Нитрометан и закись азота


О системе закиси азота и нитрометана

Большая часть автолюбителей всегда стремятся изменить что-то в своем автомобиле, каждый хочет сделать его лучше. И каждый делает это по-своему. Одни усовершенствуют внешнюю составляющую, другие меняют кардинально внутреннюю.
Но, безусловно, многим хочется сделать мотор своего автомобиля мощнее. И чаще всего для увеличения мощности двигателя применяют специальный вид топлива – систему закиси азота.
Немного о закиси азота
Заряженное топливо способствует кардинальному изменению конфигурации авто. Вот например, закись азота, являющаяся самой излюбленной и актуальной среди любителей скорости, способна увеличить мощь авто в несколько раз. Но, очень важно знать, что вместе с увеличением мощности возрастает и температура мотора, что в свою очередь может негативно сказываться на его работе. Дело в том, что пламя может вырываться за пределы цилиндров, и тем самым увеличивается нагрузка на «сердце» автомобиля.
Чтобы использовать диоксид азота, нужно доработать двигатель. Для начала необходимо осуществить прокладку дополнительной топливной магистрали, при помощи которой и будет осуществляться впрыск «волшебного» топлива.
Нужно установить высокопрочную цилиндропоршневую группу, выхлопную систему и ГБЦ, и, конечно же, модернизировать систему охлаждения.
Авто, которое использует азот в качестве топливо должно проходить технический осмотр и обслуживание через каждые 2000 тысячи километров.
Нитрометан для тюннинга
Этот вид топлива, по сравнению с диоксидом азота, более жесткий. Мощность двигателя и температура увеличиваются до десяти раз. Чтобы было понятней, авто, которые заправляются метаном, способны показывать результат до восьми тысяч лошадиных сил.
Но, важно понимать, что ресурс мотора в таком случае рассчитан примерно на восемь тысяч километров, так как подобное топливо выжигает двигатель изнутри. Именно по этой причине устанавливают специальные блоки, которые способствуют небольшому, но продлению срока эксплуатации двигателя.
Автомобиль, оснащенный нитрометаном – это специальный профессиональный проект, который создается исключительно для гонок.

Post Views: 628

Нитрометан и оксид азота в качестве топлива. / личный блог Mike Bro / smotra.ru

Нитрометан — химическое соединение с формулой СН3NO2, простейший представитель нитросоединений алифатического ряда.

Нитрометан. Каждый знает, что он существует, но немногие, по-видимому, действительно знают о нем все. Несмотря на то, что многие знают (по крайней мере, предположительно), что его основное назначение - это добавить мощности, мы все еще получаем время от времени звонки и письма с вопросом, "Почему мы используем его в модельном топливе?". В лучшем случае есть много дезинформации относительно этого несколько экзотического компонента. Рассмотрим информацию, которая поможет прояснить суть нитрометана.
Да, НИТРОМЕТАН = МОЩНОСТЬ! Но...есть условия и непредвиденные обстоятельства. Прежде всего, он не добавляет мощность как таковую, потому что он не такой "теплотворный", как метанол. Это может быть сюрпризом для большинства читателей, но метанол (метиловый спирт) в топливе - намного более легко воспламеняемый компонент. Он воспламеняется примерно вдвое лучше, чем нитрометан. Фактически, если бы у нитрометана температура воспламенения была только на 4 градуса выше, то он даже не должен был бы нести красную метку "огнеопасно"!
Нитрометан горит желтым пламенем. Наблюдаемое ночью белое свечение это догорание водорода выделяемого из влаги содержащийся в атмосфере под воздействием температуры выхлопных газов.

Двигатель внутреннего сгорания достаточно легко поддается тюнингу, однако лишь до определенного предела. Больше некой величины мощность двигателя поднять нельзя. Конечно, эта величина различна для разных двигателей, но все же она существует. Существует мнение, что преодолеть этот порог невозможно. Но выход все же есть. И искать его следует в драг-рейсинге. Зачастую автомобили, участвующие в гонках на ускорение, заправлены совсем не бензином…

Смена топлива – достаточно решительный шаг, требующий серьезного вмешательства в структуру двигателя. Кроме того, такое изменение реально произвести только на инжекторном двигателе. Конечно, можно переделать двигатель под любое горючее, но наиболее распространенными являются производные азота - диоксид азота (NO2) и нитрометан.
Между ними есть достаточно большое различие. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

Диоксид азота, столь любимый уличными гонщиками, является более «мягким» топливом. Скорость и мощность детонации этого топлива примерно в 2-3 раза выше, чем у бензина, что, соответственно, означает соответствующее повышение мощности. Однако и удельная теплоотдача при сгорании также намного выше, так что использование этого топлива сильно повышает рабочую температуру двигателя. Также неприятный побочный эффект п

Нитрометан - Nitromethane - qaz.wiki

Нитрометан
Имена
Название ИЮПАК

Нитрометан

Предпочтительное название IUPAC
Другие имена

Нитрокарбол

Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.000.797
КЕГГ
Номер RTECS
UNII
  • InChI = 1S / Ch4NO2 / c1-2 (3) 4 / h2h4 Y Ключ: LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N Y
  • InChI = 1 / Ch4NO2 / c1-2 (3) 4 / h2h4

    Ключ: LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYAW

Свойства
CH 3 NO 2
Молярная масса 61,04 г / моль
вид бесцветная маслянистая жидкость
Запах Легкий, фруктовый
Плотность 1,1371 г / см 3 (20 ° C)
Температура плавления -28,7 ° С (-19,7 ° F, 244,5 К)
Точка кипения 101,2 ° С (214,2 ° F, 374,3 К)
Критическая точка ( T , P ) 588 К, 6,0 МПа
ок. 10 г / 100 мл
Растворимость смешивается с диэтиловым эфиром , ацетоном , этанолом
Давление газа 28 мм рт. Ст. (20 ° C)
Кислотность (p K a ) 17,2 в ДМСО; 10.21 в воде
-21,0 · 10 −6 см 3 / моль
Теплопроводность 0,204 Вт / (м · К) при 25 ° C
1,3817 (20 ° С)
Вязкость 0,63 сП при 25 ° C
3,46
Термохимия
106,6 Дж / (моль · К)
171,8 Дж / (моль · К)
-112,6 кДж / моль
-14,4 кДж / моль
Опасности
Основные опасности Легковоспламеняющийся, опасный для здоровья
Паспорт безопасности См .: страницу данных
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHS Опасность
h303 , h326 , h401 , h431 , h451
P210 , P261 , P280 , P304 + 340 , P312 , P370 + 378 , P403 + 233
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 35 ° С (95 ° F, 308 К)
418 ° С (784 ° F, 691 К)
Пределы взрываемости 7–22%
20 частей на миллион
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
940 мг / кг (перорально, крыса)
950 мг / кг (перорально, мышь)
750 мг / кг (кролик, перорально)
125 мг / кг (собака, перорально)
7087 ppm (мышь, 2 ч)
1000 ppm (обезьяна)
2500 ppm (кролик, 12 ч)
5000 ppm (кролик, 6 ч)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
TWA 100 частей на миллион (250 мг / м 3 )
REL (рекомендуется) никто
IDLH (Непосредственная опасность) 750 частей на миллион
Родственные соединения
нитроэтан

Родственные соединения

метилнитрит
метил нитрат
Страница дополнительных данных
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемость (ε r ) и т. Д.

Термодинамические
данные

Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
УФ , ИК , ЯМР , МС
N проверить  ( что есть   ?) YN
Ссылки на инфобоксы

Нитрометан , иногда сокращенно до просто Нитро , представляет собой органическое соединение с химической формулой CH.
3Нет
2. Это простейшее органическое нитросоединение . Это полярная жидкость, обычно используемая в качестве растворителя в различных промышленных применениях, таких как экстракция, в качестве реакционной среды и в качестве очищающего растворителя. В качестве промежуточного продукта в органическом синтезе он широко используется в производстве фармацевтических препаратов, пестицидов, взрывчатых веществ, волокон и покрытий. Нитрометан используется в качестве топливной добавки в различных автоспорте и хобби, например, в дрэг-рейсингах Top Fuel и в миниатюрных двигателях внутреннего сгорания в радиоуправлении , линиях управления и в моделях самолетов для свободного полета .

Подготовка

Нитрометан производят в промышленных масштабах путем объединения пропана и азотной кислоты в газовой фазе при 350–450 ° C (662–842 ° F). Эта экзотермическая реакция дает четыре промышленно значимых нитроалкана: нитрометан, нитроэтан , 1-нитропропан и 2-нитропропан . В реакции участвуют свободные радикалы, в том числе алкоксильные радикалы типа CH 3 CH 2 CH 2 O, которые возникают в результате гомолиза соответствующего сложного нитритного эфира . Эти алкокси-радикалы подвержены реакциям фрагментации C — C, что объясняет образование смеси продуктов.

