一種新分子可能會成為更好的火箭燃料

一種新分子可能會成為更好的火箭燃料

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瑞典科學家稱他們發現了一種新分子，可用來研製新的火箭燃料，比目前火箭使用的燃料效率提高20%~30%。

瑞典皇家科技研究所(KTH)在氧化氮分子團中發現了這種新分子一三硝胺。研究人員稱，提高火箭的燃料效率就會提高火箭的運載能力。KTH的理化教授稱，經驗表明，火箭燃料效率每提高10%，火箭的運載能力就可增加一倍。此外，這種分子只包括氧和氮兩種元素，使得火箭燃料不會帶來環境污染的問題。這種燃料將比目前的固體火箭燃料更有效，相當於太空梭每次發射釋放S50t的濃縮鹽酸。

三硝胺（Trinitramide）是目前已被發現的最大的一種氮氧化物，其分子式為N4O6，結構為N(NO2)3,其中，硝基中的N原子採取sp2的雜化方式，中間的N原子採取sp3的雜化方式，分子為三角錐形，有唯一的一根C3軸。

三硝胺(TNA)，是在廣泛的量子化學研究後製備的，其動力學穩定性和一些物理性質被估計。利用紅外光譜和核磁共振譜對TNA進行檢測。該化合物具有很高的能量，並顯示出低溫推進的前景，並作為高能量密度材料研究的試劑。

對新型環保氧化劑和能量材料的研究有激勵作用。1-3個最近在多氮化學方面取得進展的例子是V型N5+和環N5-的檢測。7、8種含氧和氮的化合物對環境無害的火箭推進等應用是可取的。其中，二硝胺負離子N(NO2)2?是迄今為止已知最重的化合物。

TNA有兩條合成路線。根據之前的理論工作，可以假定N(NO2)2自由基是相當穩定的，它可能是TNA的中間產物。N(NO2)2?的氧化需要積極的絕對的潛力至少4.4eV。這樣,電化學氧化的電化學合成TNA N(NO2)2?,N2O4的存在,似乎在低溫下合理。

第二個選擇是直接硝化N(NO2)2?。這個過程需要一個強硝化劑，它允許硝基離子(NO2+)以自由的形式存在。的靜電勢計算N(NO2)2?揭示了負電荷主要是離域的氧原子。然而，中心氮仍然帶有一些負電荷，與氧的增加相比，與氮的增加有關的更大的熱力學增益，應該能在更不穩定的（1）和（2）之前對TNA進行選擇。

（1）

（2）

TNA的初始分解產物被預測為NO2、N2O和NO3氣體。預計NO2和NO3將合併為二氮五氧化物(N2O5)，進而處於平衡狀態的離子成分NO2+和NO3?。硝酸溶液通過後續可能會生成氫，抽象反應涉及NO3、NO3?的質子化作用,水解的NO2+。

參考文獻

[1]丁文華.一種新分子可能會成為更好的火箭燃料[J].導彈與航天運載技術,2011(01):17.

[2]Dr. Martin Rahm,Dr. Sergey V. Dvinskikh,Prof. István Furó,Prof. Tore Brinck.Experimental Detection of Trinitramide, N(NO2)3[J].Germany,Angewandte Chemie,February 1, 2011,1145-1148

撰稿：李方川

排版：章蘊琦

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