Unsymmetrical dimethylhydrazine
Unsymmetrical dimethylhydrazine (UDMH; 1,1-dimethylhydrazine; heptyl) là một hợp chất hóa học với công thức H2NN(CH3)2 được sử dụng làm chất đẩy cho tên lửa. Nó là một chất lỏng nhớt, không màu, có mùi tanh và mùi amonia giống như các chất hữu cơ amines khác. Chất này sẽ chuyển sang màu vàng trong môi trường không khí và hấp thu oxygen và carbon dioxide. Nó có khả năng hòa tan trong nước, ethanol, và kerosene. Nồng độ hòa tan từ 2,5% đến 95% trong môi trường không khí, hơi của nó có khả năng cháy nổ. Hợp chất này nhạy cảm với các chấn động. Symmetrical dimethylhydrazine, 1,2-dimethylhydrazine cũng được biết đến nhưng không phổ biến bằng.[3]
| Unsymmetrical dimethylhydrazine | |
|---|---|
 | |
 Cấu trúc của unsymmetrical dimethylhydrazine | |
| Tên khác | Dimazine |
| Nhận dạng | |
| Số CAS | |
| PubChem | |
| Số EINECS | |
| KEGG | |
| MeSH | |
| ChEBI | |
| Số RTECS | MV2450000 |
| Ảnh Jmol-3D | ảnh |
| SMILES | đầy đủ
|
| Tham chiếu Beilstein | 605261 |
| UNII | |
| Thuộc tính | |
| Bề ngoài | Chất lỏng không màu |
| Mùi | Amonia, tanh |
| Khối lượng riêng | 791 kg m−3 (at 22 °C) |
| Điểm nóng chảy | −57 °C; 216 K; −71 °F |
| Điểm sôi | 64,0 °C; 337,1 K; 147,1 °F |
| Độ hòa tan trong nước | Hòa tan[1] |
| Áp suất hơi | 13,7 kPa (at 20 °C) |
| Chiết suất (nD) | 1,4075 |
| Nhiệt hóa học | |
| Enthalpy hình thành ΔfH | 48.3 kJ mol−1 |
| DeltaHc | −1982.3 – −1975.1 kJ mol−1 |
| Entropy mol tiêu chuẩn S | 200.25 J K−1 mol−1 |
| Nhiệt dung | 164.05 J K−1 mol−1 |
| Các nguy hiểm | |
| Nguy hiểm chính | gây ung thư, phản ứng mạnh khi tiếp xúc với các chất oxy hóa |
| NFPA 704 |
3
4
1
|
| Giới hạn nổ | 2–95% |
| PEL | TWA 0.5 ppm (1 mg/m³) [skin][1] |
| LC50 |
|
| LD50 |
|
| REL | Ca C 0.06 ppm (0.15 mg/m³) [2 hr][1] |
| IDLH | Ca [15 ppm][1] |
| Ký hiệu GHS |      |
| Báo hiệu GHS | DANGER |
| Chỉ dẫn nguy hiểm GHS | H225, H301, H314, H331, H350, H411 |
| Chỉ dẫn phòng ngừa GHS | P210, P261, P273, P280, P301+P310 |
| Các hợp chất liên quan | |
| Hợp chất liên quan | |
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
Sản xuất
sửaUDMH được sản xuất trong công nghiệp bằng hai cách.[3] Dựa theo quy trình Olin Raschig, một phương pháp trong đó tạo ra UDMH bắt đầu bằng phản ứng giữa monochloramine và dimethylamine tạo ra 1,1-dimethylhydrazinium chloride:
- (CH3)2NH + NH2Cl → (CH3)2NNH2 ⋅ HCl
Với sự có mặt của chất xúc tác thích hợp, acetylhydrazine có thể N-dimethylated nhờ formaldehyde và hydro để tạo ra N,N-dimethyl-N'-acetylhydrazine, chất này sau đó có thể thủy phân:
- CH3C(O)NHNH2 + 2CH2O + 2H2 → CH3C(O)NHN(CH3)2 + 2H2O
- CH3C(O)NHN(CH3)2 + H2O → CH3COOH + H2NN(CH3)2
Ứng dụng
sửaỨng dụng phổ biến của UDMH là cùng với chất oxy hóa Đinitơ tetroxit hay ít phổ biến hơn là cùng với IRFNA (Axit Nitric bốc khói đỏ) hoặc Oxy lỏng làm nhiên liệu hypergolic cho tên lửa. UDMH là một dẫn xuất của hydrazine và đôi khi cũng được gọi là hydrazine. Nó được ký hiệu MIL-PRF-25604 như một loại nhiên liệu tại Hoa Kỳ.[4]
UDMH là một hợp chất ổn định, và có thể trữ trong các hệ thống tên lửa nhiên liệu lỏng trong một thời gian dài, yếu tố này khiến cho mặc dù nó có giá thành cao nhưng vẫn được sử dụng làm nhiên liệu cho nhiều loại động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng. Đối với một số loại động cơ như OMS trên tàu con thoi hoặc các động cơ dùng để cơ động trên quỹ đạo, monomethylhydrazine được sử dụng do nó có xung lực riêng cao hơn một chút.
