Главная » Просмотр файлов » Сарнер С. Химия ракетных топлив

Сарнер С. Химия ракетных топлив (1241536), страница 36

Файл №1241536 Сарнер С. Химия ракетных топлив (ДЗ "Экология ЖРД") 36 страницаСарнер С. Химия ракетных топлив (1241536) страница 362021-01-01СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 36)

Необходимо принимать особые меры предосторожности, чтобы не допустить образования искр, чрезмерного нагревания и контакта с окисляющими веществами. 13* В РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ Известно большое количество гидридов бора, и многие нз них были тщательно изучены как возможные компоненты высококалорийных топлив. Гидрид8я бора подразделяются на три основные группы. Низшие гидриды имеют неопределенный состав, изменяющийся от (ВН8,8)* (и ниже) до (ВНЕ8)„и существуют в виде полимеров [216, 2!7]. Этн соединения, найденные в остатках после термического разложения, мало изучены; по химическим свойствам они сходны с другими борогидридами.

Борин ВН8 не принадлежит ни к одному из двух общих типов гндридов. Он существует только как промежуточное соединение, образующееся при химических реакциях боранов. Термодинамические свойства, в том числе теплота образования +25,5 ккал/А8оль, приведены Сталлом и др. [218]. Остальные гндриды бора подразделяются на две группы. Гидриды бора с общей формулой В„Н„,8 называются боранами, а гидриды В Н +8 — дигидроборанами. К первым относятся такие обычные и более стабильные соединения, как диборан (ВЕНА), пентаборан (ВЕНА), гексаборан (ВЕН88) и дскаборан (ВЫНЫ), а также нонаборан (ВРН88), который был обнаружен только с помощью масс-спектрографа в образце В8НРИ хранившемся в течение некоторого времени при — 78' [203].

Дигидробораиы менее стабильны; к ним относятся тетраборан (В8НЫ), пентаборан-11 (В8НИ), гексаборан-12 (ВАНм) и нонаборан (ВРНм). Имеются сообщения и о других боранах, например ВАНТ, принадлежащем к первой группе, и В88Н88, который входит во вторую группу, но эти соединения недостаточно охарактеризованы. Известные бораны бесцветны и, за исключением диборана н декаборана, при комнатной и очень близких к ней температурах представляют собой жидкости. Диборан — газ, а декаборан — твердое вещество. В табл.

8.4 сравниваются некоторые свойства декаборана и других гидридов металлов. Приведенные в таблице данные заимствованы из работы [2!8]. Впервые гидриды бора были получены Стоком [216] путем кислотного гидролиза борида магния и других реакционноспособных боридов металлов. Однако метод Стока в настоящее время используют только для получения ВЕН18, так как он дает низкий выход. Шлезингер и Бург [203, 204] пропускали смесь трихлорида бора с водородом через разряд высокого напряжения.

В результате образовался ВЕНЕС1, который легко днспропорционировал при комнатной температуре на ВЕНЕ и ВС!8. Выход диборана по этому методу обычно составляет около 5578, а при многократном пропускаиии реакционной смеси может достигать 75%. Однако в последующем исследовании Шлезингер и Браун О.

РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ 197 Реакцию проводят в диметиловом эфире диэтиленгликоля (диглиме) при комнатной температуре. В настоящее время диборан получают практически только этим методом. Алюмогидрид лития вступает в такую же реакцию, но при использовании гидрида лития уменьшается выход и реакция протекает медленнее.

Диборан можно получать также путем взаимодействия трихлорида бора ВС1О и водорода НО над катализатором Сп — А! при 450' 198]. Высшие бораны получают по реакциям «крекинга», в которых в качестве промежуточного соединения обычно образуется ВНО в рсзультатс тсрмичсского разложсния диборана (35, 40, 98, 175, 204, 217].

|ОО 2В,НО =В,Н„+Н„ 5В,Н,— 2В,НИ+ 411,, (8.32) (8.33) 5В,НО -. 2ВОНО+ бН„ ~ЗО 5ВОНΠ— В,ОНЫ+ 8НО, 25' ВОНН вЂ” ВЕНО+ Н,, 1ОО 2В,НН+2Н,— 2В,НЫ+ В,НО, 5В,НГΠ— 4ВОНН + ЗН „ 5ВАН1О 4ВОНО+ 7НО, 5В4Н ГΠ— ' 2ВЫН Ы+ 1 1 НО. (8.34) (8.35) (8.36) (8.37) (8.38) (8.39) (8.40) Эти реакции взаимного превращения гидридов бора неспецифичны, причем во многих реакциях обычно образуется смесь боранов.

