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 فها 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