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Ácido nítrico fumante rojo

El ácido nítrico fumante rojo ( RFNA ) es un oxidante almacenable que se utiliza como propulsor de cohetes . Está compuesto por un 84 % de ácido nítrico ( H N O 3 ), un 13 % de tetróxido de dinitrógeno ( N 2 O 4 ) y entre un 1 y un 2 % de agua . [1] El color del ácido nítrico fumante rojo se debe al tetróxido de dinitrógeno, que se descompone parcialmente para formar dióxido de nitrógeno . El dióxido de nitrógeno se disuelve hasta que el líquido se satura y produce humos tóxicos con un olor sofocante. El RFNA aumenta la inflamabilidad de los materiales combustibles y es altamente exotérmico cuando reacciona con el agua.

Generalmente se utiliza con un inhibidor (con varias sustancias, a veces secretas, entre ellas el fluoruro de hidrógeno ; [2] : 62  cualquier combinación de este tipo se denomina RFNA inhibida , IRFNA ) porque el ácido nítrico ataca la mayoría de los materiales del recipiente. El fluoruro de hidrógeno, por ejemplo, pasivará el metal del recipiente con una fina capa de fluoruro metálico, haciéndolo casi impermeable al ácido nítrico.

También puede ser un componente de un monopropelente ; con sustancias como los nitratos de amina disueltos en él, puede usarse como combustible único en un cohete. Esto es ineficiente y no se usa normalmente de esta manera.

Durante la Segunda Guerra Mundial , el ejército alemán utilizó RFNA en algunos cohetes. Las mezclas utilizadas se denominaron S- Stoff (96 % de ácido nítrico con 4 % de cloruro férrico como catalizador de ignición [2] : 115–9  ) y SV-Stoff (94 % de ácido nítrico con 6 % de tetróxido de dinitrógeno) y se apodaron Salbei ( salvia ).

El RFNA inhibido fue el oxidante del cohete orbital ligero más lanzado del mundo, el Kosmos-3M . En los países exsoviéticos, el RFNA inhibido se conoce como Mélange .

Otros usos del RFNA incluyen fertilizantes, intermediarios de colorantes, explosivos y acidificantes farmacéuticos. También se puede utilizar como reactivo de laboratorio en fotograbado y grabado de metales. [3]

Composiciones

Corrosión

Contenido de ácido fluorhídrico del IRFNA [4] [5]
Cuando se utiliza RFNA como oxidante para combustibles de cohetes, normalmente tiene un contenido de HF de aproximadamente 0,6 %. El propósito del HF es actuar como inhibidor de corrosión mediante la formación de una capa de fluoruro metálico en la superficie de los recipientes de almacenamiento.
Contenido de agua de RFNA [6]
Para probar el contenido de agua, se tomó una muestra de 80% HNO3 , 8–20% NO2 y el resto H2O dependiendo de la cantidad variable de NO2 en la muestra. Cuando el RFNA contenía HF, hubo un porcentaje promedio de H2O entre 2,4% y 4,2%. Cuando el RFNA no contenía HF, hubo un porcentaje promedio de H2O entre 0,1% y 5,0%. Cuando se tomaron en cuenta las impurezas metálicas de la corrosión, el porcentaje de H2O aumentó y el porcentaje de H2O estuvo entre 2,2% y 8,8%.
Corrosión de metales en RFNA [4]
Se probaron acero inoxidable, aleaciones de aluminio, aleaciones de hierro, placas de cromo, estaño, oro y tantalio para ver cómo el RFNA afectaba las tasas de corrosión de cada uno. Se realizaron experimentos utilizando muestras de RFNA al 16% y al 6,5% y las diferentes sustancias enumeradas anteriormente. Muchos aceros inoxidables diferentes mostraron resistencia a la corrosión. Las aleaciones de aluminio no resistieron tan bien como los aceros inoxidables, especialmente a altas temperaturas, pero las tasas de corrosión no fueron lo suficientemente altas como para prohibir el uso de este con RFNA. El estaño, el oro y el tantalio mostraron una alta resistencia a la corrosión similar a la del acero inoxidable. Sin embargo, estos materiales son mejores porque a altas temperaturas las tasas de corrosión no aumentaron mucho. Las tasas de corrosión a temperaturas elevadas aumentan en presencia de ácido fosfórico. El ácido sulfúrico disminuyó las tasas de corrosión.

Véase también

Referencias

  1. ^ VS Sugur; GL Manwani (octubre de 1983). "Problemas en el almacenamiento y manejo de ácido nítrico fumante rojo". Revista de Ciencias de la Defensa . 33 (4): 331–337. doi : 10.14429/dsj.33.6188 .
  2. ^ ab Clark, John Drury (23 de mayo de 2018). Ignition!: An Informal History of Liquid Rocket Propellants [¡Ignición!: Una historia informal de los propulsores líquidos para cohetes]. Rutgers University Press. pág. 302. ISBN 978-0-8135-9918-2.OCLC 281664  .
  3. ^ O'Neil, Maryadele J. (2006). El índice Merck: una enciclopedia de productos químicos, fármacos y productos biológicos . Merck. pág. 6576. ISBN 978-0-911910-00-1.
  4. ^ ab Karplan, Nathan; Andrus, Rodney J. (octubre de 1948). "Corrosión de metales en ácido nítrico fumante rojo y en ácido mixto". Química industrial y de ingeniería . 40 (10): 1946–1947. doi :10.1021/ie50466a021.
  5. ^ Phelps, Edson H.; Lee, Fredrick S.; Robinson, Raymond B. (octubre de 1955). Estudios de corrosión en ácido nítrico fumante (PDF) (informe técnico). Wright Air Development Center . 55-109. Archivado (PDF) del original el 27 de julio de 2018 . Consultado el 2 de enero de 2024 .
  6. ^ Burns, EA; Muraca, RF (1963). "Determinación de agua en ácido nítrico fumante rojo mediante titulación de Karl Fischer". Química analítica . 35 (12): 1967–1970. doi :10.1021/ac60205a055.

Enlaces externos