам с еще большей настороженностью и вниманием. Однако от их вредностей научились защищаться достаточно надежно.
Разработаны и кое-где уже используются на практике высокоэффективные и надежные гидразин-воздушные и гидразин-кислородные топливные элементы — химические источники тока. Они работали, в частности, вместо аккумуляторов на борту канадской одноместной научно-исследовательской подводной лодки «Стар».
При работе в топливном элементе из сравнительно ядовитого гидразина (или гидразингидрата) образуются лишь совершенно безвредные вода и азот. Электрическая энергия вырабатывается благодаря протекающей на аноде реакции:
Экологическая безвредность — главное достоинство таких источников тока.
Гидразин-воздушные топливные элементы прошли успешные испытания на микромотоцикле и грузовом электромобиле, развивавшем скорость больше 70 километров в час.
Одним словом, гидразину нашлось дело и в космосе, и под водой, и на земле.
Продажа
АО «Реахим» предлагает самые низкие цены на реагенты из каталога. У нас вы можете купить гидразин гидрат по цене производителя и получить в кратчайшие сроки. Мы гарантируем чистоту гидразин гидрата не ниже 98%, действующий срок гарантии, точную доставку в оговоренные сроки. Чтобы оформить заказ на гидразин гидрат (1:1) используйте форму заказа на сайте.
Общее определение
Гидразин Гидрат (1:1) с регистрационным номером CAS: 7803-57-8 представляет собой бесцветную дымящуюся жидкость со слабым запахом аммиака. Имеет и другие регистрационные номера: 65209-65-6, 65492-74-2, 79785-97-0. Химически стабильное вещество, имеет целый ряд несовместимостей.
Применение
Вещество гидразин гидрат применяется в производстве и используется в лабораторных условиях:
- в качестве восстановителя для гидрата гидразина;
- в медицине;
- входит в состав пестицидов, красителей, пенообразователей;
- служит антиоксидантом материалов;
- для производства металлов высокой чистоты;
- для изготовления синтетических волокон;
- редко – для изготовления ракет и взрывчатых веществ.
Получение
Есть несколько способов получения гидрата гидразина. Например, его можно приготовить с помощью мочевины: смешать гипохлорит натрия и гидроксид натрия в определенном соотношении, добавить смесь мочевины и небольшое количество перманганата калия при перемешивании. Затем пропустить пар в реакторе при 103-104°С. После начала реакции окисления 40% реактива получается путем фракционной перегонки, 80% путем дегидратации с каустической содой – в вакууме.
NH 2 ONH 2 + NaClO + 2NaOH → N 2 H 4 ·H 2 O + NaCl + Na 2 CO 3
Идентификация
Название: Гидразин Гидрат / Hydrazine hydrate
Синонимы: Гидразин диамид / Nitrogen hydride; Hydrazine hydroxid; Hydrazine, monohydrate;
Hydrazinium hydroxide.
Формула: H 4 N 2 ·H 2 O / H 6 N 2 O
ГОСТ 5832-76 (не действует)
CAS: 7803-57-8
Физические данные
Физическое состояние: дымящаяся жидкость
Цвет: белый, бесцветный
Форма: кристаллы
Запах: слабый аммиачный
Молекулярная масса: 50.06
Температура кипения: 113.5°C при 760 мм рт.ст.
Температура плавления: 51.5°C
Давление пара: 20,7 мм рт.ст. при 25°С
Плотность: 1.032 г/см 3
Растворимость: смешивается со спиртами, немного с углеводородами, не растворим в хлороформе и эфире
Чистота: не ниже 98%
Пожар и взрыв
Температура вспышки: 75ºС
Материал не горит и сгорает с трудом. Для тушения пожара, рядом или в эпицентре которого расположен гидразин гидрат, используется вода.
Может воспламеняться от тепла, искр или пламенны. Пары могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.
Влияние на организм
Опасное вещество – гидразин гидрат оказывает негативное влияние на организм: вызывает ожоги, рак, аллергию при контакте с кожей. Пары реагента раздражают слизистые оболочки, носовую полость, горло, верхние дыхательные пути.
Стабильность
Стабильная жидкость.
Несовместимость: окислители, оксиды тяжелых металлов, обезвоживающие агенты, щелочные металлы, ржавчина, соли серебра.
Остаток от обезвоженного гидразина с барием или оксидом кальция разлагается с выделением тепла в дневное время и, наконец, взрывается.
Разлив и очищение
Крайне токсично для водных организмов, может вызывать долгосрочные неблагоприятные изменения в водной среде.
Удалять гидразин со сточных вод можно с помощью активированного угля и меди ионных катализаторов.
В случае разлива удалить источники возгорания, накрыть место разлива абсорбирующий материалом, собрать в контейнер для утилизации.
Утилизировать необходимо по протоколу утилизации опасных отходов.
