مطلبی جامع درباره ی همه گازهای صنعتی و طبی
مطلبی جامع درباره ی همه گازهای صنعتی و طبی
گاز های آرگون، اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، دی اکسید کربن، هلیوم و … همگی گازهای صنعتی و طبی می باشند که در این مطلب به تمامی موارد مربوط به این گازها می‌پردازیم.
از آنجایی که اکثر گازها کاربردهای زیادی در هر صنعتی دارد و شاید شما هم با این گازها سر و کار دارید لازم هست که ویژگی ها و یکسری از موارد رو درباره ی این گازها بدونید. در این مقاله سعی بر این داریم تمامی گازهایی که در صنعت و طب کاربرد دارند رو معرفی کنیم. با مطالعه این مطلب خیلی جامع و سریع به خیلی از نکات دستیابی پیدا می کنید.
گاز آرگون
گاز آرگون یک عنصر شیمیایی با نماد Ar و عدد اتمی ۱۸ است. در گروه ۱۸ جدول تناوبی قرار دارد و یک گاز نجیب می باشد. آرگون سومین گاز فراوان در جو زمین است با ۰.۹۳۴ درصد. بیش از دو برابر بخار آب فراوان است ( چیزی در حدود ۲۳ برابر دی اکسید کربن و بیش از ۵۰۰ برابر نئون فراوان است. آرگون وفورترین گاز نجیب در پوسته زمین است . تقریبا تمام آرگون های موجود در جو زمین دارای آرگون رادیوژنیک ۴۰ است که از پوسیدگی پتاسیم ۴۰ در پوسته زمین حاصل می شود. در جهان، آرگون ۳۶ به مراتب رایج ترین ایزوتوپ های آرگون است، زیرا به راحتی توسط هسته ستاره ها تولید می شود. نام آرگون از کلمه یونانی به شکل مفرد گرفته شده است. به معنای تنبل یا غیر فعال.
آرگون با تقطیر کسری هوا مایع به صورت صنعتی تولید می شود. آرگون بیشتر به عنوان یک گاز محافظ بی اثر در جوشکاری و سایر فرآیندهای صنعتی با دمای بالا که در آن معمولا مواد غیر واکنشی واکنش پذیر می شوند، مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال: از جو آرگون در کوره های برقی گرافیتی استفاده می شود تا از سوختن گرافیت جلوگیری شود. آرگون در موارد زیر استفاده می شود:
- لامپ های رشته ای
- روشنایی فلورسنت
- سایر لوله های تخلیه گاز
گاز اکسیژن
اکسیژن عنصر شیمیایی با نماد O و عدد اتمی ۸ است. این یک عضو گروه کلکوژن در جدول تناوبی، یک غیر متال بسیار واکنش پذیر و یک ماده اکسید کننده است که به راحتی اکسیدهایی را با اکثر عناصر و همچنین با سایر ترکیبات تشکیل می دهد. پس از هیدروژن و هلیوم، اکسیژن سومین عنصر فراوان در جهان است. در دما و فشار استاندارد، دو اتم این عنصر به شکل دی اکسید ، یک گاز دیاتومیک بی رنگ و بدون بو با فرمول O به یکدیگر متصل می شوند. اکسیژن مانند: پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدراتها و چربی ها هستند. ترکیبات پوسته های حیوانات، دندان ها و استخوان ها. اکثر موجودات زنده اکسیژن به عنوان یک جزء آب، ماده اصلی تشکیل دهنده زندگی می باشد. اکسیژن به طور مدام در جو زمین توسط فتوسنتز دوباره پر می شود، از انرژی نور خورشید برای تولید گاز اکسیژن از آب و دی اکسید کربن استفاده می کند. اکسیژن بیش از حد از نظر شیمیایی واکنش پذیر است تا بتواند یک عنصر آزاد در هوا بماند بدون اینکه به طور مدام با عملکرد فتوسنتزی موجودات زنده جبران شود. فرم دیگر ( آلتروپ) اکسیژن، ازن (O3) به شدت تبش اشعه ماوراء بنفش UVB را جذب می کند و لایه ازن با ارتفاع زیاد به محافظت از کره بیوسفر در برابر اشعه ماوراء بنفش کمک می کند. با این حال، ازن موجود در سطح یک محصول جانبی دود و در نتیجه آلاینده است.
