Hidroksilammonium nitrat

“Molecule of the Week” layihəsi çərçivəsində Günel Əzimova tərəfindən yazılan məqalə: “Hidroksilammonium Nitrat”.

Kimyəvi formulu: H₄N₂O₄

Molyar kütləsi: 96,04 q/mol

Sıxlığı: 1,84 q/sm³

Qaynama nöqtəsi: 48 ⁰C

Suda həll olandır.

Hidroksilammonium nitrat (HAN), yaxud da hidroksilamin nitrat kimyəvi formulu [NH₃OH][NO₃] şəklində olan qeyri-üzvi birləşmədir. Bu hidroksilamin və nitrat turşusundan alınan duzdur. Rəngsiz, hiqroskopik maddədir.

Hidrazin əvəzedicisi kimi tədqiq edilən müxtəlif qeyri-toksik kimyəvi maddələr arasında hidroksilammonium nitrat (HAN) kosmik vasitələr üçün ən perspektivli və ən geniş şəkildə araşdırılmış mono raket yanacağı kimi istifadə olunur. HAN laboratoriyada sulu və ya üzvi mühitdə hidroksilamin duzu ilə metal nitrat duzu və ya sərbəst hidroksilamin əsası ilə nitrat turşusu (zərərsizləşmə reaksiyası) arasında reaksiya yolu ilə hazırlana bilər. İstifadə olunacaq metal nitrat duzunun ikiqat parçalanma metodu üzvi mühitdə daha yüksək həllolma qabiliyyətinə malik olmalıdır. Bu üsul sadədir və heç bir mərhələdə heç bir təhlükə yaratmır və minimal imkanlarla laboratoriya miqyasında həyata keçirilə bilər. Müxtəlif metal nitrat duzları arasında, barium, kalsium və natrium nitratları ikiqat birləşmə metodunda ən çox istifadə edilən prekursorlardır. Reaksiya (hidroksilamin-sulfat) HAS-ın sulu mühitdə metal nitrata yavaş-yavaş əlavə edilməsi ilə həyata keçirilmişdir. Alınan metal sulfat təkrar filtrasiya ilə ayrılıb.

Azot turşusu ilə hidroksilaminin neytrallaşması ilə hidroksilaminin hazırlanması:

NH₂OH + HNO₃ → NH₃OH⁺ + NO₃^–

Hidroksilammonium sulfat və metal nitrat arasında ikiqat parçalanma reaksiyası ilə hidroksilammonium nitratın hazırlanması:

(NH₂OH)_{2 ∙} H₂SO₄ + M(NO₃)₂ → 2NH₂OH_∙HNO₃ + MSO₄

Hidroksilammonium nitratın laboratoriya üçün hazırlıq proseduru:

• İkiqat parçalanma;
• Neytrallaşdırma;
• İon mübadiləsi;
• Elektroliz;
• Azot turşusunun hidrogenləşməsi;
• Azot oksidlərinin katalitik reduksiyası.

Xassələri: Hidroksilammonium nitrat hidroksiammonium və nitrat ionlarına ayrılmış mürəkkəb birləşmədir. Bu birləşmə qeyri-stabildir, çünki tərkibində həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici birləşmə vardır. Bu da ammonium nitrat ionuna oxşayır. Adətən sulu məhlul kimi istifadə olunur. Məhlul zəhərlidir, kanserogen mənşəlidir.

Tətbiqi: Hidroksilammonium nitrat həm maye, həm də bərk formada raket yanacağı kimi istifadə olunur. HAN və ammonium dinitramid başqa bir energetik üzvi birləşmədir.

