нитрометан что это такое

Что такое нитрометан и как его используют в автомобильной промышленности

Больше скорости, без необходимости изменять мощность двигателя. Кто бы не хотел такого преображения, которое произошло под капотом автомобиля? Поклонники фильмов Fast & Furious («Форсаж») могут очень точно указать одно из решений, благодаря которому достигается результат, о котором все еще мечтает большинство из них: NOS.

Однако системы на основе оксида азота трудно реализовать в реальной жизни, и приведенная выше аббревиатура обозначает только одну торговую марку, а не название вещества, с помощью которого достигается столь желаемая реакция. Другой способ, гораздо более реальный в реальной жизни, с помощью которого можно получить больше мощности от каждого взрыва во время рабочего цикла двигателя, — это увеличить октановое число топлива. В этом случае в нашем распоряжении есть нитрометан.

Что такое нитрометан?

Если бы мы задали этот вопрос химику, его ответом была бы формула CH3NO2, и он дополнительно сказал бы нам, что нитрометан является органическим соединением из категории органических нитропроизводных.

Более простой вариант этого ответа: нитрометан представляет собой жидкость, подобную растворителю, например ацетон, эфир, бензол, толуол или даже бензин, которая растворяется в химических веществах, с которыми он вступает в контакт. В этом случае для нас очень ясно, что нитрометан будет сочетаться с топливом, используемым в транспортном средстве. Он также имеет другие применения, например, в качестве агента, используемого в добывающей промышленности, в качестве реакционной среды в химии или в очистке. Растворитель, в различных технологических процессах.

Как нитрометан используется в двигателях

Очевидно, что не существует сценария, когда мы идем на заправку и останавливаемся рядом с нитрометановым насосом, чтобы превратить наш трехцилиндровый хэтчбек с трехцилиндровым двигателем в раллийный автомобиль. Органическое соединение предназначено для высокопроизводительных транспортных средств, таких как раллийные автомобили, автомобили, предназначенные для кольцевых гонок, или даже драгстеры или тягачи. Бесцветный, с маслянистой текстурой и чрезвычайно сильным запахом, нитрометан обладает рядом свойств, совместимых с эксплуатационными характеристиками и даже незаменимых для него. Благодаря высокому содержанию кислорода нитрометан не требует большого количества кислорода, поступающего из системы впуска двигателя.

Если для сжигания эквивалента одного килограмма бензина требуется 14,7 кг воздуха, то на 1 килограмм нитрометана нужно всего 1,7 кг воздуха. Таким образом, мощность нитрометана в 2,3 раза превосходит бензин, если он смешан с нужным количеством кислорода. Еще одно применение нитрометана, которое на первый взгляд трудно понять, — это топливо для дистанционно управляемых автомобилей, самолетов или вертолетов с тепловым двигателем. В этом случае смесь можно купить уже готовой, и чаще всего в ее состав входит 15% синтетического масла. Это помогает смазывать двигатель, ускоряя сгорание в цилиндрах.

Как это устроено

Пока что у нас есть образ топливной присадки с феноменальным потенциалом и специфическим применением. Нитрометан ускоряет сгорание бензина в камере цилиндра. Это увеличивает давление в камере сгорания и создает больше механической силы при толкании цилиндра. Важность точной смеси нитрометана и топлива по отношению к характеристикам двигателя имеет решающее значение для нормальной работы автомобиля. Если оптимальная концентрация нитрометана в бензине не рекомендуется, детонация будет происходить нерегулярно, и шатуны могут получить необратимые повреждения. Двигатели, работающие на смеси нитрометана и бензина, характеризуются значительным износом, требующим частого технического вмешательства.

Приведенная выше информация проясняет разницу между знаменитым NOS и нитрометаном. Если первый является коммерческим продуктом на основе оксида азота, то второй является добавкой к топливу для моделей с высокими характеристиками.

Источник

Нитрометан

Общие
Нитрометан


Систематическое наименование	нитрометан
Химическая формула	CH₃NO₂
Эмпирическая формула	CH₃NO₂
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная жидкость
Отн. молек. масса	61.04 а. е. м.
Молярная масса	61 г/моль
Плотность	1,138 г/см³
Динамическая вязкость (ст. усл.)	0.61 мПа·с Па·с (при 20 °C)
Термические свойства
Температура плавления	-28,5 °C
Температура кипения	101,2 °C
Температура вспышки	36 °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	-113,1 кДж/моль
Удельная теплота испарения	38,28 Дж/кг
Удельная теплота плавления	9,7 Дж/кг
Давление пара	36,4 гПа (20 °C)
Химические свойства
pK_a	10.2
Растворимость в воде	10.5 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1,3817
Структура
Дипольный момент	3,50 Д
Классификация
Рег. номер CAS	75-52-5
RTECS	PA9800000

Нитрометан — химическое соединение с формулой СН₃NO₂, простейший представитель нитросоединений алифатического ряда.