Структуры боранов весьма необычны и вызывают большой интерес. Было сделано много попыток представить диборан в виде подобного этапу соединения с ионной и ковалентной резонансными формами, включая резонанс несвязанных структур. Предполагалось также образование обычной водородной [200] разработали быстрый метод почти количественного получения диборана в реакциях обмена сложных гидридов ЗХаВН~+ 4ВРΠ— 35(аВРО+ 2ВОНО. (8.31) 198 а РАкетные ГОРючие связи между двумя бориновыми группами. Однако в обоих методах не учтены экспериментальные данные, указывающие на высокий энергетический барьер, препятствующий вращению вокруг оси  — В, и тот факт, что при исследованиях с помощью ядерного магнитного резонанса и попытках проведения реакций замещения обнаружены четыре атома водорода одного типа и два атома другого типа.

Дилти [6!], позднее Кор [54] и Некрасов [170 — !72] предложили мостиковую структуру, правильность которой была подтверждена измерениями в инфракрасной области спектра [189] и исследованиями дифракции электронов [95]. Согласно результатам этих авторов, диборан состоит из двух групп ВН8, соединенных двумя мостиковыми водородными связями. Два атома бора и четыре концевых атома водорода располагаются в одной плоскости. Два мостиковых атома водорода находятся симметрично выше и ниже этой плоскости. Концевые углы между связями Н вЂ”  — Н равны 122', а мостиковые углы Н вЂ”  — Н 97'.

Концевые межатомные расстояния  — Н равны 1,!87 А, мостиковые расстояния  — Н 1,334 А и межатомное расстояние  — В 1,770 А. Согласно методу молекулярных орбиталей, возникновение двух орбиталей, принадлежащих каждому атому бора и направленных в сторону концевых атомов водорода, происходит в результате ар8-гибридизации. При этом остается по две свободные орбитали у каждого атома бора, расположенные выше и ниже плоскости других атомов под углом около 10!'.

Это значение хорошо согласуется с величиной 97' для угла Н (мостик) —  — Н (мостик). Таким образом, выше и ниже плоскости групп ВН8 возникает трехцентровая орбиталь, приводящая к протонированной двойной связи, как показано на фиг. 8.3. В молекулах некоторых высших боранов образуется другой тип трехцентровой связи из трех атомов бора, как показано на фиг. 8.4.

Этот тип связи называется замкнутой трехцентровой связью. Существуют также много- центровые связи высшего порядка, в том числе пятицентровая связь в молекуле В8Н8 и две шестицентровые связи в ВРН88. Выявлены детальные структуры многих высших боранов, но здесь основной интерес представляют только структуры пентаборана и декаборана в связи с их применением в качестве высокоэнергетических горючих. Согласно Дюльмагу и Липскомбу [64], пентаборан ВЕНЕ имеет структуру в виде четырехугольной пирамиды, включающей пять атомов В.

Атом бора, находящийся в вершине пирамиды, связан с четырьмя другими атомами бора и с одним атомом водорода. Каждый из атомов бора, лежащих в основании пирамиды, связан с тремя атомами бора и с одним атомом водорода. Остальные четыре атома водорода образуют открытые трехцентровые мостиковые связи между атомами бора, ле- а. РАкетные ГОРючие 199 жащими в основании.

Структура пентаборана показана на фиг. 8.5. Согласно Касперу и др. [!17, 118[, декаборан (ВззНм) имеет структуру клетки или корзины, как показано на фиг. 8.6. Теория Сандерсона [198, !99], в соответствии с которой мости- Ф и г. 8.3. Образование протонированной двойной связи в гидридах борз. ковые связи образуются только в тех случаях, когда атомы водорода несут частичные отрицательные заряды (вычислено по разности электроотрицательностей в соединении и в элементарном состоянии), также указывает на образование мостиков. в.