کاربرد گاز اکسیژن
- اکسیژن برای موارد پزشکی برای ریه های بیمار و کاهش فشار کار روی قلب و موارد دیگر
- مورد استفاده در غواصی برای تنفس غواصان
و بسیاری موارد دیگر…
گاز نیتروژن
نیتروژن عنصر شیمیایی با نماد N و عدد اتمی ۷ است. این اولین بار در سال ۱۷۷۲ توسط پزشک اسکاتلندی، دانیل رادرفورد کشف شد. نام نیتروژن توسط شیمیدان فرانسوی ژان آنتوان در سال ۱۷۹۰ پیشنهاد شد که مشخص شد نیتروژن در اسید نیتریک و نیترات وجود دارد. در عوض آنتوان لاوویزایر نام ازت را از کلمه یونانی گرفته ، و به معنای بدون زندگی می باشد.
گاز نیتروژن سبک ترین عضو گروه ۱۵ جدول تناوبی است. در دما و فشار استاندارد، دو اتم این عنصر به فرمول دیتروژن، یک گاز دیاتومیک بی رنگ و بدون بو با فرمول N2 متصل می شوند.
دی نیتروژن حدود ۷۸ درصد جو زمین را تشکیل می دهد و آن را به وفورترین عنصر غیر مستقیم تبدیل می کند. نیتروژن در همه ارگانیسم ها، در درجه اول در اسیدهای آمینه ( بنابراین پروتئین ها)، در اسیدهای نوکلئیک (DNA,RNA) و در مولکول انتقال انرژی آدنوزین تری فسفات رخ می دهد. بدن انسان حاوی حدود ۳ درصد نیتروژن توسط جرم، چهارمین عنصر فراوان در بدن پس ازاکسیژن، کربن و هیدروژن است. بسیاری از ترکیبات مهم صنعتی مانند آمونیاک، اسید نیتریک، نیترات های آلی ( پیشرانه و مواد منفجره) و سیانورها حای نیتروزن هستند.
کاربرد نیتروژن
کاربرد ترکیبات نیتروژن به دلیل وسعت زیاد بسیار متفاوت است. از این رو، فقط کاربردهای نیتروژن خالص در این جا مورد توجه قرار خواهد گرفت. دو سوم ازت تولید شده توسط صنعت به عنوان گاز و یک سوم باقی مانده به فروش می رسد. هرگاه اکسیژن موجود در هوا موجب آتش سوزی، انفجار یا خطر اکسید کننده شود، این گاز بیشتر به عنوان گاز بی اثر استفاده می شود. برخی از نمونه ها عبارت اند از:
- به عنوان یک اتمسفر اصلاح شده، خالص یا مخلوط شده با دی اکسید کربن، برای از بین بردن نیتروژنات و حفظ طراوت ذاهای بسته بندی شده یا فله ای ( با تاخیر در سستی و سایر اشکال اکسیداتیو). نیتروژن خالص به عنوان افزودنی غذایی در اتحادیه اروپا مشخص شده است.
- در لامپ های رشته ای به عنوان یک جایگزین ارزان قیمت برای آرگون
- در گذشته برای اعدام زندانیان به عنوان جایگزینی تزریق کشنده
- در سیستم های مهار آتش برای تجهیزات فناوری اطلاعات
- در ساخت فولاد ضد زنگ
- برای سخت شدن فولاد با استفاده از نیترید
- در برخی از سیستم های سوخت هواپیما برای کاهش خطر آتش سوزی
- برای باد کردن لاستیک اتومبیل و هواپیما، باعث کاهش مشکلات انبساط ناگهانی و انقباض ناشی از رطوبت و اکسیژن در هوای طبیعی می شود.
- از نیتروژن معمولا هنگام تهیه نمونه در آنالیز شیمیایی استفاده می شود. برای تمرکز و کاهش حجم نمونه های مایع مورد استفاده قرار می گیرد. هدیات یک جریان فشرده از گاز نیتروژن عمود بر سطح مایع باعث می شود که محلول در هنگام خروج از حلال ها و حلال غیر تبخیر شده، تبخیر شود.
گاز هیدروژن
خب همانطور که در سایت گاز هیدروژن را به صورت مفصل تجزیه و تحلیل کردیم. هیدروژن هم یک عنصر شیمیایی که با نماد H شناخته شده است.