Содержание

Физические свойства

Химические свойства

Благодаря наличию нитрогруппы атомы водорода в нитрометане подвижны, могут отщепляться в растворе при действии оснований (pKa = 10,2).

При использовании избытка формальдегида замещяются все три атома водорода и образуется три(гидроксиметилен)нитрометан

который при восстановлении образует (CH₂OH)₃CNH₂ — три(гидроксиметилен)метиламин («tris»), основной компонент трис-буфера.

Нитрометан также выступает как донор в реакции Михаэля, присоединясь к α,β-непредельным соединения по схеме 1,4-присоединения.

Взаимодействует с окисью этилена, и др. соединениями.

Получение

В химической промышленности нитрометан обычно получают деструктивным нитрованием низших алканов, например, пропана, 50-70 % азотной кислотой при 400—700 °C. В этом процессе также получается нитроэтан, 1-нитропропан, 2-нитропропан. Смесь разделяется фракционированием.

В лаборатории нитрометан может быть получен по следующей реакции (Г. Кольбе)

или реакцией бромметана с нитритом серебра

Применение

Содержание кислорода в нитрометане позволяет ему гореть с много меньшим количеством атмосферного воздуха по сравнению с углеводородами бензина:

14,7 кг воздуха необходимо для сжигания килограмма бензина, но только 1,7 кг воздуха на один килограмм нитрометана. Так как цилиндр двигателя может содержать только ограниченное количество воздуха при каждом такте, в 8,7 раз больше нитрометана по сравнению с бензином может быть сожжено в один такт. Нитрометан,однако, имеет меньшую плотность энергии: бензин выделяет около 42–44 МДж/кг в то время как, нитрометан даёт 11,3 МДж/кг. Этот расчёт показывает, что нитрометан производит примерно в 2,3 раза больше мощности по сравнению с обычным топливом.

Нитрометан также может быть использован как монопропеллант, т. е. топливо, способное гореть без добавки кислорода, ниже уравнение этой реакции:

Нитрометан имеет ламинарную скорость горения 0,5 м/с (немного выше чем у бензина), таким образом делая его пригодным для высокоскоростных двигателей. Кроме того, температура пламени несколько выше — 2400 °C. Высокая удельная теплота парообразования (0,56 МДж/кг) вместе с высокой скоростью течения приводит к сильному охлаждению подходящего топлива (примерно вдвое больше, чем у метанола), в результате получаются довольно низкие температуры.

Нитрометан часто используют в богатых воздушно-топливных смесях, поскольку он даёт энергию даже при отсутствии атмосферного кислорода. При использовании богатой воздушно-топливной смеси, часть продуктов сгорания — водород и монооксид углерода. Эти газы часто воспламеняются, иногда впечатляюще, когда очень богатые смеси ещё горящего топлива покидают выхлопные трубы. Очень богатые смеси необходимы, чтобы снизить температуру камеры сгорания, для управления предварительным зажиганием и последующей детонацией. Рабочие детали зависят от свойства смеси и характеристики двигателя.

Небольшое количество гидразина, смешанное с нитрометаном, может ещё больше увеличить выдаваемую мощность. Гидразин образует с нитрометаном взрывоопасную соль, тоже монопропеллант. Эта нестабильная смесь представляет серьёзную опасность и запрещена к применению в авиамодельном топливе.

В авиамоделизме и автомобильном калильном топливе основной ингредиент обычно метанол, с небольшой добавкой нитрометана (от 0% до 65%, но редко больше 30%, так как нитрометан дороже метанола) и 10–20% смазки (обычно касторовое масло и/или синтетическое масло). Даже умеренные количества нитрометана приводят к увеличении мощности, выдаваемой двигателем (поскольку обычно ограничивающий фактор — приток воздуха), упрощая настройку двигателя (оптимизацию соотношения воздух/топливо).

Взрывчатые свойства

Нитрометан не относили ко взрывчатым веществам до взрыва железнодорожной цистерны 1 июля 1958 года [3]

Очистка

Нитрометан замораживают, образующиеся кристаллы промывают диэтиловым эфиром, затем перегоняют.

Токсичность

Источник