Профилактика
Избегать попадания на кожу и в глаза, не вдыхать пары, избегать прямого контакта, не трогать сломанные контейнера. Смывать водой или мылом с водой, но не в канализацию.
Безопасность
Символ опасности: T, N.
Коды риска:
- 20/21/22 – Опасно при вдыхании, попадании на кожу и проглатывании;
- 45 – Может вызвать рак;
- 34 – Вызывает ожоги;
- 43 – Может вызвать сенсибилизацию при попадании на кожу;
- 51/53 – Токсично для водных организмов, может вызывать продолжительные неблагоприятные изменения в водной среде;
- 50/53 – Очень токсично для водных организмов, может вызывать продолжительные неблагоприятные изменения в водной среде;
- 23/24/25 – Токсично при вдыхании, попадании на кожу и проглатывании;
- 10 – Огнеопасно.
Коды безопасности:
- 45 – В случае аварии или при плохом самочувствии немедленно обратиться за медицинской помощью (по возможности предъявить этикетку материала);
- 53 – Избегать контакта - перед использованием получить специальные инструкции;
- 60 – Данный материал и его тару следует утилизировать как опасные отходы;
- 61 – Не допускать попадания в окружающую среду. Смотрите специальные инструкции/паспорт безопасности материала.
Защитное оборудование и одежда
Защита включает респиратор, химическую защиту, рекомендованную производителем.
Хранение
Закрытые контейнера могут взрываться, поэтому их следует держать удаленно от источников света и тепла.
Упаковка и транспортировка
Ограничений на транспортировку виноградной кислоты по морю, воздуху или суше нет. Требует обязательной маркировки: класс опасности – 8.
Группа упаковки: II. Упаковка: 5 г / 100 г / 500 г / 2 кг в стеклянной бутыли / 200 кг в бочках.
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.
Окислитель | Удельная тяга (Р1, с*) | Температура сгорания °С | Плотность топлива г/см³ | Прирост скорости, ΔVид,25, м/с | Весовое содерж.горючего % |
---|---|---|---|---|---|
Фтор | 364,4 с | °С | 1,314 | 5197 м/с | 31 % |
Тетрафторгидразин | 334,7 с | °С | 1,105 | 4346 м/с | 23,5 % |
ClF 3 | 294,6 с | °С | 1,507 | 4509 м/с | 27 % |
ClF 5 | 312,0 с | °С | 1,458 | 4697 м/с | 26,93 % |
Перхлорилфторид | 295,3 с | °С | 1,327 | 4233 м/с | 40 % |
Фторид кислорода | 345,9 с | °С | 1,263 | 4830 м/с | 40 % |
Кислород | 312,9 с | °С | 1,065 | 3980 м/с | 52 % |
Перекись водорода | 286,9 с | °С | 1,261 | 4003 м/с | 33 % |
N 2 O 4 | 291,1 с | °С | 1,217 | 3985 м/с | 43 % |
Азотная кислота | 279,1 с | °С | 1,254 | 3883 м/с | 40 % |
- 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.
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
Химические и физические свойства гидразина
ГИДРАЗИН
ТЕМА 4. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ КОНСЕРВАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ
Гидразингидрат N 2 H 4 Н 2 О - бесцветная жидкость, легко поглощает воду, углекислоту и кислород из воздуха. Гидразингидрат хорошо растворим в воде и спирте. Температура кипения при атмосферном давлении +118,5 °С, замерзания -51,7 °С. Молекулярная масса реагента равна 50, плотность 1,03 г/см 3 . Гидразингидрат обладает сильными восстановительными свойствами, токсичен, а при концентрациях, превышающих 40 %, горюч. Основной метод получения гидразингидрата в производственных масштабах - это использование синтеза Рашига, включающего частичное окисление аммиака (и мочевины) гипохлоритом.
Для гидразингидрата предполагается, что в жидкой фазе существует равновесие
N 2 H 4 *H 2 O=N 2 H 4 +H 2 O,
которое с увеличением температуры смещается вправо. Реакция между гидразином и водой протекает с образованием иона гидразония:
N 2 Н 4 +H 2 O=N 2 H 5 + ОН -
Растворы гидразина в воде обладают основными свойствами. Как основание он в 8 раз слабее гидрооксида, и его можно рассматривать как аммиак, в котором один атом водорода замещен группой NH 2 * С кислотами гидразин образует соли, которые в воде разлагаются по реакции
N 2 H 4 * 2НА => N 2 H 4 НА +НА,
Например
N 2 H A * 2H 2 SO 4 => N 2 Н 4 *H 2 SO 4 +H 2 SO 4 .
Гидразин способен выступать в качестве донора пары электронов при образовании комплексов с ионами металлов, что связано с возможностью гидразина координационно присоединять ион водорода с образованием иона N 2 H 4 *Н + . При образовании таких гидразинатов гидразин ведет себя главным образом как координационно-двухвалентная молекула и действует в воде в качестве восстановителя металлов.