Ədəbiyyat

1. Dominic Freudenmann, Helmut K. Ciezki (29 July 2019). “ADN and HAN‐Based Monopropellants – A Minireview on Compatibility and Chemical Stability in Aqueous Media”. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. Wiley Online Library. 44(9): 1084–1089. doi:1002/prep.201900127
2. Sawka, Wayne N.; McPherson, Michael (2013-07-12), “Electrical Solid Propellants: A Safe, Micro to Macro Propulsion Technology”, 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Joint Propulsion Conferences, American Institute of Aeronautics and Astronautics, doi:2514/6.2013-4168
3. Nicholas, Andrew; Finne, Ted; Gaylsh, Ivan; Mai, Anthony; Yen, Jim (September 2013). “SpinSat Mission Overview”(PDF).
4. “About Green Propellant Infusion Mission (GPIM)”. NASA. 2014. Archivedfrom the original on 2013-04-24.
5. “Green Propellant Infusion Mission (GPIM)”. Ball Aerospace. 2014. Archived from the original on 2013-04-24
6. Sempsrott, Danielle (25 June 2019). “NASA’s Green Propellant Infusion Mission Deploys”. NASA. Retrieved 6 June 2020.
7. Shweta Hoyani, Rekha Patel, Charlie Oommen & R. Rajeev. Thermal stability of hydroxylammonium nitrate (HAN). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry volume 129, pages1083–1093 (2017).
8. RachidAmrousse, ToshiyukiKatsumi, NobuyukiAzuma, KeiichiHori. Hydroxylammonium nitrate (HAN)-based green propellant as alternative energy resource for potential hydrazine substitution. From lab scale to pilot plant scale-up. Combustion and Flame Volume 176, February 2017, Pages 334-348.
9. Kim, Sohee, Kwon, Younja, Jeon, Jong-Ki, Jo, Youngmin. Wet Synthesis of Hydroxylammonium Nitrate (HAN) and Solid Phase Extraction Using Dual Organic Solvents. Applied Chemistry for Engineering, Volume 31 Issue 3, Pages.317-322, 2020.
10. VenkatramanaLosetty, Bharath KumarChennuri, Ramesh L.Gardas. Synthesis, spectroscopic characterization and acoustic, volumetric, transport and thermal properties of hydroxyl ammonium based ionic liquids. The Journal of Chemical Thermodynamics Volume 92, January 2016, Pages 175-181.
11. V. A. Rafeev &  Yu. I. Rubtsov. Kinetics and mechanism of thermal decomposition of hydroxylammonium nitrate. Russian Chemical Bulletin volume 42, pages1811–1815 (1993).
12. Kim, Munjeong,  Kim, Juyoung,  Jo, Young Min, Jeon, Jong-Ki. Decomposition of Hydroxylammonium Nitrate Solution Over Nanoporous CuO Supported on Honeycomb. DOI: https://doi.org/10.1166/jnn.2021.19438, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Volume 21, Number 8.
13. Shinjae Kang and Sejin Kwon. Difficulties of Catalytic Reactor for Hydroxylammonium Nitrate Hybrid Rocket. JOURNAL OF Spacecraft and Rockets. Vol 52, N 5, 2015, https://doi.org/10.2514/1.A33255
14. Rachid Amrousse, Toshiyuki Katsumi, Ahmed Bachar, Rachid Brahmi, Mohamed Bensitel & Keiichi Hori. Chemical engineering study for hydroxylammonium nitrate monopropellant decomposition over monolith and grain metal-based catalysts. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis volume 111, pages71–88 (2014).
15. Mitchell J. Wainwright, Joshua L. Rovey, Shawn W. Miller, Benjamin D. Prince and Steven P. Berg. Hydroxylammonium Nitrate Species in a Monopropellant Electrospray Plume. https://doi.org/10.2514/1.B37471
16. Wai SiongChai, JitkaiChin, Kean HowCheah, Kai SengKoh, Tengku F.WahidaKu Chik. Calorimetric study on electrolytic decomposition of hydroxylammonium nitrate (HAN) ternarymixtures. Acta Astronautica Volume 162, September 2019, Pages 66-71
17. Wikipedia

Share on Facebook

Follow us