ракетные горючие 200 Ф и г. 8.4, Образование трехцентровой связи атомов бора в высших боранах. Ф иг. 8.8. Структура пентабо- рана. при — 70' [2161 Согласно сообщениям, давление его пара равно 1,О, 5,0, 34,5, 150,0 и 388,0 мм рт. сг. при температурах — 91,0, — 72,0, — 46,7, — 21,4 и 0,0' соответственно. Давление пара нестабильного пентаборана (ВвНН) равно 1,О, 3,5, 6,0, 8,0, !8,0 и 57,0 мм рт. ст. при температурах — 53, — 42, — 34, — 31, — 19 н 0'. Гексаборан (ВаНта) имеет давление пара 7,2 мм рг. сг.

при 0'. Вычислены суммарные заряды на атоме водорода, которые оказались равными — 0,31 для ВФНьь — 0,28 для ВеНза, — 0,25 для ВзНи, — 0,28 для ВзНш — 0,22 для ВтНм и — 0,19 для ВзНе. Некоторые общие свойства боранов приведены в табл. 8.5. Тетраборан имеет плотность 0,56 г/смз при — 35' и 0,59 г/смз 201 8. РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ Основной интерес представляют физические свойства трех наиболее стабильных боранов. Диборан можно использовать в виде сжиженного газа в криогенных ракетных топливах. Пентаборан-9 находит применение как долгохранимое жидкое горючее, а декаборан — как добавка к твердым ракетным топливам.

Диборан имеет критическую температуру 16,7' и крити- Ф н г. 8.8. Структура декаоорана. ческое давление 39,53 атм, что позволяет сжижать его в обычных условиях и хранить в условиях космоса без особых трудностей. Некоторые физические свойства диборана 147, 140, 173, 179, 245, 246] приведены в табл. 8.6. Теплота плавления этого соединения составляет 1,060 ккал/моль и теплота испарения 6,160 ккал/моль.

Пентаборан имеет критическую температуру 224', теплоту плавления 1,466 ккал/моль и теплоту испарения 6,79 ккал/моль [218]. Его коэффициент теплопроводности при 25' равен 3,40 10 ' кал/см сек град. Некоторые физические 202 8. РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ ф х 3 Х О О О х О Х ф Офв С 33 ф ао а38 о Ф О О. сх о хох х ф Оа! О о Ф О х О ф 3 охф ОС Ох Хофф Ф х охоф хо ах ФХОО Ффоо ФО33Ф охсо О с о с с о Х ~а М = О ф о О Фо ~ ~хо ,О ьф 3СС ФСО,С ф ф- Ф. О.Х а ФО О, ос,'С ох аа оахб С Ф ах С ь Фоь Фе Ыьоххф ээдоэ Л! СО Б,' О Х а О. Ь О о 88 Ф С3 О 3 О о ф д ф о фф ф 33 О ~С3 с[ 3 Ьс с с СО СС СО ~ ССЛСО СО й О с'3 о.

О с с х Э хе СО й3 ф о х Ф сс о СО ф 3 3 М о с с с а о 3 с С о а о о о о, с а О о с 3 Ь О, '3 Ф х и ь и о Ф Р„ос х ох с хьх О о,хо3 о о ф аф ФФЫа х ф Оф хо Х 33 р Х Ффоа ох ох фхоо х х Офйф Фон ОФО ООХХ хосх Ф ф О СО М со С 3 СО + х о С3, 3 о с 33 о О Ь д о 333 х О ОО ф сс х О О. О о Х 3. ! ФЫЯ 33 О х 'О 3 х с 'О Х ф О с' С 3О О. ! Дсс 3 ь О К РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ свойства пентаборана приведены в табл. 8.7.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
7,95 Mb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

Список файлов домашнего задания

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6553
Авторов
на СтудИзбе
299
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее