شیمی دهم . فصل دوم
هوا معجونی ارزشمند:
در بستهبندی برخی مواد خوراکی از گاز نیتروژن استفاده میشود. افزون بر این، گاز نیتروژن کاربردهای دیگری نیز دارد؛ نظیر: پر کردن تایر خودرو، در صنعت سرماسازی برای انجماد مواد غذایی، برای نگهداری نمونههای بیولوژیکی در پزشکی
نکته: نیتروژن، اکسیژن و کربن دیاکسید از جمله گازهای هواکره هستند که در زندگی روزانه نقش حیاتی دارند.
حدود 75 درصد از جرم هواکره، در نزدیکترین لایه به زمین (تروپوسفر) قرار دارد. این بخش از هوا کره، همان بخشی است که ما در آن زندگی میکنیم. پس از تروپوسفر، هواکره رقیق و رقیقتر میشود. رطوبت هوا متغیر بوده و میانگین بخار آب در هوا، حدود یک درصد است. هر چند این مقدار از جایی به جای دیگر، از روزی به روز دیگر و حتی از ساعتی به ساعت دیگر تغییر میکند.
بخش عمدۀ هواکره را دو گاز نیتروژن و اکسیژن تشکیل میدهد. گاز آرگون در میان اجزای هواکره در رتبۀ سوم قرار دارد؛ بنابراین میتوان هوا را منبعی غنی برای تهیۀ این گازها دانست. در صنعت، این گازها را از تقطیر جزء به جزء هوای مایع تهیه میکنند.
قبل از تقطیر جزء به جزء مراحل زیر انجام میشود:
1) هوا را ازصافیهایی عبور میدهند تا گرد و غبار آن گرفته شود.
2) با کاهش فشار دمای هوا را کاهش میدهند.
3) در دمای صفر درجه سانتیگراد، رطوبت هوا بهصورت یخ از آن جدا میشود.
4) در دمای 78- درجه سانتیگراد گاز کربن دیاکسید هم به حالت جامد در میآید و از مخلوط گازی جدا میشود.
5) در دمای 183- درجه سانتیگراد گاز اکسیژن، در دمای 186- درجه سانتیگراد گاز آرگون و در دمای 196- درجه سانتیگراد گاز نیتروژن، به صورت مایع جدا می شوند.
6) در دمای 200- درجه سانتیگراد محلول سردی از چند مایع بهدست میآید که به آن هوای مایع میگویند.
7) در آخر با عبور دادن هوای مایع از یک ستون تقطیر گازهای سازنده آن جدا شده و در ظرفهای جداگانه ذخیره میشوند.
آرگون گازی بیرنگ، بیبو و غیرسمی است. واژۀ آرگون به معنای تنبل است؛ زیرا واکنشپذیری ناچیزی دارد. این گاز در پتروشیمی شیراز از تقطیر جزء به جزء هوای مایع با خلوص بسیار زیاد تهیه میشود.
آرگون بهعنوان محیط بیاثر در جوشکاری، برش فلزها و همچنین در ساخت لامپهای رشتهای بهکار میرود.
نکته: مقدار گازهای نجیب مانند هلیم، آرگون، کریپتون و زنون در هواکره بسیار کم است. از اینرو، به گازهای کمیاب نیز معروف هستند.
هلیم بهعنوان سبکترین گاز نجیب، بیرنگ، بیبو و بیمزه است که کاربردهای فراوانی در زندگی دارد.
از هلیم، علاوهبر پر کردن بالنهای هواشناسی، تفریحی و تبلیغاتی در جوشکاری، کپسول غواصی و مهمتر از همه، برای خنک کردن قطعات الکترونیکی در دستگاههای تصویربرداری مانند MRI استفاده میشود.
هلیم در کرۀ زمین به مقدار خیلی کم یافت میشود؛ بهطوریکه مقدار ناچیزی از آن در هوا و مقدار بیشتری در لایههای زیرین پوستۀ زمین وجود دارد؛ از اینرو، منابع زمینی آن از هواکره سرشارتر و برای تولید هلیم در مقیاس صنعتی مناسبترند.
هلیم از واکنشهای هستهای در ژرفای زمین تولید میشود. این گاز پس از نفوذ به لایههای زمین، وارد میدانهای گازی میشود. یافتههای تجربی نشان میدهد که حدود 7 درصد حجمی از مخلوط گاز طبیعی را هلیم تشکیل میدهد. البته مقدار هلیم در میدانهای گازی گوناگون، متفاوت است.
هلیم را میتوان افزون بر هوای مایع، از تقطیر جزء به جزء گاز طبیعی نیز به دست آورد. جداسازی هلیم از گاز طبیعی به دانش و فناوری پیشرفتهای نیاز دارد
آدرس صفحه اینستاگرام: http://instagram.com/_u/ghadi_chem_edu
آدرس کانال تلگرام: http://t.me/ghadi_chem_edu
- ۹۸/۰۳/۲۴