Лабораторные методы

Его можно приготовить другими методами, имеющими учебную ценность. Реакция хлорацетата натрия с нитритом натрия в водном растворе дает это соединение:

ClCH 2 COONa + NaNO 2 + H 2 O → CH 3 NO 2 + NaCl + NaHCO 3

Использует

В основном нитрометан используется в качестве стабилизатора хлорированных растворителей, которые используются в химической чистке , обработке полупроводников и обезжиривании. Он также наиболее эффективно используется в качестве растворителя или растворяющего агента для акрилатных мономеров , таких как цианоакрилаты (более известные как «суперклеи»). Он также используется в качестве топлива в некоторых видах гонок. Его можно использовать в качестве взрывчатого вещества, если он загущен несколькими процентами гелеобразователя. Этот тип смеси называется PLX . Другие смеси включают ANNM и ANNMAl - взрывоопасные смеси нитрата аммония, нитрометана и алюминиевого порошка.

В качестве органического растворителя он считается высокополярным (ε r = 36 при 20 ° C и μ = 3,5 Дебай), но апротонный и обладает очень низкой основностью по Льюису. Таким образом, это редкий пример полярного растворителя, который также является слабо координирующим. Это делает его полезным для растворения положительно заряженных, сильно электрофильных частиц. Однако его относительно высокая кислотность и взрывоопасные свойства (см. Ниже) ограничивают его применение.

Реакции

Кислотно-основные свойства

Нитрометан - относительно кислая углеродная кислота . Она имеет рК а , 17,2 в ДМСО растворе. Это значение указывает на то, что водный pK a составляет около 11. Причина того, что он такой кислый, связана с резонансной структурой ниже:

Анион имеет резонансную стабилизацию.

Депротонирование происходит медленно. Протонирование конъюгированного основания O 2 NCH 2 - , которое почти изостерично нитрату , первоначально происходит при кислороде.

Органические реакции

В органическом синтезе нитрометан используется в качестве строительного блока из одного углерода . Его кислотность позволяет ему подвергаться депротонированию, что позволяет проводить реакции конденсации, аналогичные реакциям карбонильных соединений. Таким образом, при щелочном катализе нитрометан присоединяется к альдегидам при 1,2-присоединении в нитроальдольной реакции . Некоторые важные производные включают пестициды хлорпикрин (Cl 3 CNO 2 ), бета-нитростирол и трис (гидроксиметил) нитрометан ((HOCH 2 ) 3 CNO 2 ). Восстановление последнего дает трис (гидроксиметил) аминометан, (HOCH 2 ) 3 CNH 2 , более известный как трис , широко используемый буфер . В более специализированном органическом синтезе нитрометан служит донором Майкла, добавляя к α, β-ненасыщенным карбонильным соединениям посредством 1,4-присоединения в реакции Михаэля .

В качестве моторного топлива

Нитрометан используется в качестве топлива в автоспорте, особенно дрэг-рейсинге , а также для радиоуправляемых моделей (таких как автомобили , самолеты и вертолеты ). В этом контексте нитрометан обычно называют «нитро», и он является основным ингредиентом топлива, используемого в категории « Топ-топливо » в дрэг-рейсингах.

Содержание кислорода в нитрометане позволяет ему сжигать гораздо меньше атмосферного кислорода, чем обычное топливо. При сгорании нитрометана оксид азота (NO) является одним из основных продуктов выбросов наряду с CO 2 и H 2 O. Недавние исследования (2020 г.) показывают, что правильное стехиометрическое уравнение для горения нитрометана выглядит следующим образом:

4 CH 3 NO 2 + 5 O 2 → 4 CO 2 + 6 H 2 O + 4 NO

Количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг (2,2 фунта) бензина, составляет 14,7 кг (32 фунта), но только 1,7 кг (3,7 фунта) воздуха требуется для 1 кг нитрометана. Поскольку цилиндр двигателя может содержать только ограниченное количество воздуха на каждом такте, за один такт можно сжечь в 8,6 раз больше нитрометана, чем бензина. Нитрометан, однако, имеет более низкую удельную энергию: бензин дает около 42–44 МДж / кг, тогда как нитрометан дает только 11,3 МДж / кг. Этот анализ показывает, что нитрометан генерирует примерно в 2,3 раза больше энергии, чем бензин, в сочетании с определенным количеством кислорода.

Нитрометан также можно использовать в качестве монотоплива , т. Е. Топлива , которое горит без добавления кислорода. Следующее уравнение описывает этот процесс:

2 CH 3 NO 2 → 2 CO + 2 H 2 O + H 2 + N 2

Нитрометан имеет ламинарную скорость сгорания примерно 0,5 м / с, что несколько выше, чем у бензина, что делает его пригодным для высокоскоростных двигателей. Он также имеет несколько более высокую температуру пламени - около 2400 ° C (4350 ° F). Высокая теплота испарения 0,56 МДж / кг вместе с большим расходом топлива обеспечивает значительное охлаждение поступающего заряда (примерно вдвое больше, чем у метанола), что приводит к достаточно низким температурам.

Нитрометан обычно используется с богатыми топливно-воздушными смесями, поскольку он обеспечивает энергию даже в отсутствие кислорода воздуха. При использовании богатых топливовоздушных смесей продуктами сгорания являются водород и окись углерода. Эти газы часто воспламеняются, иногда очень сильно, поскольку обычно очень богатые смеси все еще горящего топлива выходят из выхлопных отверстий. Очень богатые смеси необходимы для снижения температуры горячих частей камеры сгорания, чтобы контролировать преждевременное воспламенение и последующую детонацию. Детали эксплуатации зависят от конкретной смеси и характеристик двигателя.

Небольшое количество гидразина, смешанного с нитрометаном, может еще больше увеличить выходную мощность. С нитрометаном гидразин образует взрывоопасную соль, которая снова является монотопливом. Эта нестабильная смесь представляет серьезную угрозу безопасности, и Академия модельной авиации не разрешает ее использование на соревнованиях.

В модели самолетов и автомобилей тлеющего топлива , основной ингредиент обычно метанол с некоторыми нитрометана ( от 0% до 65%, но редко более чем на 30%, а 10-20% смазочных материалов ( как правило , касторовое масло и / или синтетическое масло ). Даже в умеренных количествах нитрометана, как правило, увеличивают мощность, создаваемую двигателем (поскольку ограничивающим фактором часто является воздухозаборник), облегчая настройку двигателя (регулировку для правильного соотношения воздух / топливо).

Взрывчатые свойства

Нитрометан не был известен как взрывчатое вещество, пока 1 июня 1958 года груженый им железнодорожный цистерна не взорвалась . После долгих испытаний было установлено, что нитрометан является более мощным взрывчатым веществом, чем тротил , хотя у тротила более высокая скорость детонации (VoD) и бризанс . Обе эти взрывчатые вещества бедны кислородом, и некоторые преимущества можно получить от смешивания с окислителем , таким как нитрат аммония . Чистый нитрометан является нечувствительным взрывчатым веществом с пропускной способностью около 6 400 м / с (21 000 фут / с), но даже в этом случае для снижения опасности могут использоваться ингибиторы. Предполагалось, что взрыв цистерны произошел из-за адиабатического сжатия - опасности, общей для всех жидких взрывчатых веществ. Это когда маленькие пузырьки воздуха сжимаются и перегреваются при быстром повышении давления. Считалось, что оператор быстро закрывает клапан, создавая скачок давления « молотковый ».

Нитрометан также можно смешивать с нитратом аммония, который используется в качестве окислителя, с образованием взрывоопасной смеси, известной как ANNM . Ярким примером этого было использование нитрометана и нитрата аммония во время бомбардировки Оклахома-Сити .

Нитрометан используется как модельное взрывчатое вещество вместе с тротилом. Он имеет несколько преимуществ в качестве модельного взрывчатого вещества перед тротилом, а именно его однородную плотность и отсутствие твердых пост-детонационных частиц, которые усложняют определение уравнения состояния и дальнейшие вычисления.

Выхлоп из нитрометана

Выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания, топливо которого включает нитрометан, будут содержать пары азотной кислоты , которые вызывают коррозию и при вдыхании вызывают мышечную реакцию, из-за которой становится невозможно дышать. Остаток на основе конденсированной азотной кислоты, оставшийся в модельном двигателе на тлеющем топливе после сеанса полета модели, может также вызвать коррозию их внутренних компонентов, что обычно требует использования комбинации керосина для нейтрализации остаточной азотной кислоты и "побега" масло »(часто разновидность популярного консервирующего масла« масло для пневматических инструментов »с более низкой вязкостью ) для смазки для защиты от такого повреждения, когда такой двигатель помещается на хранение.

