Peroxyde d'azote - Définition

Introduction

Peroxyde d'azote
Général
Nom IUPAC
No CAS	10544-72-6
No EINECS	234-126-4
PubChem	25352
SMILES
InChI
Apparence	liquide incolore
Propriétés chimiques
Formule brute	N2O4
Masse molaire	92,011 ± 0,0016 g·mol-1
Propriétés physiques
T° fusion	-9,3 °C
T° ébullition	21,15 °C
Solubilité	réagit avec l'eau
Masse volumique	1,45 g·cm-3 à 20 °C
Point critique	157,85 °C; 10,1 MPa; 167 cm3·mol-1
Thermochimie
ΔH°	38,12 kJ·mol-1 (1 atm, 21,15 °C)
Précautions
Directive 67/548/EEC
T+ O
Phrases R : 8, 26, 34,
Phrases S : 1/2, 9, 26, 28, 36/37/39, 45,
Transport
265    1067
SIMDUT
Produit non classifié
SGH
Danger H314, H330,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le peroxyde d'azote, ou tétraoxyde d'azote, est le composé chimique de formule N₂O₄.
C'est un liquide incolore à jaune brun selon la concentration de dioxyde d'azote NO₂ qu'il contient : N₂O₄ est en équilibre avec NO₂, dont il constitue en fait un dimère.
C'est un oxydant très puissant, corrosif et toxique.
Appelé également NTO en astronautique, le peroxyde d'azote est un comburant très employé notamment avec l'hydrazine et ses dérivés pour former des propergols liquides stockables hypergoliques.

Propriétés et structure

La structure de cette molécule a été très discutée jusqu'à la fin des années 1940, où on a commencé à la comprendre, tout comme celle du trioxyde d'azote.
La molécule N₂O₄ est plane, avec une liaison N-N de 178 pm et une liaison N-O de 119 pm. Contrairement à la molécule NO₂, le dimère N₂O₄ est diamagnétique. Dans les années 1940 également on a montré que sour forme liquide, à la différence de l'ammoniac ou du dioxyde de soufre, ce milieu n'était pas propice aux réactions inorganiques qui étaient initialement supposées possible par l'ionisation du milieu. On n'a pas trouvé à l'époque de sels minéraux solubles dans ce liquide, et compte tenu de la solubilité élevé de nombreux composés organiques, les chimistes ont alors conclu que ce liquide avait un caractère non-ionisants et un comportement évoquant celui de solvants organiques tels que le benzène.

En condition normale de température et de pression, et en vertu de l'équilibre entre peroxyde d'azote et dioxyde d'azote, les deux espèces sont toujours présentes simultanément, l'augmentation de température déplaçant l'équilibre vers le dioxyde par dissociation du dimère :

N₂O₄ 2 NO₂

Utilisation astronautique

Le peroxyde d'azote est l'un des principaux ergols utilisés aujourd'hui en motorisation astronautique.
Il a remplacé l'acide nitrique d'abord utilisé comme comburant des propergols de moteurs-fusée, avec des carburants tels que kérosène UDMH -Diméthylhydrazine asymétrique ((CH3)2NH-NH2) ou MMH -monométhylhydrazine(CH3-NH-NH2). Les moteurs étaient protégé de l'acidité du comburant par un ajout de 0,6% d'acide fluorhydrique (plutôt cher,très toxique et de manipulation dangereuse). Depuis le début des années 1990, le tétraoxyde d'azote (N2O4) ou d'autres comburants ont tout à fait remplacé l'acide nitrique.
Les lanceurs spatiaux et les missiles ballistiques ont commencé à l'utiliser vers la fin des années 1950, lorsque les États-Unis et l'URSS l'ont choisi comme comburant formant avec l'hydrazine et ses dérivés des propergols liquides stockables hypergoliques. Appelé NTO (pour Nitrogen Tetroxide) dans le cadre de la propulsion spatiale, le peroxyde d'azote est aujourd'hui utilisé par le lanceur russe Proton, la fusée chinoise Longue Marche, le système de manoeuvre orbital (OMS) de la navette spatiale de la NASA, l'étage à propergol stockable (EPS) d'Ariane 5, ou encore le lanceur indien GSLV.

Lorsqu'il est utilisé comme ergol oxydant, le peroxyde d'azote est généralement mélangé à un faible pourcentage de monoxyde d'azote N≡O pour en limiter les effets corrosifs sur les alliages de titane intervenant dans le système de propulsion des engins spatiaux : c'est ce qu'on appelle le MON (pour Mixed Oxides of Nitrogen) ; l'OMS de la navette spatiale utilise par exemple du MON-3, à 3 % de N≡O (fraction massique).