Mixed Oxides of Nitrogen

Der Begriff Mixed Oxides of Nitrogen (meistens abgekürzt zu MON) kommt aus dem Englischen und bedeutet „Gemischte Stickstoffoxide“.

Es handelt sich um Lösungen von Stickstoffmonoxid (NO) in Distickstofftetroxid/Stickstoffdioxid (N₂O₄ / NO₂). Sie können als lagerfähiger Oxidator, beispielsweise in Raketentriebwerken, verwendet werden. Eine Vielzahl von Mischungsverhältnissen ist in Gebrauch, die oftmals als MONi bezeichnet werden. Hierbei gibt i den prozentualen Gewichtsanteil des Stickstoffmonoxids in dem Gemisch an. MON1 enthält beispielsweise 1 % Stickstoffmonoxid und MON3 3 % Stickstoffmonoxid.^[1] In der Raumfahrt wird für Raketenantriebe üblicherweise MON 1 oder MON 3 benutzt.

Zur Herstellung wird das gasförmige Stickstoffmonoxid in flüssigem Distickstofftetroxid/Stickstoffdioxid gelöst. Es handelt sich dabei jedoch nicht um ein einfaches Gemisch, sondern es findet eine reversible Gleichgewichtsreaktion zwischen Stickstoffmonoxid, dem farblosen Distickstofftetroxid und dem rotbraunen Stickstoffdioxid zum blauen Distickstofftrioxid statt. Zugleich verändert sich die Farbe des Gemischs von rotbraun mit zunehmender Zugabe von Stickstoffmonoxid in Richtung Grün.

N₂O₄ ⇌ 2NO₂

NO₂ + NO ⇌ N₂O₃

In der flüssigen Phase ist kein freies Stickstoffmonoxid enthalten, nur in der Gasphase. Das Gleichgewicht verschiebt sich bei Änderungen von Konzentration, Temperatur und Druck. Bei einem stöchiometrischen Verhältnis von über 1:1, das entspricht etwas mehr als 40 % Gewichtsanteil, verschiebt sich die Reaktion komplett in Richtung Distickstofftrioxid und es bleibt kein Distickstofftetroxid/Stickstoffdioxid in der flüssigen Phase übrig und die Flüssigkeit wird blau.

Der Schmelzpunkt des Gemisches (MON) aus Stickstoffmonoxid und Distickstofftetroxid ist wesentlich geringer als der des reinen Distickstofftetroxids von −11 °C (Gefrierpunktserniedrigung). Auch führt eine Erhöhung des NO-Anteils zu einer geringeren Korrosivität des Treibstoffes. Es zeigte sich, dass diese Mischung die in der Raumfahrt üblichen Titantanks nicht angreift, während reines Distickstofftetroxid zur Spannungsrisskorrosion neigt. In den Anfangsjahren der Raumfahrt war dieser Zusammenhang unbekannt, da das verwendete Distickstofftetroxid bereits produktionsbedingt Spuren von NO als Verunreinigung enthielt.

Mit steigendem Stickstoffmonoxid-Anteil steigen die Herstellungskosten stark an und die Oxidationskraft nimmt ab. Das Maximum ist MON 40.

MON ist wie seine Bestandteile Stickstoffmonoxid und Distickstofftetroxid bzw. Stickstoffdioxid und das Reaktionsprodukt Distickstofftrioxid sehr giftig, brandfördernd und wie Stickstoffmonoxid auch ätzend.

• unbekannt: LPM Unit 29, Mixed Oxides of Nitrogen. Hrsg.: rocketprops.readthedocs.io. (readthedocs.io [PDF]). 
• Andrew Head: Nitrogen Tetroxide to Mixed Oxides of Nitrogen: History, Usage, Synthesis, and Composition Determination. Hrsg.: Purdue University, School of Aeronautics and Astronautics. West Lafayette, Indiana Dezember 2021 (purdue.edu). 
• ASA Information zur geplanten Verwendung von MON-3 bei Planetary Flight Vehicles für den Einsatz auf dem Mars (Memento vom 17. April 2011 im Internet Archive)
• A. G. Whittaker, R. W. Sprague, S. Skolnik, G. B. L. Smith: Vapor Pressures and Freezing Points of the System Nitrogen Tetroxide—Nitric Oxide. In: Journal of the American Chemical Society. Band 74, Nr. 19, Oktober 1952, S. 4794–4797, doi:10.1021/ja01139a021. 

1. ↑ DELEGIERTE VERORDNUNG (EU) 2023/66 DER KOMMISSION vom 21. Oktober 2022 zur Änderung der Verordnung (EU) 2021/821 des Europäischen Parlaments und des Rates in Bezug auf die Liste der Güter mit doppeltem Verwendungszweck. Abgerufen am 9. Dezember 2024.