Очищение

Нитрометан - популярный растворитель в органической и электроаналитической химии. Его можно очистить путем охлаждения ниже точки замерзания, промывки твердого вещества холодным диэтиловым эфиром с последующей перегонкой.

Смотрите также

Ссылки

Цитированные источники

внешние ссылки

ТЮНИНГ КАК СТИЛЬ ЖИЗНИ » Статьи » ВАЗ » Тюнинг » Закись азота. Правда и вымысел

Данная статья не является инструкцией к действию, автор нарочно не приводит никаких практических выкладок. Это просто теория, все ваши действия это только ваше решение. Автор не несет никакой ответственности за результаты ваших экспериментов. Однако, правильно собранная система никакого вреда двигателю не принесет.

Молва людская:
Наверное первое, что приходит в голову человеку при фразе форсирование двигателя, это турбина и, конечно же, закись или как иногда её называют - «нитрос». Данный вид форсирования окутан стереотипами, предрассудками; даже те, кто устанавливал её себе, не всегда отдают себе отчет в том, что же они делают и как оно работает; а уж те, кто посмотрел трешевые фильмы, вроде The Fast and the Furious 1/2/3, тем более уверен, что закись взрывается (При том, что она не горит). Однако зачастую даже один вид баллона в багажнике приводит некоторых личностей в суеверный трепет. При этом 99% уверены, что от этого мотор быстро выйдет из строя, взорвется, растеряет клапана и т.д. на ваш выбор. Но на вопрос отчего же?, обычно не могут дать сколь нибудь вразумительного ответа. А без ума, как известно, можно и ...кхм...столб погнуть.

Аксиома:
Закись азота самый дешевый, быстрый и эффективный способ повысить термическое КПД и мощность двигателя, правда кратковременно.

История:
Оксид азота (закись азота) в качестве ингаляционного наркоза используется и по сей день начиная с середины 19века. Вдыхание смеси этого бесцветного со слабым приятным запахом газа с воздухом вызывает кратковременное состояние схожее с опьянением (Назван веселящим газом английским химиком Х. Дэви, который, изучая на себе действие Закиси азота (1799), обнаружил в начальной фазе возбуждение, сопровождающееся смехом и беспорядочными телодвижениями, в последующем потерю сознания.). Как способ увеличения мощности применение закиси ведет историю ещё с 1912 года, когда на авиасоревнованиях «Кубок Шнайдера» некоторые пилоты устанавливали на своих этажерках криогенные баллоны с оксидом азота вот вам и тюнинг. Боевое крещение системы подачи закиси прошли во время Второй мировой, когда немецкие конструкторы первыми на некоторых модификациях FW-190 штатно использовали данное соединение, позволявшее кратковременно поднимать мощность авиационных моторов в полтора-два раза и давать преимущество в воздушном бою. Однако в авиации вскоре воцарилась эпоха реактивных двигателей и про закись забыли. А вспомнили о ней как раз тюнеры автомобилей в 70е годы. Новая эра началась с кустарных и не надёжных систем впрыска закиси, откуда и пошли слухи о взрывоопасности. И вот уже в 1978 году американская компания «Nitrous Oxide systems» впервые предложила всем автолюбителям универсальную систему подачи N20. Потом были ZEX, Edelbrock и прочие фирмы, но смысл был именно в промышленном масштабе и востребованности данной продукции. Сейчас нонсенсом считается американский дрегстер на котором не установлено системы хотя бы на 50 сил.

Химия:
Закись азота N2O бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом.
Плотность при 0°С и 101 325 н/м2(760 мм рт. ст.) 1,9804 кг/м3, tкип 89,5°С, tпл 102,4°С.
Химически N2O с водой, растворами кислот и щелочей не реагирует, кислородом не окисляется.
Выше 500°C разлагается: 2N2O = 2N2 + 2O; поэтому при повышенных температурах действует как сильный окислитель и поддерживает горение. (обратим на это внимание)

Принцип действия системы:
1. N2O подаётся в цилиндр, уже перемешанная с топливовоздушной смесью. При сжатии и воспламенении топливовоздушной
смеси закись азота разлагается на азот и кислород (2N2O->2N2+2O) под воздействием температуры (~350C). В результате высвобождается атомарный кислород, который позволяет окислить (сжечь) дополнительное количество топлива. Кислорода, содержащегося в N2O, в 1.6 раза больше, чем в воздухе (по массе).
2. Кроме того, азот, который так же высвобождается, работает как антидетонатор, не давая процессу горения идти лавинообразно.
3. Закись хранится в баллоне в сжиженом состоянии. Высвобождаясь при расжирении, начинает кипеть, резко охлаждаясь. А поскольку Тпл и Ткип рядышком, то, едва вскипев, замерзает и переходит в твердое состояние и летит дальше в виде кристаллов (снега). Стремительно отбирая тепло у окружающей среды, система работает как интеркулер на наддувных двигателях (резкое понижение температуры смеси в коллекторе даёт увеличения потока топливовоздушной смеси и, собственно, плотности заряда).

Важно:
Топливновоздушная смесь сгорает максимально эффективно при определенном соотношении топлива и окислителя (стехиометрическое отношение такое соотношение топлива и окислителя, при котором данная смесь сгорает полностью и без остатка) требуемого для данного типа топлива. Если мы добавляем больше окислителя, то необходимо пропорционально подавать больше топлива, иначе смесь неизбежно обеднится, будет перегрев двигателя, детонация, которая, к слову, в случае с закисью очень опасна: пара хороших стуков и к примеру поршень вполне может лишиться колец с перегородками или мы увидим «руку дружбы» в виде сломанного шатуна в дыре блока цилиндров. В то же время, подача закиси без доптоплива вообще даст легкую прибавку, возможно даже без детонации, а при увеличении дозы оной и при появлении детонации мотор начнет тупить и глохнуть.

Системы:
И раз мы затронули дополнительное топливо, то неплохо разобраться с типами систем.
Основное подразделение идёт на системы подачи N2O в цилиндры в газообразном или жидком виде. Первые системы более просты и маломощны(до 50сил в зависимости от объёма двигателя), их как раз и выпускают многие фирмы. Не понимаю только за что они берут такие деньги за баллон, пару метров шланга и проводов с кнопкой, но это дело престижа и бренда. Вторые же серьёзны, предназначены они для повышения мощности в разы, стоят значительно дешевле, проще в реализации и схемотехнике и надежны.
В основе своей разговор пойдёт о втором типе систем как наиболее приемлемом для русского сердца: раз играть, то по полной, нам же не нужны полумеры. Хотя при правильной постройке и настройке, а мы будем говорить о собственноручном изготовлении, мотор проживёт достаточно долго.
Далее системы делятся на сухие и мокрые вне зависимости от агрегатного состояния закиси азота подаваемой в коллектор.
Сухая система является самой дешёвой и простой, закись подаётся одной форсункой в коллектор, качество смеси регулируется возможностями карбюратора или штатных мозгов и форсунок и говорить о доптопливе в виде спиртов или газов нет возможности (разумеется, если только они не являются основным топливом). Система неуправляема, её можно только включить и выключить. Есть шанс выйти за пределы штатных возможностей топливоподачи и обеднить смесь, что не есть хорошо для мотора.

Мокрая система, в которой закись подаётся также как в «сухой», но дополнительно происходит подача топлива с помощью отдельной форсунки, что позволяет избегать появления детонации и достичь максимальных показателей для этого типа впрыска. Подача может осуществляться из дополнительного бака механически. Есть возможность использовать в качестве доптоплива бензины, спирты и даже газы с более высоким октановым числом.

Отдельная песня это многоточечный впрыск или direct port. Закись впрыскивается в каждый цилиндр в непосредственной близости от впускного клапана. Более точная и правильная система.

Как и договорились, подачу закиси газом далее вообще рассматривать не будем. Хотя нет, обосновать все-таки это нужно. Газ сам по себе занимает объем, лишнее пространство в цилиндре. Есть разница, пропихнуть 1см3 жидкости или 1см3 газа? А сколько в итоге газа окажется в цилиндре? В случае с жидкостью больше. Это раз. Во-вторых, жидкость при нагревании начинает кипеть, отбирая тепло у деталей КС, поршней, цилиндров. Химия... Надеюсь, теперь меньше будут упираться рогом, доказывая, что газовая подача закиси это суперправильно, а жидкость убивает мотор.

Так как в обычной одноуровневой системе в единицу времени поступает одно и то же количество газа, то и прирост мощности всегда будет одинаковым при одном и том же кол-ве газа, поступающего в коллектор. НО.