Trong nhiều động cơ sử dụng nhiên liệu kerosene, UDMH hoạt động như là một nhiên liệu khởi động buồng đốt và làm nóng động cơ trước khi động cơ chuyển sang sử dụng nhiên liệu chính là kerosene.
UDMH có tính ổn định cao hơn hydrazine, đặc biệt là tại nhiệt độ cao, và nó có thể được sử dụng để thay thế hoặc kết hợp cùng với hydrazine dưới dạng hỗn hợp. UDMH được sử dụng trong nhiều thiết kế động cơ tên lửa của châu Âu, Nga, Ấn Độ, và Trung Quốc. Động cơ tên lửa liên lục địa SS-11 Sego, SS-19 Stiletto, Proton, Kosmos-3M, R-29RMU2 Layner, R-36M, Rokot của Nga và tên lửa Trường Chinh 2F của Trung Quốc là những loại tên lửa nổi tiếng sử dụng nhiên liệu UDMH (các kỹ sư tên lửa Liên Xô hay gọi nó là "heptyl"[5]). Các tên lửa thuộc họ tên lửa Titan, GSLV, và họ tên lửa Delta sử dụng hỗn hợp bao gồm 50% hydrazine và 50% UDMH, còn gọi là Aerozine 50.[6] Có thông tin cho rằng tên lửa liên lục địa mà Triều Tiên phát triển và thử nghiệm vào năm 2017 cũng sử dụng loại nhiên liệu này.[7]
An toàn
sửaHydrazine và các dẫn xuất methyl của nó tuy rất độc hại, nhưng giá trị LD50 chưa được công bố.[8] Nó là tiền chất của dimethylnitrosamine, là chất gây ung thư.[9]
Tham khảo
sửa- ^ a b c d “NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0227”. Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Hoa Kỳ (NIOSH).
- ^ “1,1-Dimethylhydrazine”. Nguy hiểm ngay lập tức đến tính mạng hoặc sức khỏe. Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Hoa Kỳ (NIOSH).
- ^ a b Schirmann, Jean-Pierre; Bourdauducq, Paul (2001). “Hydrazine”. Bách khoa toàn thư Ullmann về Hóa chất công nghiệp. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a13_177.
- ^ “PERFORMANCE SPECIFICATION PROPELLANT, uns-DIMETHYLHYDRAZINE (MIL-PRF-25604F)”. ASSIST Database Quicksearch. ngày 11 tháng 3 năm 2014. Truy cập ngày 26 tháng 5 năm 2020.
- ^ “Following Russian rocket explosion, experts warn of 'major contamination'”.
- ^ Clark, John D. (1972). Ignition! An Informal History of Liquid Rocket Propellants. Rutgers University Press. tr. 45. ISBN 0-8135-0725-1.
- ^ Broad, William J.; Sanger, David E. (ngày 17 tháng 9 năm 2017). “The Rare, Potent Fuel Powering North Korea's Weapons” – qua www.nytimes.com.
- ^ “Bản sao đã lưu trữ”. Bản gốc lưu trữ ngày 6 tháng 7 năm 2018. Truy cập ngày 1 tháng 5 năm 2021.
- ^ Gangadhar Choudhary, Hugh Hansen (1998). “Human health perspective of environmental exposure to hydrazines: A review”. Chemosphere. 37: 801–843. doi:10.1016/S0045-6535(98)00088-5.