Stickstofftetroxid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Distickstofftetroxid
Andere Namen	Stickstofftetraoxid Stickstofftetroxid NTO
Summenformel	N2O4
CAS-Nummer	10544-72-6
Kurzbeschreibung	Durchsichtige Flüssigkeit, meistens durch gelöstes Stickstoffdioxid NO2 gelbbraun gefärbt
Eigenschaften
Molare Masse	92,01 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,45 g·cm–3[1]
Schmelzpunkt	−11,25 °C[1]
Siedepunkt	21,10 °C[1]
Dampfdruck	0,1 MPa[1] (20 °C)
Löslichkeit	löslich in Wasser[1]
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [2] Brand- fördernd Sehr giftig (O) (T+) R- und S-Sätze R: 8-26-34 S: (1/2)-9-26-28-36/37/39-45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Distickstofftetroxid N₂O₄ ist eine farblose Flüssigkeit. Es ist das Dimer des Stickstoffdioxids, NO₂.

Distickstofftetroxid wird unter seinem Trivialnamen Stickstofftetroxid, beziehungsweise meist unter der Abkürzung NTO, in der Raumfahrt und Raketentechnik als ohne Kühlung lagerfähiges und hypergol mit Hydrazin und seinen Derivaten reagierendes Oxidationsmittel (Oxidator) verwendet.

Eigenschaften

3D-Modell von Distickstofftetroxid

Distickstofftetroxid als Dimer von Stickstoffdioxid

Distickstofftetroxid ist eine im reinen Zustand farblose, ätzende und stark oxidierend wirkende Flüssigkeit. Die kritische Temperatur für N₂O₄ beträgt 157,85 °C und der kritische Druck liegt bei 10 MPa. Oberhalb von 21,2 °C zerfällt ein Molekül N₂O₄ in zwei Moleküle NO₂. Das rotbraune, paramagnetische NO₂ steht mit dem farblosen, diamagnetischen Distickstofftetroxid N₂O₄ im Gleichgewicht, wobei sich dieses Gleichgewicht mit zunehmender Temperatur nach links verschiebt:

$\mathrm{2\,NO_2 \ \rightleftharpoons \ N_2O_4 \quad \Delta H=-57~{\rm kJ/mol}}.$

N₂O₄ und NO₂ verhalten sich wie ein gemischtes Anhydrid der Salpetersäure und der Salpetrigen Säure. Mit Alkalihydroxidlösungen bilden sie Nitrate und Nitrite, z. B:

$\mathrm{2\,NO_2 + 2\,NaOH \ \rightarrow \ NaNO_2 + NaNO_3 +H_2O }.$

Herstellung

Distickstofftetroxid ist das Dimer des Stickstoffdioxids, das als Zwischenprodukt bei der großtechnischen Salpetersäuresynthese durch Luftoxidation von Stickstoffmonoxid NO entsteht. Durch Abkühlen unter 21,2 °C dimerisiert Stickstoffdioxid zu Distickstofftetroxid und kann so als Nebenprodukt in einer Salpetersäurefabrik produziert werden. Im Labor kann es analog gewonnen werden oder alternativ durch Reduktion von konzentrierter Salpetersäure mit Kupfer oder durch Erhitzen von Schwermetallnitraten wie Bleinitrat im Sauerstoffstrom.

Verwendung

Distickstofftetroxid wird unter dem Trivialnamen Stickstofftetroxid seit den 1950er Jahren in vielen Raketen als ohne Kühlung lagerfähiges Oxidationsmittel (Oxidator) verwendet. Zusammen mit Hydrazinderivaten als Reduktionsmittel bildet es die einzigen bei Träger- und Interkontinentalraketen verwendeten hypergolischen Treibstoffmischungen. So wurde es z. B. zusammen mit Hydrazin und UDMH als Treibstoff der Mondlandefähren im amerikanischen Apollo-Programm verwendet.

Zuerst wurde Distickstofftetroxid als lagerfähiger Oxidator bei den Interkontinentalraketen der zweiten Generation wie der Titan II verwendet, die dadurch immer vollgetankt und einsatzbereit auf ihren sofortigen Start warten konnten. Danach kam Distickstofftetroxid bei den aus diesen Interkontinentalraketen abgeleiteten Trägerraketen und zahlreichen neu entwickelten Trägerraketen bis heute zum Einsatz. Außerdem ist Distickstofftetroxid neben MON der Standardoxidator von Satelliten und Raumsonden.

Siehe auch

• Stickoxide
• MON
• 1,1-Dimethylhydrazin
• Monomethylhydrazin

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu Distickstofftetroxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 7.2.2007 (JavaScript erforderlich)
2. ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 10544-72-6 im European chemical Substances Information System ESIS