Пусть за 1с в коллектор поступает 14гр закиси (жиклер 0.7мм). при этом обороты двигателя равны 6000об/мин. Тогда количество тактов всасывания равно Tвсас = 200 тактов всасывания в секунду, тогда в каждый цилиндр попадает 14гр/200=0,07гр за один такт. При этом прибавка крутящего момента будет, к примеру, Х. Ежели обороты будут, к примеру, 600об/мин (холостой ход), то за один такт всасывания в цилиндр будет всасываться 14гр/20=0,7гр. И прибавка момента будет уже не Х, а 10Х!!!!!!! Таким образом, прибавка мощности будет одинаковой, а вот прибавка крутящего момента обратно пропорциональна оборотам двигателя. Именно поэтому необходимо включать закись только после определенных оборотов, иначе это может привести к поломке поршней, шатунов или коленвала. Второй миф о взрывающихся двигателях. Как известно, без ума можно и...что-то сломать. Ведь можно подать в двигатель 20гр/сек, а можно 120гр/сек. При этом мотор не успеет развить даже критического для него крутящего момента его убьет детонация. Поэтому необходимо расчитать необходимый поток закиси. Для этого используется тарированый жиклер, установленный после (фактически сразу на нем) электромагнитного клапана. В зависимости от диаметра жиклера изменяется количество закиси, проходящей в единицу времени через магистраль. Жиклер должен быть тщательно подобран и, в зависимости от его диаметра, должно быть подобрано количество доптоплива, поступающего в двигатель, в частности, для сухой системы. Опытным путем установлено, что вывереный, пролитый жиклер 0.7мм дал расход закиси 14гр/сек при давлении 52атм.

В общем случае, Добавочная мощность, при использовании закиси (в л.с.), при давлении 52атм. = D^2*const, где const = 70, а D = диаметр жиклера

на самом деле все очень сильно зависит от способа доставки закиси, её качества; от того, насколько она успела испариться, от кол-ва доптоплива, его октанового числа. Но в среднем, при 40гр/сек прибавка получается в районе 100сил. Нужно чтобы жиклер был ОЧЕНЬ тчательно подобран, пролит, а закиси должна подаваться жидкой, газ это уже не то.

Количество доптоплива (бензина), которое должно поступать в двигатель должно иметь соотношение 8.5:1, елси это бензин и 6:1 если спирт.

ЧаВО по закиси

Повредит ли закись двигатель?

Смысл в том, что необходимо подбирать конкретный тип и уровень закиси под каждый конкретный двигатель. Стандартные детали имеют некоторый запас прочности, но если его превысить, то сами понимате... Для большей эффективности нужно улучшать КШМ, впуск/выпуск и т.д.

Сколько добавится кобыл?

Все зависит от вашего двигателя, типа системы, колес, КПП и т.д.

На сколко хватает баллона?

Опять же, все зависит от того, как вы построили закись. Вы легко все можете посчитать сами исходя из таблицы.

Когда лучше всего включать?

Только с открытым дросселем после 3000 об/мин.

Придется переделывать мой карбюратор/перепрошивать ЭБУ?

Нет, система подачи закиси со своей системой приготовления топливнозакисной смеси.
Конечно, если у вас не сухая система.

Закись горит/взрывается?

Нет, закись не горит сама по себе. Однако, кислород, содержащийся в закиси позволит сгорать большему количеству топлива.

Повреждает ли закись катализатор/катколлектор?

Нет, несколько возросшее содержание кислорода в выхлопе увеличит эффективность катализатора, а возросшие температуры будут только в течение 15-20сек, что не критично.

Какие распредвалы лучше использовать с закисными системами?

Это индивидуально.

 

Авторы:
Лаврентий Pugnator Иванов
Андрей Oxygen Кушпель
Илья Dr.Barlog Батемиров

Специально для vaz.ee. 2006 год

 

Разница между Нитрометаном и Метилнитритом

Основное различие между Нитрометаном и Метилнитритом заключается в том, что в химической структуре Нитрометана атом углерода метильной группы непосредственно связан с атомом азота, тогда как в Метилнитрите между атомами углерода и азота имеется атом кислорода.

Нитрометан и Метилнитрит являются органическими соединениями, содержащими атомы азота и кислорода. Оба эти соединения имеют метильные группы и азотно-кислородные связи, связанные с этими органическими группами. Кроме того, Нитрометан при комнатной температуре находится в жидком состоянии, а Метилнитрит при комнатной температуре является газообразным соединением.

Содержание
  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое Нитрометан
  3. Что такое Метилнитрит
  4. В чем разница между Нитрометаном и Метилнитритом
  5. Заключение
Что такое Нитрометан?

Нитрометан — это органическое соединение, имеющее химическую формулу СН₃-NO₂ и представляет собой бесцветную, маслянистую, легко воспламеняющуюся жидкость с сильным неприятным запахом, которая при горении выделяет токсичные пары оксидов азота. Нитрометан — это первичный нитроалкан, то есть метан, в котором один из атомов водорода замещен нитрогруппой и является летучим органическим соединением. Кроме того он является полярным растворителем с точкой кипения 101 °C. Температура вспышки нитрометана 35 °C, плотность его больше, чем у воды и он слегка в ней растворим. Пары тяжелее воздуха.

Нитрометан

Это соединение является важным исходным материалом в органическом синтезе. Он играет роль ингибитора EC 4.3.1.3 (гистидин аммиак-лиаза), полярного апротонного растворителя и взрывчатого вещества.

Нитрометан используется для производства промышленных противомикробных и фармацевтических препаратов, в качестве фумиганта для почвы и в качестве топлива для двигателей гоночных автомобилей. Он также используется в качестве топлива для ракет и радиоуправляемых моделей.

Химическая структура Нитрометана

В качестве топлива нитрометан используется в дрэг-рейсинге. Он имеет преимущество по сравнению с бензином из-за того, что для полного сгорания нитрометана требуется всего лишь одна девятая часть того воздуха, которая требуется для бензина. Хотя он имеет лишь одну четвертую от энергии сгорания бензина, его более низкая потребность в воздухе дает ему преимущество создания высокой мгновенной тяги очень необходимой для таких гонок.

Нитрометан используется в качестве топлива на Дрэг-рейсинге

Получают нитрометан наряду с другими нитроалканами, в ходе высокотемпературной реакции между пропаном и азотной кислотой.

Считается, что это вещество является канцерогеном для человека. При воздействии нитрометана на человека происходит раздражение его кожи, а также он влияет на центральную нервную систему, вызывая тошноту, головокружение и наркоз.

Что такое Метилнитрит?

Метилнитрит является органическим соединением, имеющим химическую формулу СН3ONO. Он входит в категорию алкилнитритов и является самым простым среди алкилнитритных соединений. Это соединение встречается в виде газа желтого цвета при комнатной температуре. Он существует в виде смеси цис- и транс-конформеров метилнитрита. Цис-структура более стабильна, чем транс-структура.

Химическая структура Метилнитрита

Метилнитрит это окислителель и он является термчески взрывоопасным веществом. При наличии в нём оксидов металлов его термочувствительнось повышается. При взаимодействии с воздухом он образует взрывчатую смесь. Кроме того он образует взрывчатую соль при взаимодействии с неорганическими основаниями.

Приемняется метилнитрит как ракетное топливо и как монопропеллент (монотопливо) в качестве однокомпонетного ракетного топлива. Взрывается метилнитрит сильнее даже чем этилнитрит. Кроме того, он применяется для химического синтеза фенилпропаноламина в качестве предшественника то есть промежуточного продукта.

Получают метилнитрит в результате реакции нитрита серебра и иодметана. Нитрит серебра существует в диссоциированной форме в его растворе — отдельных ионах серебра и нитрит-ионах. Следовательно, при реакции с йодометаном метильная группа подвергается воздействию нитритной группы, высвобождая йодид-ионы.

Как и все низшие алкилнитриты, метилнитрит может разлагаться, а также взрываться, причём даже при хранении его в охлаждённом виде. Метилнитрит является токсичным удушающим газом, мощным цианотическим агентом. Воздействие его на человека обычно приводит к метгемоглобинемии.

В чем разница между Нитрометаном и Метилнитритом?

Основное различие между нитрометаном и метилнитритом заключается в том, что в химической структуре нитрометана атом углерода метильной группы непосредственно связан с атомом азота, тогда как в метилнитрите между атомами углерода и азота имеется атом кислорода. Кроме того, нитрометан существует при комнатной температуре в жидком виде, в то время как метилнитрит является газообразным соединением.

Заключение — Нитрометан против Метилнитрита

Нитрометан и метилнитрит являются органическими соединениями, содержащими атомы азота и кислорода. Основное различие между Нитрометана и Метилнитрита в том, что в химической структуре Нитрометана атом углерода метильной группы присоединён к атому азота, тогда как в Метилнитрите между атомами углерода и азота имеется атом кислорода.

Закись азота: мифы и реальность

via GIPHY

Итак, как это работает? Сначала газ поступает во впускной коллектор, где перемешивается с топливовоздушной смесью, а полученная новая смесь попадает в цилиндры. Именно в процессе сжатия и воспламенения из закиси азота высвобождается кислород, который повышает интенсивность горения топлива.

