Продолжаем разбор химических формул в ТБВ (сезон 3, серия 22)
Дисклеймер. Все нижеописанное - моё личное мнение и больная фантазия автора, вызванная пересмотром сериала и лизанием жаб.
Прошлый пост (Разбор химических формул в ТБВ (сезон 3, серия 22)) с разбором соединений ксенона, кажется, зашел, поэтому, как и обещал, продолжаю разбор того, что записано на досках в квартире Шелдона. С точки зрения моего понимания.
Диселенид ниобия NbSe2. Справа от головы Шелдона на стоп-кадре на доске видна формула диселенида ниобия.
Над формулой нарисован график и уравнение, я не знаю, что оно означает и про что. Впрочем, как и график. Может, тут найдутся физики, которым оно будет более понятное.
Судя по информации в интернете, диселенид ниобия - потенциально перспективный сверхпроводник. Вот тут можно почитать https://inscience.news/ru/article/world-science/physics/1828...
При -264,55 градусах Цельсия (8,6К) переходит в сверхпроводящее состояние.
Предполагаю, что Шелдон уделял время изучению свойств сверхпроводников, что вполне вписывается в его круг интересов как физика-теоретика.
2. Разложение гидразина (N2H4). На стоп-кадре видна цепочка реакций последовательного разложения гидразина.
Гидразин применяют в органическом синтезе, в производстве пластмасс, резины, инсектицидов, взрывчатых веществ, в качестве компонента ракетного топлива (возможно как каталитическое его разложение, что применяется в маневровых двигателях космических аппаратов, так и применение с окислителем - азотным тетраоксидом, в смеси с 1,1-НДМГ ("Аэрозин-50"), преимущество использования гидразина и его производных - самовоспламенение смеси, без необходимости использовать дополнительные зажигающие устройства, такие как пиропатроны и т.п., это делает возможной процедуру многократных запусков двигателя, что особенно важно на космических кораблях и разгонных блоках), как восстановитель при выделении золота из растворов. Жидкая смесь гидразина и нитрата аммония используется как мощное взрывчатое средство с нулевым кислородным балансом — астролит, который, однако, в настоящее время практического значения не имеет.
Гидразин также применяется в качестве топлива в гидразин-воздушных низкотемпературных топливных элементах. Во время Второй мировой войны гидразин применялся в Германии в качестве одного из компонентов топлива для реактивных истребителей Мессершмитт МЕ-163, содержащего до 30 % гидрата гидразина).
Гидразин и его производные (метилгидразин, несимметричный диметилгидразин и их смеси (аэрозин)) широко распространены как ракетное горючее. Они могут быть использованы в паре с самыми разными окислителями, а некоторые и в качестве однокомпонентного топлива, в этом случае рабочим телом двигателя являются продукты их разложения на катализаторе. Это удобно для маломощных двигателей.
То есть, мы опять возвращаемся к доказательству того, что Шелдон до знакомства с Леонардом уже изучал ракетное топливо. Как я предполагаю, тут цепочка реакций, направленная на оптимизацию использования гидразина в двигателе. Полное разложение гидразина требует больших энергетических затрат, поэтому логично разлагать его постепенно:
3N2H4 ->4NH3+N2
Первая стадия. Термодинамически гидразин значительно менее устойчив, чем аммиак, так как связь N−N не очень прочна: разложение гидразина — экзотермическая реакция, протекающая в отсутствие катализаторов при 200—300 °C: гидразин и получаем из 3 молей гидразина 4 моля аммиака и 1 моль инертной молекулы азота.
N2H4->N2+2H2
Полное прямое разложение гидразина, хоть и экзотермическая (-50,6кДж/моль), но требует начального импульса и/или катализатора.
4NH3+N2H4->3N2+8H2
Дожигание гидразина аммиаком с выделением водорода и азота
Это принципиально две разные схемы, которые используются в реальности для выполнения разных задач:
Однокомпонентное топливо, где гидразин разлагается каталитически прямо и полно, без окислителей. Относительно маломощные, применяются в маневровых двигателях и в спутниках (Двигатели малой тяги для ориентации, стабилизации и коррекции орбиты спутников (например, "Интелсат-3", "Скайнет-2")). Можно почитать тут https://wmpt.narod.ru/zz16.htm
Двухкомпонентные двигатели с окислителем (гиперголические). Там используются по максимуму все побочные продукты реакций (аммиак, водород + окислитель), что дает колоссальную энергию, но сопряжено с опасностью и сложностью расчетов. Логично.
Использовались в двигательных установках пилотируемых кораблей (лунный модуль "Аполлона"), разгонные блоки и межорбитальные буксиры (российский "Фобос").
Самая распространенная схема - диметилгидразин (вы его, наверное, знаете как "гептил" (CH3)2NNH2) с тетраоксидом азота N2O4, также возможны схемы гидразин+тетраоксид азота и гидразин+жидкий кислород, и гептил+гидразин+окислитель.
Почитать можно по ссылкам выше.
https://en.wikipedia.org/wiki/Hypergolic_propellant- на буржуйском.
Однако, я ушел в дебри уже.
Вот, собственно, второй и последний разбор формул из ТБВ.
Больше я писать подобные посты не планирую. Если кому интересно - могу в лабе поснимать интересные опыты с разбором реакций и объяснения что тут ваще происходит и почему. Короче, встать на скользкую дорожку популяризации химии.
Всем спасибо и пока!
