Stikstoftetroksied

Moet nie met stikstofdioksied () verwar word nie
Stikstoftetroksied (IUSTC-naam Distikstoftetroksied) en soms bekend as amyl, is die chemiese verbinding . Dit is 'n nuttige reagens in chemiese sintese. Dit vorm 'n ewewigsmengsel met stikstofdioksied. Sy molêre massa is 92,011 g/mol.

Stikstoftetroksied is 'n kragtige oksideermiddel wat hipergolies is by kontak met verskeie vorme van hidrasien, wat die paar 'n algemene dubbel-dryfmiddel vir vuurpyle gemaak het.

Struktuur en eienskappe 
Stikstoftetroksied kan beskou word as twee nitrogroepe (-NO) wat saamgebind is. Dit vorm 'n ewewigsmengsel met stikstofdioksied. Die molekule is plat met 'n N-N bindingsafstand van 1,78 Å en N-O afstande van 1,19 Å. Die N-N afstand stem met 'n swak binding ooreen, aangesien dit aansienlik langer is as die gemiddelde N-N enkelbinding lengte van 1.45 Å. Hierdie buitengewone swak σ-binding (wat neerkom op oorvleueling van die sp-hibriede orbitale van die twee NO-eenhede) is die gevolg van die gelyktydige delokalisering van die bindende elektronpaar oor die hele -molekule, en die aansienlike elektrostatiese afstoting van die dubbelbesette molekulêre orbitale van elke NO-eenheid.

Anders as NO, is  diamagneties aangesien dit geen ongepaarde elektrone het nie.  Die vloeistof is ook kleurloos maar kan as 'n bruin geel vloeistof voorkom as gevolg van die teenwoordigheid van NO volgens die volgende ewewig:

 ⇌ 2 

Hoër temperature stoot die ewewig na stikstofdioksied toe. 'n Mate van Stikstoftetroksied as 'n komponent van rookmis wat stikstof bevat is onvermydelik.

Produksie 
Stikstoftetroksied word gemaak deur die katalitiese oksidasie van ammoniak, met stoom as 'n verdunningsmiddel om die verbrandingstemperatuur te verlaag. In die eerste stap word die ammoniak na stikstofoksied geoksideer:

 4 NH + 5 O → 4 NO + 6 HO

Die meeste van die water word uitgekondenseer, en die gasse word verder afgekoel; die stikstofoksied wat geproduseer is, word geoksideer na stikstofdioksied, wat dan in stikstoftetroksied gedimeriseer word:

2 NO + O → 2 NO
2 NO ⇌ NO

en die res van die water word as salpetersuur verwyder.

Distikstoftetroksied kan ook op kleinskaal gemaak word deur die reaksie van gekonsentreerde salpetersuur en kopermetaal.

Gebruike

Vuurpyldryfmiddel 
Stikstoftetroksied word as 'n oksideermiddel in een van die belangrikste vuurpyldryfmiddels gebruik omdat dit as 'n vloeistof by kamertemperatuur gestoor kan word. In die 1890's het die Peruaanse polimaat, Pedro Paulet, na bewering geëksperimenteer met 'n vuurpylenjin wat spuitpunte gebruik het om stikstoftetroksied en petroleumbenseen na 'n vonkprop in te voer vir ontsteking, en die enjin het na bewering 300 polsende ontploffings per minuut uitgesit. Paulet het die Duitse vuurpylvereniging Verein für Raumschiffahrt besoek en is later deur Nazi-Duitsland genader om te help om vuurpyltegnologie te ontwikkel, hoewel hy geweier het om te help en nooit die formule vir sy dryfmiddel bekendgemaak het nie.

Vroeg in 1944 is navorsing oor die bruikbaarheid van distikstoftetroksied as 'n oksideermiddel vir vuurpylbrandstof deur Duitse wetenskaplikes gedoen, hoewel die Duitsers dit net in 'n baie beperkte mate as 'n bymiddel vir S-Stoff (rokende salpetersuur) gebruik het. Dit het teen die laat 1950's die opbergbare oksideermiddel van keuse geword vir baie vuurpyle in beide die Verenigde State en die Rusland. Dit is 'n hipergoliese dryfmiddel in kombinasie met 'n hidrasien-gebaseerde vuurpylbrandstof. Een van die vroegste gebruike van hierdie kombinasie was op die Titan-familie van vuurpyle wat oorspronklik as interkontinentale ballistiese missiele en daarna as lanseervoertuie vir baie ruimtetuie gebruik is. Dit is gebruik op die Amerikaanse Gemini- en Apollo-ruimtetuie en ook op die pendeltuig, en word steeds gebruik as stasiehoudryfmiddel op die meeste geo-stasionêre satelliete, en baie diepruimtesondes. Dit is ook die primêre oksideermiddel vir Rusland se Protonvuurpyl.

Wanneer dit as 'n dryfmiddel gebruik word, word daar gewoonlik bloot na stikstoftetroksied (NTO in Engels) verwys. Daarbenewens word dit dikwels gebruik met die byvoeging van 'n klein persentasie stikstofoksied, wat spanning-korrosiekrake van titaanlegerings inhibeer, en in hierdie vorm word dryfmiddelgraad stikstoftetroksied na verwys as gemengde stikstofoksiede (MON in Engels). Die meeste ruimtetuie gebruik nou MON in plaas van NTO; byvoorbeeld, die pendeltuig-reaksiebeheerstelsel het MON3 gebruik (NTO wat 3% NO per massa bevat).

Die Apollo-Sojoes-ongeluk 
Op 24 Julie 1975 het stikstoftetroksied-vergiftiging drie Amerikaanse ruimtevaarders geraak op die laaste neerdaling aarde toe na die Apollo-Sojoes-toetsprojekvlug. Dit was te wyte aan 'n skakelaar wat per ongeluk in die verkeerde posisie gelaat is, wat die houdingbeheer-stuwers toegelaat het om te vuur nadat die kajuitvarsluginlaat oopgemaak is, wat stikstoftetroksieddampe die kajuit laat binnedring het. Een bemanningslid het tydens die landing sy bewussyn verloor. Na die landing is al die bemanning vir vyf dae in die hospitaal opgeneem vir chemies-geïnduseerde longontsteking en edeem.

Kragopwekking 
Die neiging van  om omkeerbaar in NO af te breek, het gelei tot navorsing oor die gebruik daarvan in gevorderde kragopwekkingstelsels as 'n sogenaamde dissosierende gas. "Koel" distikstoftetroksied word saamgepers en verhit, wat veroorsaak dat dit in stikstofdioksied dissosieer teen die helfte van die molekulêre massa. Hierdie warm stikstofdioksied word deur 'n turbine uitgebrei, dit verkoel en die druk verlaag, en dan verder afgekoel in 'n hitteput, wat veroorsaak dat dit herkombineer in stikstoftetroksied met die oorspronklike molekulêre massa. Dit is dan baie makliker om saam te druk om die hele siklus weer te begin. Sulke dissosiatiewe gas-Brayton-siklusse het die potensiaal om die doeltreffendheid van kragomskakelingstoerusting aansienlik te verhoog.

Verwysings 

Chemie