В самой закиси азота кислорода содержится в 1,6 раза больше, чем в воздухе. А высвобождающийся азот работает в роли антидетонатора, удерживающего процесс горения под контролем.

Отметим, что закись азота в самом баллоне находится в жидком виде. Выходя из баллона жидкость резко расширяется, начиная кипеть и резко охлаждаться. Поскольку температуры кипения и плавления оксида азота примерно равны — минус 88 и минус 90 градусов соответственно — сразу после кипения газ затвердевает в виде кристаллов снега.

Разумеется, этот процесс не проходит бесследно — газ таким образом снижает температуру всей системы. Больше остальных этому рады турбированные моторы. Снижение температуры смеси позволяет увеличить ее поток в коллекторе, а значит увеличить и мощность.

Но есть и важный нюанс. Каждый двигатель штатно настроен на определенное соотношение топлива и воздуха в смеси. Когда вы вводите новую переменную в виде закиси азота, мотор заработает по-другому. В нашем случае мотор получает большее количество окислителя, то есть ему необходимо добавить и топлива, чтобы смесь не была слишком бедна горючим. Это приводит к перегреву и детонации, которая, к слову, и правда не очень полезна.

Тем не менее, сам веселящий газ не взрывоопасен — опасность представляет лишь кислород, который высвобождается при нагревании.

Frontiers | Круговорот оксида азота и закиси азота в естественных и искусственно созданных микробных сообществах: биологические пути, химические реакции и новые технологии

Введение

Оксид азота (NO) и закись азота (N 2 O) - это следовые газы в атмосфере, которые влияют на химический состав атмосферы и парниковый эффект. Биологические и химические процессы производят на поверхности земли N 2 O (Crutzen, 1979). Попадая в стратосферу, N 2 O превращается в NO путем фотоокисления.NO вместе с диоксидом азота (NO 2 ) участвует в ряде реакций, которые переносят озон (O 3 ) в молекулярный кислород (O 2 ), тем самым приводя к истощению слоя O 3 . Фактически, N 2 O был и останется доминирующим разрушающим O 3 веществом в двадцать первом веке (Ravishankara et al., 2009), поскольку использование хлорфторуглеродов было ограничено Монреальским протоколом. Кроме того, N 2 O является сильнодействующим парниковым газом.Инфракрасное излучение одной молекулы N 2 O в 206 раз больше, чем одной молекулы диоксида углерода (CO 2 ) (Stein and Yung, 2003). Вместе с длительным временем жизни N 2 O в атмосфере (~ 120 лет) это приводит к примерно в 300 раз более высокому потенциалу глобального потепления N 2 O, чем у CO 2 в расчете на одну молекулу. В целом, N 2 O вносит 6-8% в антропогенный парниковый эффект, несмотря на его относительно низкую концентрацию в атмосфере (~ 322 частей на миллиард) (Montzka et al., 2011).

За последние 100 лет концентрации N в атмосфере 2 O неуклонно росли из-за массового поступления фиксированного азота в окружающую среду людьми (IPCC, 2001). Противодействие дальнейшему увеличению содержания N 2 O в атмосфере будет зависеть от (1) уменьшения поступления фиксированного азота в окружающую среду людьми, (2) точного количественного определения важных экологических источников N 2 O и (3). ) реализация эффективных стратегий по смягчению его образования в преобразующих азот антропогенных экосистемах, таких как сельское хозяйство и очистка сточных вод.Таким образом, существует острая необходимость в понимании механизмов, лежащих в основе образования N 2 O в естественных и созданных микробных сообществах.

В этом обзоре мы расскажем о текущем состоянии биологических и химических процессов, которые могут производить и потреблять N 2 O и NO - важный предшественник N 2 O во многих биологических путях. Мы обсудим пути, которые производят NO и N 2 O в естественных и искусственно созданных микробных сообществах, и экспериментальные подходы, которые можно использовать для различения различных путей в этих системах.Важно отметить, что образование NO и N 2 O может быть очень динамичным и происходить в небольших пространственных масштабах. Таким образом, мы далее представим две новые технологии, которые предоставляют такие данные и то, как они могут привести к механистическому пониманию: (1) микроэлектроды NO и N 2 O и (2) анализ предпочтения места (SP) в N 2 O измерено с помощью квантовой каскадной лазерной спектроскопии поглощения (QCLAS). Кроме того, мы обсуждаем проблемы включения молекулярно-биологических методов в эту схему.

Биологические пути NO и N 2 Производство O

Изучение лабораторных культур для определения путей и контроля продукции NO и N 2 O в различных организмах привело к накоплению значительных знаний, которые были частично пересмотрены недавно (Stein, 2011; Chandran et al., 2011). На рисунке 1 показано, что последовательное восстановление нитрита (NO - 2 ) до NO и далее до N 2 O может осуществляться всеми организмами, участвующими в катаболической ветви N-цикла.Хотя все организмы с N-циклом могут осуществлять эти реакции, в настоящее время считается, что денитрификаторы и бактерии, окисляющие аммиак (АОБ), и археи, окисляющие аммиак (АОА), являются наиболее важными источниками N 2 O в окружающей среде. Однако в следующем разделе мы дополнительно изучить доказательства продукции NO и N 2 O нитритокисляющими бактериями (NOB), анаэробным метаном (N-AOM) и AOB (анаммокс), а также бактериями, которые осуществляют диссимиляционное восстановление нитратов до аммиака (DNRA).Несмотря на то, что очевидно, что эти бактерии могут продуцировать NO и N 2 O, имеется лишь немного информации о мерах контроля, условиях и величине производства NO и N 2 O этими бактериями в лаборатории и в окружающей среде. Это должно стать важным аспектом будущих исследований, поскольку, например, DNRA и анаммокс являются основными путями N-конверсии в некоторых важных средах.

Рис. 1. Биологические пути обмена NO и N 2 O в катаболической ветви N-цикла плюс синтез и детоксикация NO. Разные микробные гильдии или пути обмена имеют разные цвета: AOB (красный), бактерии, окисляющие аммиак; NOB (зеленый), нитритокисляющие бактерии; анаммокс (оранжевый), анаэробное окисление аммиака; DNRA (синий), диссимиляционное восстановление нитрата / нитрита до аммиака; N-AOM (фиолетовый), кислородное нитрит-зависимое анаэробное окисление метана. Показаны ключевые ферменты каждой микробной гильдии, которые, как известно, опосредуют превращение одного химического N-вида в другой: AMO, аммиачная монооксигеназа; HAO, гидроксиламин оксидоредуктаза; NXR, нитрит-оксидоредуктаза; Nar, мембраносвязанная нитратредуктаза; Nap, периплазматическая нитратредуктаза; NirK, медьсодержащая нитритредуктаза; NirS, цитохром cd 1 нитритредуктаза; Nrf, цитохром c нитритредуктаза; NirB, цитоплазматическая нитритредуктаза; cNor, редуктаза оксида азота, которая принимает электроны от цитохромов c-типа; qNor, редуктаза оксида азота, которая принимает электроны от хинолов; c554, цитохром c 554 ; NorVW, флейтубредоксин, Hmp, флавогемоглобины; HZS, гидразинсинтаза; HDH, гидразиндегидрогеназа; Nos, редуктаза закиси азота; БДУ, синтаза оксида азота; неизвестные ферменты, дисмутация оксида азота к N 2 и O 2 во время N-AOM и фермент, продуцирующий закись азота в NOB.Римские числа в скобках обозначают степень окисления химических соединений азота. Красный и черный прямоугольники обозначают изотопный состав (δ 15 N) и предпочтение сайтов (SP) в изотопомерах N 2 O, продуцируемых АОБ и денитрификаторами, соответственно.

Денитрификация

Ключевым ферментом образования NO во время денитрификации является нитритредуктаза (Nir). Очистка и характеристика Nir от нескольких бактерий выявили два совершенно разных периплазматических фермента: гем-содержащий цитохром cd 1 Nir (NirS) и содержащий медь Nir (NirK), как описано Cutruzzolà (1999).Восстановление NO до N 2 O опосредуется респираторными редуктазами оксида азота (Nor). Респираторные Nor-белки представляют собой интегральные мембранные белки, которые делятся на две группы: одна представляет собой комплекс цитохрома bc , который может использовать цитохромы c-типа в качестве доноров электронов (cNor), тогда как другая не имеет компонента цитохрома c и принимает электроны от хинолы (qNor; иногда называют NorZ) (Hendriks et al., 2000; Zumft, 2005). Немногие бактерии используют qNor для классической денитрификации.Скорее, qNor в основном кодируется патогенными бактериями, которые используют его для детоксикации NO и выживания в аноксические периоды при экспрессии вместе с Nir, как показано для Neisseria spp . (Anjum et al., 2002; Rock et al., 2007). Заключительный этап денитрификации осуществляется с помощью редуктазы закиси азота (Nos), мульти-медного фермента, который восстанавливает N 2 O до диназота (N 2 ) (Zumft and Kroneck, 2007).