- عدد اتمی ۱
- وزن اتمی استاندارد ۱.۰۰۸
- سبک ترین عنصر در جدول تناوبی
- فراوان ترین ماده ی شیمیایی
- رایج ترین ایزوتوپ هیدروژن H1 می باشد
ظهور جهانی هیدروژن اتمی برای اولین بار در دوره نوترکیب (Big Bang) رخ داده است. در دما و فشار استاندارد، هیدروژن یک گاز دیاتومیک بسیار سمی، بی بو، بدون سمی، غیر فلزی، بسیار قابل احتراق با فرمول مولکولی H2 است. از آنجا که هیدروژن به راحتی ترکیبات کووالانسی را با اکثر عناصر غیر فلزی تشکیل می دهد، بیشتر هیدروژن موجود در کره زمین به اشکال مولکولی مانند: آب یا ترکیبات آلی وجود دارد. هیدروزن نقش بسیار مهمی در واکنش های اسید و باز دارد زیرا بیشتر واکنش های اسید پایه شامل تبادل پروتون ها بین مولکول های محلول است. در ترکیبات یونی، هیدروژن می تواند هنگامی که به عنوان هیدرید شناخته می شود. گاز هیدروژن برای اولین بار در قرن شانزدهم با واکنش اسیدها روی فلزات به صورت مصنوعی تولید شد. هنری کاوندیش اولین کسی بود که تشخیص داد گاز هیدروژن یک ماده گسسته است و در هنگام سوختن آب تولید می کند. خاصیتی که بعدها نامگذاری شد: به زبان یونانی، هیدروژن به معنای آب سابق است.
کاربردهای گاز هیدروژن
هیدروژن در صنایع شیمیایی و پتروشیمی بسیار زیاد کاربرد دارد. بزرگترین کاربرد آن در:
- فرآوری سوخت های سنگواره ای
- تولید آمونیاک
- هیدروژن در هیدروژنه کردن به خصوص برای بالا بردن سطح اشباع چربی های غیر اشباع و تولیدات روغن های جامد
- برای تولید متانول
- به عنوان یک منبع هیدروژن در تولید هیدروکلریک اسید
- به عنوان یک کاهنده در احیای سنگ معدن فلزی
- کاربردهای فراوان در صنعت مهندسی و فیزیکی
- به عنوان گاز پوششی در جوشکاری
- خنک کردن مولدهای الکتریکی نیروگاه های برق
- به عنوان یک رسانای گرمایی
- کاربرد در بالون ها و کشتی های هوایی
گاز دی اکسید کربن
دی اکسید کربن با فرمول شیمیایی co2، گازی بی رنگ با چگالی بالای ۶۰ درصد بیشتر از هوای خشک می باشد. ساختار دی اکسید کربن به گونه ای است که از یک اتم کربن به صورت کووالانسی دو برابر شده و به دو اتم اکسیژن متصل شده است. گاز دی اکسید کربن تقریبا به اندازه آب، H2O شناخته شده است و اغلب به جای نام آن از فرمول استفاده می شود. زمان نفس کشیدن این گاز را که گیاهان برای زندگی لازم دارند را رها می کنیم. از طریق فرآیند فتوسنتز، گیاهان کربن را از اکسیژن جدا می کنند. گیاهان اکسیژن خالص را آزاد می کنند که برای زنده ماندن نیاز داریم. ما این روند را معکوس می کنیم و با ترکیب اکسیژن با کربن از غذاهایی که می خوریم، دوباره دی اکسید کربن تولید می کنیم.
خصوصیات گاز دی اکسید کربن
- بی رنگ
- بی اثر
- بدون بو
- دارای طعم آب سودا
گاز دی اکسید کربن یا همان گاز CO2 به سه شکل ممکن است وجود داشته باشد:
- به شکل گازی: برای صنایع نوشیدنی و مواد غذایی
- به صورت مایع: در مخزن تحت فشار
- به صورت جامد: به نام یخ خشک ( برای سرمایش، انفجار و غیره)
کاربردهای دی اکسید کربن
- CO2 مایع با فشار کم در تانکرهای جاده ای با عایق یا تریلر ( یا در بعضی از کشورها با واگن های مخزن راه آهن)، مایعات به سادگی از طریق موبایل به مخزن استاتسک منتقل می شوند. پمپاژ یا خوراک گرانش. بر خلاف آب، دی اکسید کربن در هوای آزاد به صورت مایع نمی تواند وجود داشته باشد. باید تحت فشار یا یخچال ( یا ترکیبی از هر دو) نگه داشته شود تا در حالت مایع باقی بماند.
