Нитрометан

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Нитрометанът (CH3NO2) представлява безцветна течност с плодова миризма и плътност 1.138 кг/л при 20ºС. Синтезиран е за първи път от А.Колбе през 1872г. Нитрометанът е най-простия представител на цяла група съединения, наречени нитропарафини. Други по-известни представители на тази група са нитроетанът (C2H5NO2) и нитропропанът (C3H7NO2). Техните характеристики са подобни на нитрометана, но са по-малко екстремни. Нитрометан може да бъде получен при заместване на един от водородните атоми на метана (СН4) с нитро група (-NO2). Тъй като нитро групата е съставна част на повечето експлозиви, (нитроглицерин, тринитротолуол, нитроцелулоза и др.) много хора считат че и нитрометанът е взривоопасен. Истината е че той може да детонира само при много специални и трудно постижими условия - бързо повишаване на налягането и температурата, което може да се получи при взрив на мощна бомба. При нормални условия нитрометанът не е опасен. Точката му на възпламеняване (flash point) е 36ºС, което означава че под тази температура той много трудно може да бъде запален (горяща кибритена клечка изгасва, ако бъде хвърлена в съд с нитрометан). Правени са тестове, при които варели пълни с нитрометан са пускани от самолет или са прострелвани с огнестрелно оръжие. При нито един от тези опити не е имало възпламеняване. Тъй като нитрометана може да гори и без достъп на кислород, през 40-те години на XX век е започнала неговата употреба като еднокомпонентно ракетно гориво: 4CH3NO2 → 4CO + 4H2O + 2H2 + 2N2. В присъствие на кислород, нитрометанът изгаря съгласно уравнението: 4CH3NO2 + 3O2 → 4CO2 + 6H2O + 2N2. След втората световна война, нитрометанът е предизвикал интерес и сред автомобилните състезатели. Той има много висока скорост на пламъка, което го прави подходящ за бързооборотни двигатели ( 8,500 – 10,000 оборота в минута ), при които остава много малко време за изгаряне на горивото. Нитрометанът съдържа 52% кислород и може да гори при изключително богати смеси. Това е неговото основно предимство пред другите горива, от гледна точка постигане на по-висока мощност. Основния фактор, който ограничава мощността на един двигател е количеството въздух, което постъпва при всеки работен такт. За пълното изгаряне на 1 кг бензин е необходим 14.7 кг въздух, а за 1 кг нитрометан - само 1.7 кг въздух. Това означава че с едно и също количество въздух може да бъде изгорен 8.7 пъти повече нитрометан в сравнение с бензина. Калоричността на бензина е около 44 MJ/kg , а на нитрометана 11.3 MJ/kg. Въпреки това, ако един двигател вместо бензин изгаря нитрометан, неговата мощност ще нарасне 2.3 пъти! Това обаче може да стане само в специално проектирани двигатели, тъй като нитрометанът има много ниско октаново число и силна тенденция към детонации. Специално гориво съдържащо 85% нитрометан и 15% метанол използват драгстерите от клас “Top Fuel”. Такъв драгстер е способен да се ускори от 0 до 500 км/ч за по-малко от 5 секунди! Мощността на такъв двигател е около 8000 к.с. За борба с детонациите в този случай се използват изключително богати горивни смеси - част от горивото служи за охлаждане. Затова от изпускателните тръби на такива драгстери могат да се видят пламъци. При обикновените автомобили нитрометанът може да се добавя към бензина с цел повишаване на мощността. Основното правило е: колкото повече нитрометан - толкова повече мощност. Тук съществуват два основни проблема – нитрометанът почти не се разтваря в бензин и силно понижава октановото му число. За преодоляване на тези проблеми са разработени специални добавки - нитрометанът се смесва с химикали, които повишават октановото число и увеличават разтворимостта му в бензин. При добавяне на повече от 10% нитрометан, е задължително да се използват свещи с по-ниско топлинно число. Друго важно изискване е горивната смес винаги да бъде богата (колкото повече нитрометан добавяме – толкова повече гориво трябва да се подава към двигателя). В общи линии, при обикновените автомобили може да се добави до 20-30% нитрометан под формата на специална добавка, без да има опасност от детонации или други повреди по двигателя. Такива добавки вече се предлагат и в България ( NITRO POWER ).


ПОВЕЧЕ ЗА ГОРИВАТА: http://www.racing-fuels.net/


ФИЗИЧНИ И ТЕРМОДИНАМИЧНИ СВОЙСТВА НА ЧИСТИЯ НИТРОМЕТАН:

  • температура на топене -28,6ºС
  • температура на кипене 101,2ºС
  • критична температура 315ºС
  • плътност при 20ºС - 1,138 г/мл
  • вискозитет при 25ºС - 0,61 ср
  • молекулно тегло - 61,04
  • диелектрична константа при 30ºС - 35,87
  • пламна температура (flash point) 36ºС
  • разтворимост във вода - 10,5% при 20ºС