N 2 O уменьшение количества Nos - единственный известный процесс потребления N 2 O, который может противодействовать высвобождению N 2 O из экосистем (Richardson et al., 2009). Накопление N 2 O часто наблюдается в чистых культурах (Baumann et al., 1996; Otte et al., 1996; Kester et al., 1997; Bergaust et al., 2010) и смешанных микробных сообществах (Firestone, Tiedje , 1979; Firestone et al., 1980; Morley et al., 2008; Kampschreur et al., 2008b; Schreiber et al., 2009; Elberling et al., 2010; Pellicer-Nàcher et al., 2010; Liengaard et al. ., 2011) при переходе от бескислородного к кислородному режиму или наоборот (Таблица 1). Даже в чистых культурах физиологическая основа этого не совсем понятна, потому что, вероятно, у этого есть несколько причин, связанных с конкретным штаммом.Была выдвинута гипотеза, что Nos - в отличие от Nir и Nor - ингибируется O 2 (Morley et al., 2008), но в чистых культурах свидетельствует о нечувствительности к O 2 (Berks et al., 1993) и O 2 -чувствительных (Otte et al., 1996). Точно так же утверждалось, что экспрессия Nos медленнее, чем экспрессия предшествующих ферментов денитрификации (Firestone et al., 1980; Stief et al., 2009), но у Paracoccus denitrificans синтез Nos происходит быстрее (Baumann et al., 1996; Bergaust et al., 2010), а у Pseudomonas stutzeri Nos даже конститутивно экспрессируется на низких уровнях (Körner and Zumft, 1989). Необходимы дополнительные исследования экспрессии Nos по отношению к путям продукции N 2 O и ингибирования Nos O 2 с экологически значимыми изолятами и смешанными микробными сообществами. Дополнительными факторами, которые приводят к накоплению N 2 O, являются более медленный оборот NO при низком pH по сравнению с нитратредуктазой (Nar), Nir и Nor (Richardson et al., 2009; Bergaust et al., 2010), низкий pH во время сборки Nos (Bergaust et al., 2010), ингибирование Nos азотистой кислотой, образованной из NO - 2 при низком pH (Zhou et al., 2008), ингибирование NO за счет экзогенно продуцируемого NO (Frunzke and Zumft, 1986; Schreiber et al., неопубликованные результаты) или сероводорода (H 2 S) (Sørensen et al., 1980) и ограничения меди (Granger and Ward, 2012).

Таблица 1. Переходное образование NO и N 2 O в различных местообитаниях .

Бактерии, окисляющие аммиак (AOB)

Высокие уровни NO и N 2 O могут быть произведены чистыми культурами аэробных АОБ (Lipschultz et al., 1981; Kester et al., 1997; Shaw et al., 2006), но механизм до конца не изучен. . Как правило, предполагаются два разных пути. Во-первых, активность кодируемых нитрификатором NirK и cNor снижает NO - 2 до NO и N 2 O в пути, называемом денитрификацией нитрификатора (Poth and Focht, 1985; Wrage et al., 2001; Schmidt et al., 2004b). Существует несколько сообщений об образовании N 2 под действием AOB во время денитрификации нитрификатора, но ген nosZ или функциональные номера в AOB не были продемонстрированы (Poth, 1986; Schmidt et al., 2004b; Schmidt, 2009). Термин денитрификация нитрификатором несколько вводит в заблуждение, поскольку до сих пор не было показано, что это настоящий диссимиляционный процесс для сохранения энергии и роста, а скорее может быть механизмом детоксикации для противодействия накоплению NO - 2 до токсичных концентраций. (Бомонт и др., 2002, 2004а, б).

По второму пути N 2 O образуется в результате окисления гидроксиламина (NH 2 OH). Современная модель состоит в том, что гидроксиламиноксидоредуктаза (HAO) окисляет NH 2 OH до NO (Hooper, 1968; Hooper and Terry, 1979). NO затем восстанавливается до N 2 O еще не идентифицированным Nor; потенциальным кандидатом является цитохром c 554 (Upadhyay et al., 2006). Однако каталитический цикл HAO, включая его промежуточные соединения и его каталитический потенциал, являются предметом постоянных дискуссий (Hendrich et al., 2002; Cabail and Pacheco, 2003; Cabail et al., 2005; Фернандес и др., 2008; Kostera et al., 2008) и пока нельзя исключить прямое образование N 2 O из HAO или другие реакции. Действительно, разница в SP N 2 O, полученного окислением NH 2 OH и денитрификацией нитрификатором, указывает на то, что N 2 O может производиться HAO по механизму, который (1) либо не включает восстановление NO за счет канонический Nor, используемый для денитрификации нитрификатора, или (2) действительно протекает по совершенно другому механизму без свободного NO в качестве промежуточного соединения (обсуждается в разделах «Предпочтение сайта» и «HNO в качестве промежуточного продукта ферментативного окисления гидроксиламина»).И денитрификация нитрификатора, и окисление NH 2 OH требуют O 2 для активации аммиака (NH 3 ) аммиачной монооксигеназой (AMO) до NH 2 OH, который служит субстратом для HAO или донором электронов для нитрификатора. денитрификация. Путь, в котором АОБ выполняет денитрификацию с использованием органических субстратов вместо NH 3 в качестве донора электронов (Schmidt, 2009), следует рассматривать как гетеротрофную денитрификацию, осуществляемую АОБ. Было также продемонстрировано, что АОА продуцирует N 2 O, вероятно, путями, сходными с АОБ (Santoro et al., 2011).

Относительная важность окисления NH 2 OH и денитрификации нитрификатором для производства NO и N 2 O все еще обсуждается. На основе исследований чистой культуры Yu et al. (2010) предположили, что высокая окислительная активность NH 3 способствует образованию N 2 O посредством окисления NH 2 OH. Аналогичным образом Wunderlin et al. (2012) обнаружили, что окислению NH 2 OH способствуют высокие концентрации NH 3 и низкие концентрации NO - 2 , а также высокая скорость нитрификации в смешанной культуре для очистки городских сточных вод.Более того, стабильные изотопы азота работают с чистыми культурами АОБ, показали, что окисление NH 2 OH способствует производству N 2 O в основном при высоких концентрациях O 2 , тогда как денитрификация нитрификатора более активна при низких концентрациях O 2 (Sutka et al. ., 2006).

Бактерии, окисляющие нитрит (NOB)

NOB образуют NO и N 2 O во время денитрификации нитрата (NO - 3 ) или NO - 2 с пируватом или глицерином в качестве донора электронов в бескислородных условиях (Freitag et al., 1987; Ahlers et al., 1990), но известную NO-редуктазу не удалось идентифицировать в геномах различных видов Nitrobacter и « Candidatus, Nitrospira defluvii» (Starkenburg et al., 2006, 2008b; Lücker et al., 2010). В бескислородных условиях нитрит-оксидоредуктаза (NXR) опосредует восстановление NO - 3 до NO - 2 , а в кислородных условиях - обратную реакцию (Freitag et al., 1987). NOB активно экспрессирует NirK, который очищается совместно с NXR, в присутствии NO - 2 и при низких концентрациях O 2 (Ahlers et al., 1990; Штаркенбург и др., 2008а). Считается, что NO, генерируемый NOB-NirK, направляет клеточный поток электронов либо на дыхание O 2 при высоких концентрациях O 2 , либо на синтез NADH, обратимо ингибируя цитохромоксидазу при низких концентрациях O 2 . Интересный вопрос для изучения в естественных сообществах будет заключаться в том, может ли NO, продуцируемый AOB или денитрифицирующими бактериями, влиять на активность NOB.

Диссимиляционное восстановление нитратов до аммиака (DNRA)

NO и N 2 Оборот O бактериями, выполняющими DNRA, был в основном исследован на Escherichia coli и Salmonella typhimurium E. coli образование NO опосредуется нитритредуктазой цитохрома c (Nrf) в аноксических условиях в присутствии NO - 3 и NO - 2 (Corker and Poole, 2003) . NO детоксифицирующие ферменты, такие как ароматрубредоксин, могут дополнительно восстанавливать NO до N 2 O. С другой стороны, E. coli Nrf восстанавливает NO до N 2 O или NH 3 , если электроны передаются ферменту. при высоком или низком потенциале соответственно (Costa et al., 1990), способствуя детоксикации экзогенно генерируемого NO (van Wonderen et al., 2008). Аэробное и анаэробное образование NO из NO - 2 в S. typhimurium опосредуется мембраносвязанной нитратредуктазой (Nar). В аэробных условиях активность NO, детоксифицирующего Hmp (см. Ниже), окисляет NO до NO - 3 , что приводит к необнаруживаемым концентрациям NO в суспензиях культур (Gilberthorpe and Poole, 2008).

Анаэробные бактерии, окисляющие метан и аммиак

Бактерии, которые опосредуют оксигенное нитрит-зависимое окисление метана (N-AOM) и анаэробное окисление аммиака (анаммокс), как было показано, используют NO в качестве внутриклеточного промежуточного продукта, продуцируемого NO. NO без одновременного образования N 2 O (Ettwig et al., 2010; Картал и др., 2010, 2011). Напротив, N-AOM дисмутирует NO с образованием N 2 и O 2 , тогда как анаммокс связывает восстановление NO с конденсацией с NH 3 с образованием гидразина (N 2 H 4 ). Оба обладают генетическим потенциалом восстанавливать NO до N 2 O; Бактерии анаммокс кодируют ароматрубредоксин (Strous et al., 2006), а N-AOM кодируют qNor (Ettwig et al., 2010). Однако физиологические данные для обоих показывают, что они выдерживают довольно высокие уровни NO (N-AOM 20 мкмоль L -1 , анаммокс 7 мкмоль L -1 ) без активации анаэробных механизмов детоксикации NO.

НЕТ - 2 → НЕТ → N 2 O: Центральные ступени в N-цикле

Как правило, восстановление NO - 2 до NO является центральным этапом катаболической ветви N-цикла, поскольку оно может осуществляться всеми вовлеченными организмами (рис. 1). Восстановление NO - 2 до NO является центральным для сохранения энергии при денитрификации, анаммоксе и N-AOM. Напротив, во время окисления NO - 2 и денитрификации нитрификатора восстановление NO - 2 до NO участвует в регуляции метаболического гомеостаза или удалении токсичных NO - 2 (Beaumont et al., 2002, 2004а; Штаркенбург и др., 2008а).

Восстановление NO до N 2 O, помимо потенциального прямого образования N 2 O из NH 2 OH в AOB, является единственной известной биохимической реакцией, которая дает N 2 O. Восстановление NO до N 2 O играет ключевую роль в сохранении энергии только при денитрификации (Zumft, 1997). Функция cNor в AOB неясна. cNor экспрессируется и метаболически активен во время аэробного роста (Beaumont et al., 2004b). Нокаут-мутанты cNor имеют более низкую скорость роста и урожайность в хемостатах (Schmidt et al., 2004b), но не в периодическом культивировании (Beaumont et al., 2004b). В хемостатах cNor регулирует концентрацию свободного NO до оптимального, нетоксичного уровня и способствует восстановлению АОБ из анаэробных условий (Schmidt et al., 2004b). С другой стороны, удаление NO из культур АОБ приводит к ингибированию роста, что свидетельствует о том, что NO является облигатным промежуточным продуктом АОБ (Zart et al., 2000).

Детоксикация NO и синтез NO

Большинство бактерий кодируют ферменты, участвующие в детоксикации NO.Это верно для бактерий внутри и вне катаболического N-цикла. Флавогемоглобины (Hmp) опосредуют O 2 -зависимую детоксикацию NO до NO - 3 с активностью NO диоксигеназы (Gardner et al., 1998). Напротив, анаэробная детоксикация NO опосредуется Flavodiiron NO-редуктазой (флейтубредоксин [NorVW]) и Hmp путем восстановления NO до N 2 O (Kim et al., 1999; Gardner et al., 2002; Gomes et al. , 2002).

Альтернативный, менее изученный путь образования N 2 O заключается в синтезе NO из аргинина с помощью NO-синтаз (NOS) и последующем восстановлении NO до N 2 O с помощью cNor, qNor, Hmp или NorVW.Поскольку NOS был открыт в области медицины, он имеет аналогичную аббревиатуру с N 2 O редуктазы (Nos). До сих пор NOS был обнаружен только у нескольких видов бактерий, в основном грамположительных (Sudhamsu and Crane, 2009), и синтезированный NO, по-видимому, остается внутриклеточным (Shatalin et al., 2008; Schreiber et al., 2011). Однако об активности NOS также сообщалось у цветущих пелагических диатомовых водорослей (Vardi et al., 2006). Необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, является ли NO, производный от NOS, важным источником N 2 O, выделяемого в результате цветения фитопланктона в океанах и пресной воде.

Химические реакции в NO и N 2 O Оборот

Химическое производство NO и N 2 O из неорганических соединений азота при температурах окружающей среды - хорошо известное явление в почвоведении (van Cleemput and Samater, 1996) и химии атмосферы (Lammel and Cape, 1996). В почвоведении химические процессы, приводящие к образованию NO и N 2 O, часто называют хемоденитрификацией (Chalk and Smith, 1983). NH 2 OH и NO - 2 (или его кислота HNO 2 ) являются основными прекурсорами для химического производства NO и N 2 O в сточных водах или природных водах.Далее мы обсуждаем химические реакции с участием HNO, NH 2 OH и NO - 2 , которые могут быть ответственны за высвобождение NO и N 2 O. Мы также обсудим возможное значение химических N 2 Образование O при биологическом окислении NH 2 OH.

Значение HNO

Во многих исследованиях химического производства N 2 O, HNO постулируется как прямой предшественник N 2 O (см. Ниже): HNO димеризуется через азотистую кислоту (H 2 N 2 O 2 ) , к N 2 O и H 2 O (Bonner and Hughes, 1988).

2 HNO → h3N2O2 → N2O + h3O (1)

Можно предположить, что образование HNO в природных и сточных водах происходит по тем же механизмам, которые используются для синтеза HNO (DuMond and King, 2011) в лаборатории: (1) диспропорционирование NH 2 производных OH, содержащих присоединенные хорошо уходящие группы к атому азота и (2) разложение нитрозосоединений (X – N = O, где X представляет собой хорошо уходящую группу). Химическое образование HNO может происходить во время очистки сточных вод, поскольку нитрификация может производить значительные количества обоих, HNO 2 , который является предшественником нитрозирующих агентов (например,g., диоксид азота N 2 O 3 , Bonner and Stedman, 1996) и NH 2 OH.

Недавно медицинские исследователи начали переоценивать важность HNO для физиологических и биологических систем (Fehling and Friedrichs, 2011). Повышенный интерес к HNO обусловлен тем фактом, что время жизни HNO в водных растворах намного больше, чем предполагалось ранее: константа скорости димеризации HNO была переоценена и составила порядка 8 × 10 5 M −1 · с −1 вместо ранее сообщенного значения 2 × 10 9 M −1 · с −1 и pK значение HNO было переопределено на 11.4 вместо старого значения 4,2 (Шафирович, Лымарь, 2002). Вероятно, что важность HNO также была недооценена в исследованиях выбросов N 2 O. Аналитическое определение HNO очень сложно (Miranda, 2005), потому что HNO недолговечен. Однако компьютерное моделирование может быть полезным инструментом для оценки важности HNO в образовании N 2 O (Law et al., 2012).

HNO 2 Диспропорционирование

Хорошо изученным процессом производства NO является диспропорционирование HNO 2 (Udert et al., 2005). Поскольку значение pK a пары NO - 2 / HNO 2 ( pK a = 3,29; Schwartz and White, 1981) намного ниже 7, это процесс высвобождает соответствующие количества NO только в кислых условиях. Диспропорционирование HNO 2 можно описать уравнением 2. Продукты - NO и NO 2 - находятся в равновесии с N 2 O 3 (уравнение 5), который является важным агентом нитрозирования (Bonner and Стедман, 1996).В аэробных условиях NO будет дополнительно окисляться до NO 2 . Поскольку NO 2 реагирует с H 2 O с образованием HNO 2 и NO - 3 , схема реакции (уравнения 2–4) в конечном итоге представляет собой химический путь окисления NO - 2 к NO - 3 .

2 NO2 + h3O↔HNO2 + NO3− + H + (4)

Поскольку кинетические константы и константы равновесия для уравнений 2–5 известны, производство NO может быть рассчитано (Udert et al., 2005). В зависимости от интенсивности аэрации при химическом окислении HNO 2 могут происходить значительные потери оксидов азота. Очищенные оксиды азота представляют собой в основном HNO 2 , но также теряется NO.

Железо-опосредованное восстановление NO - 2

Двухвалентное железо [Fe (II)] может восстанавливать NO - 2 до NO, а на втором этапе реакции - NO до N 2 O (Kampschreur et al., 2011).