- یخ خشک محصول فرآوری CO2 مایع است. اگر فشار CO2 مایع به طور ناگهانی رها شود، بخشی از آن مایع به حالت جامد تغییر می یابد و باقی مانده به گاز باز می گردد. هنگامی که برف تحت عمل هیدرولیک یا مکانیکی فشرده می شود، بلوک ها یا گلوله های یخ خشک تشکیل می شوند.
- کاربردهای پزشکی و دارویی
و کاربردهایی دیگر…
کاربردهای جزیی دی اکسید کربن
- دی اکسید کربن در محفظه ای از لیزر دی اکسید کربن که یکی از اولین نوع لیزر می باشد، قرار می گیرد
- از دی اکسید کربن می توان به عنوان وسیله ای برای کنترل PH استخرها استفاده کرد
- برای حفظ آکواریوم صخره ای نیز استفاده می شود
- به عنوان خنک کننده اصلی در راکتور پیشرفته گاز سوز شده برای تولید انرژی هسته ای استفاده می شود
و بسیاری موارد دیگر…
گاز ازت
گاز ازت همان گاز نیتروژن می باشد که در بالا به صورت خلاصه و مفید معرفیش کردیم. برای مطالعه موارد تکمیلی و جزء به جزء درباره ی گاز ازت به ویکی پدیا منبع اصلی مطالب مراجعه فرمایید.
گاز هلیوم
قبل از هر چیزی قصد داریم از کاربردهای هلیوم برای شما عزیزان بگوییم.
- هلیوم به عنوان یک وسیله خنک کننده در مواردی و آهنرباهای ابر رسانا در اسکنرهای MRI و طیف سنج های NMR استفاده می شود. همچنین برای خنک نگه داشتن ابزارهای ماهواره ای مورد استفاده قرار می گیرد و برای خنک کردن اکسیژن مایع و هیدروژن که از وسایل نقلیه فضایی استفاده می کند، استفاده شود.
- از آنجا که هلیوم با چگالی کم، اغلب برای پر کردن بالن های تزئینی، بادکنک های هوا و هواپیمایی استفاده می شود. یک بار از هیدروژن برای پر کردن بادکنک استفاده می شد اما واکنش خطرناکی دارد.
- از آنجایی که بسیار غیر فعال است، از گاز هلیوم برای تهیه یک فضای محافظ بی اثر برای ساخت فیبر نوری و نیمه هادی ها و برای جوشکاری استفاده می شود. همچنین از هلیوم برای تشخیص نشت مانند: سیستم های تهویه مطبوع خودرو استفاده می شود و به دلیل پخش سریع آن برای باد کردن کیسه های هوا پس از ضربه استفاده می شود.
- مخلوطی از ۸۰% هلیوم و ۲۰% اکسیژن به عنوان یک فضای مصنوعی برای غواصان در اعماق دریا و سایر افراد در شرایط تحت فشار استفاده می شود.
- لیزرهای گازی هلیوم نئون برای اسکن بارکدها در بازپرداختی های سوپر مارکت استفاده می شوند.
- کاربرد جدید هلیوم میکروسکوپ یون هلیوم است که وضوح تصویر بهتری نسبت به میکروسکوپ الکترونیکی روبشی دارد.
پس از هیدروژن، هلیوم دومین عنصر فراوان در جهان است. در همه ستاره ها وجود دارد. از فروپاشی ذرات آلفا عناصر رادیواکتیو در زمین تشکیل شده و هنوز هم در حال شکل گرفتن است. برخی از هلیوم های تشکیل شده در جو فرار می کنند که این مقدار حدود ۵ قسمت در میلیون است. این یک توازن پویا است، به طوری که هلیوم با چگالی کم به طور مدام به فضای خارجی فرار می کند. نماد عنصر هلیوم He می باشد با عدد اتمی ۲. راستی این گاز هم بی رنگ، بی بو، بی مزه، غیر سمی، بی اثر هم می باشد. در گروه گاز نجیب در جدول تناوبی قرار دارد.
