Nitrometaani
Nitrometaani (nitrokarboli) on normaaliolosuhteissa olomuodoltaan väritön neste, jonka kemiallinen kaava on CH3NO2, moolimassa 61,04 g/mol, sulamispiste −29 °C, kiehumispiste 101 °C, suhteellinen tiheys 1,14 (vedellä 1), höyrynpaine 20 °C:ssa 3,7 kPa, suhteellinen höyryn tiheys (ilma=1) 2,1, leimahduspiste 35 °C c.c., itsesyttymislämpötila 417 °C, syttymisrajat (tilavuusprosenttia ilmassa) 7,3–63 ja CAS-numero 75-52-5. Nitrometaani on vesiliukoinen.
| Nitrometaani | |
|---|---|
 |
|
 |
|
| Tunnisteet | |
| IUPAC-nimi | Nitrometaani |
| CAS-numero | |
| PubChem CID | |
| SMILES | C[N+](=O)[O-] |
| Ominaisuudet | |
| Molekyylikaava | CH3NO2 |
| Moolimassa | 61,04 g/mol |
| Ulkomuoto | väritön neste |
| Sulamispiste | −29 °C |
| Kiehumispiste | 101 °C |
| Tiheys | 1,1371 g/cm3 |
| Liukoisuus veteen | veteen n. 10 g/100 ml |
Typpiatomilla on nitrometaanissa positiivinen osittaisvaraus ja se muodostaa poikkeuksellisesti neljä kovalenttista sidosta. Typpiatomin voidaan katsoa menettäneen elektronin, jolloin sen elektronirakenne muistuttaa hiilen elektronirakennetta. Toiselle happiatomieista puolestaan merkitään negatiivinen osittaisvaraus ja sidos vain yksinkertaisella kovalenttisella sidoksella.
Nitrometaani on happiatomiensa suhteen resonanssihybridi. [1] Ei ole olennaista, kumpaan happiatomiin merkitään yksinkertainen sidos ja osittaisvaraus, sillä molemmat muodot ovat itsessään vääriä. Kummankin typestä happeen johtavan sidoksen pituus on sama 122 pm, joka on puolessa välissä N–O (130 pm) ja N=O (116 pm) -sidoksia. Nitrometaanilla on yksi muuttumaton rakennemuoto, jolla on molempien resonanssimuotojen piirteitä. Tällaisen muodon tarkka mallintaminen Kékulen viivasidostekniikalla on kuitenkin mahdotonta.
Käyttö
muokkaaNitrometaania käytetään radio-ohjattavien- (Rc) ja kiihdytysautojen polttoaineena. Nitrometaani syttyy huonommin kuin tavallinen bensiini. Nitrometaanimolekyyli sisältää happea, jolloin sitä pystytään syöttämään suuria annoksia moottoriin sen tukehtumatta. Näin saavutetaan paljon suurempia tehoja kuin tavanomaisilla polttoaineilla. Nitrometaani voi myös räjähtää sisältämänsä hapen ja vedyn yhdistyessä.[2]
Nitrometaania käytetään myös rakettimoottorien polttoaineena. Nitrometaanista voidaan tehdä erilaisia räjähteitä, mutta se toimii räjähteenä myös sellaisenaan. Tunnetuin sitä sisältävä räjähde on ANNM, jossa on nitrometaanin ohella ammoniumnitraattia.
Polttoaineena
muokkaaKoska nitrometaani sisältää happea, se tarvitsee vähemmän ilmakehän happea palamiseen:
- 4 CH3NO2 + 3 O2 → 4 CO2 + 6 H2O + 2 N2
Jokaista bensiinikiloa kohti tarvitaan 14,7 kiloa ilmaa, mutta kilo nitrometaania tarvitsee sitä vain 1,7 kiloa. Koska moottorin sylintereihin mahtuu vain rajattu määrä ilmaa jokaista työtahtia kohti, nitrometaania voidaan polttaa 8,7 kertaa enemmän kuin bensiiniä. Nitrometaanin energiatiheys on kuitenkin pienempi: Bensiinistä saa 42–44 MJ/kg kun nitrometaanista saa vain 11,3 MJ/kg. Tämän takia nitrometaanilla saadaan noin 2,3 kertaa enemmän voimaa bensiiniin verrattuna samalla happimäärällä.
Nitrometaania voidaan käyttää monopropellanttina, eli sellaisena joka palaa ilman lisättyä happea:
- 2 CH3NO2 → 2 CO + 2 H2O + H2 + N2
Pieni määrä hydratsiinia sekoitettuna nitrometaaniin kasvattaa voimaa suuresti. Nitrometaanin kanssa hydratsiini muodostaa räjähdysherkkää suolaa, joka on myöskin monopropellanttia. Sekoitus on epästabiilia ja riskaabelia, minkä takia sitä ei saa käyttää pienoismallilennokkien polttoaineena.
Terveysvaikutukset
muokkaa- höyryt vaikuttavat keskushermostoon
- pitkäaikainen altistuminen tai sisäisesti nauttiminen vahingoittaa maksaa ja munuaisia
Lähteet
muokkaa- ↑ John McMurry: Organic Chemistry (5th edition), s. 45. Brooks/Cole, 2000. ISBN 0-534-37366-6 (englanniksi)
- ↑ Kangasniemi, Tuomas: Nitrometaanin räjähdys alkaa metallisesta hetkestä Tekniikka & Talous. 12.12.2007. Talentum. Viitattu 30.5.2015. Lainaus: "Nitrometaani ei ole varsinainen räjähdysaine, mutta riittävän suuren iskun saadessaan sekin detonoi. Tavallisemmin sitä käytetään seosräjähdysaineiden yhtenä osana sekä rakettimoottorien ja tiettyjen kilpa-autojen polttoaineena."
Aiheesta muualla
muokkaa- Nitrometaanin kansainvälinen kemikaalikortti
- PubChem: Nitromethane (englanniksi)
- Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG): Nitromethane (englanniksi)
- ChemBlink: Nitromethane (englanniksi)