NO2− + Fe2 ++ 2H + → Fe3 ++ NO + h3O ΔG0 = 35.8 кДж реакция − 1 (6) NO + Fe2 ++ H + → Fe3 ++ 0,5 N2O + 0,5 h3O ΔG0 = −38,9 кДж реакция − 1 (7)

Первая реакция термодинамически невозможна при стандартных условиях, но в природных водах трехвалентное железо [Fe (III)] будет выпадать в осадок и тем самым уменьшать свободную энергию Гиббса до отрицательных значений. Железо-опосредованное восстановление NO - 2 было описано как один из источников N 2 O в почвах (van Cleemput, 1998). Недавно Kampschreur et al. (2011) постулировали, что этот процесс может значительно способствовать производству N 2 O при очистке сточных вод, если одновременно присутствуют NO - 2 и Fe (II).Одним из примеров такой системы является удаление азота из сточных вод анаэробного варочного котла посредством нитритирования / денитрификации или нитритирования / анаммокса. Супернатанты варочного котла могут содержать большое количество Fe (II), поскольку соли железа используются для осаждения фосфатов, а Fe (II) будет высвобождаться в анаэробном варочном котле из-за восстановительных условий. Hu et al. (2001) сообщили о дополнительной реакции NO - 2 с железом: в кислых условиях NO - 2 восстанавливается в присутствии металлического железа до N 2 и NH 3 .Они предлагают механизм, в котором металлическое железо окисляется при низком pH с высвобождением ионов Fe 2+ и молекулярного водорода (H 2 ). NO - 2 затем уменьшается на H 2 до N 2 и NH 3 .

Окисление NH 2 OH под действием FE (III)

Железо не только опосредует производство NO и N 2 O из NO - 2 . Как и Fe (III), он также окисляет NH 2 OH до N 2 O.Этот процесс можно использовать для аналитического определения следовых количеств NH 2 OH (Батлер и Гордон, 1986a). Общее уравнение реакции:

4 Fe (III) + 2 Nh3OH → 4 Fe (II) + N2O + h3O + 4 H + (8)

В этой реакции образование N 2 O сильно зависит от значения pH. В экспериментах с дистиллированной водой и природной морской водой Батлер и Гордон (1986b) обнаружили, что при pH 3 извлечение N 2 O составляло 80%, в то время как при значении pH 9,5 производство N 2 O было пренебрежимо низким.Авторы предположили, что при высоких значениях pH HNO реагирует с O 2 с образованием NO - 2 и H 2 O. Однако также известно, что HNO может реагировать с NH 2 OH с образованием N 2 (Bonner et al., 1978, уравнение 10). Химическое производство N 2 O через NH 2 OH Окисление Fe (III) является вероятным процессом во время нитрификации, поскольку соединения Fe (III) повсеместно присутствуют в природных водах и системах очистки сточных вод.

Реакция NH 2 OH с HNO 2 и HNO

Деринг и Гелен (1961) исследовали реакцию NH 2 OH и HNO 2 .Они описали этот процесс как нитрозирование NH 2 OH. Общая реакция может быть записана как

Nh3OH + HNO2 → N2O + 2 h3O (9)

В свою схему реакции Деринг и Гелен (1961) включили H 2 N 2 O 2 (димер HNO) в качестве прямого предшественника для N 2 O. При нейтральных значениях pH N 2 O 3 - соответствующий нитрозирующий агент. Существует несколько путей реакции образования N 2 O 3 из HNO 2 .Образование N 2 O 3 из HNO 2 дается уравнениями 2 и 5. Кинетическая константа нитрозирования NH 2 OH дается Дерингом и Геленом (1961) вместе с кинетическими константами для Уравнения 1 и 4 (Udert et al., 2005) позволяют оценить производство N 2 O из NH 2 OH и HNO 2 . Часть NH 2 OH может также реагировать с промежуточной HNO с образованием N 2 (Bonner et al., 1978)

HNO + Nh3OH → N2 + 2 h3O (10)

Диспропорционирование NH 2 OH

Диспропорционирование NH 2 OH можно описать с помощью следующего уравнения (Bonner et al., 1978):

4 Nh3OH → 2 Nh4 + N2O + h3O (11)

В чистой воде этот процесс идет очень медленно с несколько более высокой скоростью разложения при повышенных значениях pH. При pH 3 и 25 ± 3 ° C Bonner et al. (1978) не наблюдали диспропорционирования NH 2 OH в течение 2 месяцев, а 12–18% NH 2 OH разлагались в течение 2 месяцев при pH 13,5. Комплексы переходных металлов могут значительно ускорить диспропорционирование NH 2 OH (Alluisetti et al., 2004). Jenni et al. (2012) также наблюдали образование N 2 O в течение нескольких минут, хотя эксперимент проводился в фосфатном буферном растворе без переходных металлов.Диспропорционирование могло быть вызвано стальной поверхностью электрода, погруженного в реактор, но эту гипотезу еще предстоит доказать.

Автоокисление NH 2 OH

Окисление NH 2 OH O 2 (автоокисление, уравнение 12) - медленный процесс, хотя и более быстрый, чем диспропорционирование NH 2 OH.

2 Nh3OH + O2 → N2O + 3 h3O (12)

Опять же, следовые концентрации металлов могут сильно ускорить процесс. Андерсон (1964) сообщил, что в аэрированном растворе с 1 ммоль · л −1 NH 2 OH и 1 мкмоль · л −1 сульфата меди 30% NH 2 OH окислилось в течение 1 часа, пока только 2.5% разлагались без добавления сульфата меди (pH от 7,8 до 7,9, 30 ° C). Cu, безусловно, является наиболее мощным катализатором автоокисления NH 2 OH, за которым следуют Co (II), Fe (II), Mn (II) и Zn (II) (Moews and Audrieth, 1959). Поскольку большинство сточных вод и природных вод содержат некоторые следы металлов, самоокисление гидроксиламина априори не может быть исключено как источник N 2 O.

HNO в качестве промежуточного продукта ферментативного NH 2 OH окисления

Некоторые авторы предположили, что HNO является вероятным промежуточным звеном HAO из-за наблюдаемого образования N 2 O (Anderson, 1964; Ritchie and Nicholas, 1972).Игараши и др. (1997) смогли показать, что кристаллическая структура HAO в Nitrosomonas europaea согласуется со следующей двухстадийной реакцией

Nh3OH → (HNO)

.

закиси азота | Определение, формула, применение, эффекты и факты

Закись азота (N 2 O) , также называемая окись азота, веселящий газ или азот , один из нескольких оксидов азота, бесцветный газ с приятным сладковатым запахом и вкусом, который при вдыхании вызывает нечувствительность к боли, которой предшествует легкая истерия, иногда смех. (Поскольку вдыхание небольших количеств обеспечивает кратковременный эйфорический эффект, а закись азота не является незаконной, это вещество использовалось в качестве рекреационного наркотика.) Закись азота была открыта английским химиком Джозефом Пристли в 1772 году; другой английский химик, Хамфри Дэви, позже назвал его и показал его физиологический эффект. Закись азота используется в основном в качестве анестетика при кратковременных хирургических операциях; длительное вдыхание приводит к смерти. Газ также используется в качестве пропеллента в пищевых аэрозолях. В автомобильных гонках закись азота впрыскивается в воздухозаборник двигателя; дополнительный кислород позволяет двигателю сжигать больше топлива за такт. Его получают действием цинка на разбавленную азотную кислоту, действием гидрохлорида гидроксиламина (NH 2 OH · HCl) на нитрит натрия (NaNO 2 ) и, чаще всего, разложением нитрата аммония ( NH 4 NO 3 ).

закись азота

Канистра закиси азота для аэрирования сливок.

Индюк

Подробнее по теме

глобальное потепление: оксиды азота и фторированные газы

Дополнительные следовые газы, производимые в результате промышленной деятельности и обладающие парниковыми свойствами, включают закись азота (N2O) и фторированный ...

.

Закись азота - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Закись азота - это газ с химической формулой N 2 O . Он естественным образом находится в воздухе. Его тоже делают искусственно, потому что он имеет множество применений. Это сильный парниковый газ, почти в 300 раз больше на молекулу, чем углекислый газ) и примерно в одну тысячную часть от его количества. Поскольку это парниковый газ, люди стараются меньше его использовать.

Закись азота используется врачами и стоматологами для уменьшения боли.В теле это делает людей счастливыми. По этой причине его также называют «веселящий газ ». Иногда используется только , чтобы чувствовать себя счастливым, как запрещенный наркотик.

Закись азота используется в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками для увеличения мощности их двигателей. Когда его используют таким образом, его обычно называют «закись азота» или «БДУ».

Закись азота также может использоваться в аэрозольных баллончиках, особенно для таких пищевых продуктов, как взбитые сливки. Это потому, что он имеет сладкий вкус и не токсичен, а также делает взбитые сливки более воздушными.

.

Закись азота ▷ индонезийский перевод

нитро оксида (4) закись азота (3)

.

Смотрите также