Гидразин как в кислой, так и в щелочной среде подвергается реакции самоокисления – восстановления
3N 2 H 4 =>N 2 +4NH 3
Продуктами реакции трехвалентного железа и гидразина являются азот и аммиак:
N 2 H + 5 +Fe 3+ =>NH 4 + 1/2N 2 +H + +Fe 2+
Как отмечалось выше, гидразин способен выступать в качестве донора пары электронов с образованием ионов гидразония N 2 H 5 + , хотя в большинстве случаев координационно связанный с ионами металлов гидразин ведет себя как координационно-двухвалентная молекула, возможно существование и трехчленных металл-гидразиновых колец
Многие соединения, содержащие координационно-связанный гидразин, слабо растворимы в воде, и вполне возможно, что некоторые из них представляют собой поликатионные комплексы, в которых гидразин является мостиковой группой. Число возможных соединений с координационным гидразином несколько ограничено вследствие его восстанавливающей способности.
Добавление гидразинов даже к водным растворам солей металлов приводит к осаждению нерастворимых комплексов.
При повышенных температурах гидразин разлагается с образованием аммиака и азота
3N 2 H 4 =*4NH 3 + N 2 (2.7)
или же при определенных условиях по уравнениям
3N 2 H 4 => 2NH 3 + ЪН 2 +2N 2 ; (2.8)
N 2 H 4 =*N 2 +2H 2 . (2.9)
При температурах выше 100°С таьже достаточно интенсивно протекают реакции
2Ре 2 О ъ + N 2 H A => N 2 +2H 2 O+4FeO; (2.Ю)
6Fe 2 O i ^pT^^^ 2 OT4Fe 3 0 4 ; (2ii)
4Fe(OH) 3 + N 2 H 4 => 4Fe{OH) 2 + 4ЩО+N 2 ; (2.12)
2Cu 2 O+N 2 H 4 =*4Cu+2H 2 O+N 2 ; (2.13)
2CuO+N 2 H 4 =*2Cu+2H 2 O+N 2 ; (2.14)
Скорость термического разложения гидразина зависит от рН раствора. Так, при рН менее 8 и температуре 300 "С разложение гидразина происходит через 10 мин, а при рН 8 и 9 (и той же температуре) -.соответственно через 20 и 30 мин.
Катализаторами температурного распада гидразина являются оксиды железа, меди и других металлов. На разложение гидразина влияет также состояние стенок трубок, в которых циркулирует раствор. При движении растворов каталитическое воздействие стенок труб сказывается достаточно сильно. В неподвижном растворе скорость термолиза гидразина замедляется. С увеличением давления скорость разложения гидразина также уменьшается. Гидразин способен переходить в пар лишь при насыщении системы. Скорость его разложения в паре зависит в первую очередь от температуры.
2.1.3. Влияние температуры на взаимодействие гидразина и кислорода.
В отсутствие катализаторов рН незначительно влияет на скорость окисления гидразина. Гораздо большее влияние на этот процесс оказывает температура. Автором проводилось исследование скорости взаимодействия кислорода и гидразина при различных температурах и значениях рН .
Эксперименты ставились таким образом, чтобы реакция проходила либо при близких по значению концентрациях взаимодействующих веществ (бимолекулярная реакция), либо при постоянном и значительном избытке одного из компонентов (мономолекулярная реакция).3начение рН поддерживалось постоянным с помощью универсальной буферной смеси; для сохранения постоянства температуры растворы термостатировались. Результаты проведенных исследований представлены на рис.2.1. Пучок кривых характеризует изменение константы скорости исследуемой реакции в зависимости от температуры при различных рН. Кривые лежат настолько близко друг к другу, что их можно рассматривать как одну и считать, что скорость окисления гидразина кислородом в пределах рН 8,5-12 зависит только от температуры. При математической обработке полученных кривых можно вывести формулу, позволяющую рассчитывать количество непрореагировавших компонентов при различных температурах и разном времени контакта.
Из приведенных данных видно, что заметное взаимодействие реагирующих веществ начинается только при 150 "С при этой температуре, если реакция протекает по мономолекулярному механизму, за 5 мин. может быть связано до 50% меньшего по количеству компонента. При 250 "С почти 100% его будет связано за 1 минуту. Если же концентрации гидразина и кислорода близки, как, например, в питательной воде, реакция проходит по бимолекулярному механизму. Подсчеты, проведенные для концентрации гидразина 0,03 и кислорода 0,02 мг/л представленные в табл. 2.2.
Эти данные показывают, что даже при температуре 250 0 С через 5 минут остается несвязанным свыше 70% гидразина (из 30 мкг гидразина и 20 мкг кислорода прореагировало только по 8 мкг). При более низких температурах реакция идет значительно медленнее, что и объясняет их совместное сосуществование в питательной воде.