Su oksijen denklemi. Basit yollarla oksijen elde etmek

Oksijen üretimi evde basit reaktifler kullanılarak yapılabilir. Bu yazıda deney yapma tekniğine bakacağız, kimyasal formüller maddelerin nasıl dönüştürüldüğünü ve O₂ salındığını da inceleyeceğiz farklı türler Oksijen üretim reaksiyonları.

su molekülleri

Elektroliz yoluyla sudan O₂ elde edilmesi

Bu deney, suyun belirli miktarda tuz içermesi durumunda işe yarayacaktır. Bu nedenle sıradan suya eklerseniz daha yoğun akacaktır.

1. İki parça kablo alın ve bunları farklı akü terminallerine bağlayın (9 voltluk Krona tipi kullanmak daha iyidir).

2. Telin her iki ucunu da tuzlu su çözeltisine batırın. Telin uçları birbirine değmemelidir. Kabı kapatması gereken sıradan karton, ortaya çıkan O₂'yi tutabilir.

3. Elektroliz işlemi sırasında suyun H⁺ ve OH⁻'ya ayrılması reaksiyonu başlayacaktır. Pozitif parçacıklar katoda, negatif yüklü parçacıklar ise anoda yaklaşacaktır.

4. Devam eden sürecin durumunu gaz kabarcıklarından, yani oksijenden ve belirli miktarda klordan (bir tuz çözeltisinden kaynaklanabilir) öğrenebilirsiniz. Bu gazın özelliklerini görsel deneylerle inceleyebileceksiniz.

Vintage elektroliz kurulumu

Sulu bir hidroperit çözeltisinden O₂ elde edilmesi

Hem hidrojen peroksitin eczane solüsyonları hem de suyla seyreltilebilen kuru tablet formları deney için faydalı olacaktır. Reaksiyon bir katalizörün varlığında meydana gelir (manganez oksit, çelik talaşı veya aktif karbon olabilir). Şeffaf bir test tüpünde kataliz reaksiyonu, ısıtmaya gerek kalmadan, aynı sıcaklıkta sonuç verir. oda sıcaklığı.

Neye ihtiyacınız olabilir:

• 2 şeffaf test tüpü;
• hidroperit çözeltisi (%3-5);
• manganez oksit veya aktif karbon (kömür tabletleri eczanelerden satın alınabilir, ancak maddenin spesifik alanını arttırmak için ezilmeleri gerekir).

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Bunu bilmek güzel! Aynı reaksiyon çok ilginç bir köpüklü volkan etkisi yaratıyor! Bu deney çocuklara bir sihirbazlık numarası olarak gösterilebilir!

Gerekli malzemeler:

• geniş boyunlu test tüpü;
• bakır sülfat;
• amonyak (20 ml'ye kadar ihtiyaç vardır);
• sıvı deterjan (yüzey aktif maddeler içeren madde, 50 ml'ye kadar);
• % 30-50 konsantrasyonlu hidrojen peroksit çözeltisi (ne kadar yüksek olursa reaksiyon hızı da o kadar yüksek olur). Tabletleri eriterek böyle bir çözüm elde edebilirsiniz.

Bakır sülfatı temiz, kuru bir test tüpünde çözün ve sülfat tamamen eriyene kadar ekleyin. Sonuç mavi bakır amonyak olacaktır (peroksitin ayrışması için katalizör görevi görecektir):

CuSO₄ + 6NH₃ + 2H₂O = (OH)₂ + (NH4)₂SO₄

Maddeyi sıvı deterjanlı şişeye ekleyin ve çalkalayın. Bakır amonyağa hızla yaklaşık 100 mililitre peroksit çözeltisi ekleyin. Hidrojen ve ısının açığa çıkmasıyla çok şiddetli bir reaksiyon meydana gelecektir (reaksiyon koşulları altında buhar açığa çıkar).

Deneyi büyük bir kap üzerinde yapmak daha iyidir, böylece köpük - bazen çok fazla olabilir - "kaçmaz".

Oksijen elde etmenin başka bir basit yolu

Bu deneyi dışarıdan yardım almadan gerçekleştirebilirsiniz. Gerekli tüm malzemeleri evde hazırlamak kolaydır.

1. İki özdeş test tüpü alın.

2. Bunları önceden yapılmış delikli tapalarla kapatın.

3. Her fişin deliğine bir gaz çıkış borusu yerleştirilmelidir. Hafif oksijenin buharlaşmaması için test tüplerinden birini (potasyum permanganat içermeyen) ters çevirin.

4. 10 gram alın (potasyum permanganat granülleri eczaneden satın alınabilir) ve tozu bir test tüpüne dökün.

5. Permanganat granüllerini bir alkol lambasının ateşinde ısıtın.

2КМnО₄ → МnО₂ + К₂МnО₄ + О₂

Birkaç dakika içinde sonucu göreceğiz: Potasyum permanganat yakıldığında koyu yeşil potasyum manganata dönüşecek. Ve ortaya çıkan gaz - oksijen - başka bir (ters çevrilmiş) test tüpünde toplanacaktır. Birçoğu olacak: 10 gram potasyum permanganattan yaklaşık 1 litre gaz üretebilirsiniz.

Deney tüpüne yanan bir kibrit yerleştirerek şişede oksijen olup olmadığını kontrol edebilirsiniz. Alevden gelen parlak bir parıltı O₂'nin varlığını gösterecektir.

Oksijenin insanlar için önemi paha biçilmezdir. Canlı organizmaların solunumu için gereklidir ve yanma süreçlerine aktif olarak katılır. Bitkiler oksijen üretir. Dünya atmosferini bu değerli gazla zenginleştiren önemli fotosentez süreci yeşil yapraklarında gerçekleşir. İnsanların oksijen alması mümkün mü? Endüstriyel olarak havadan çıkarılır. Bu durumda hava aynı anda hem sıvılaştırılır hem de arındırılır. Fakat dünya yüzeyinde büyük rezervler basit madde suyu kimyasal bileşim hangi oksijen girer. Buna göre oksijen elde etmenin bir diğer yolu da suyun ayrıştırılmasıdır. Üstelik bu işlem evde bile yapılabilmektedir.

Bunu yapmak için, suyun banyonun ortasını aşan bir yüksekliğe döküldüğü galvanik bir banyoya ihtiyacınız olacak. Suya 2 ml'ye kadar seyreltilmiş sülfürik asit veya kostik soda ilave edilmelidir. Bu, suyun elektriksel iletkenliğini arttırmak için yapılır. Ayrıca iki adet plastik bardak almanız gerekiyor. Her birinin dibine bir delik açılır. Bu sayede camın içine bir karbon plaka - bir elektrot - yerleştirilir. Elektrot olarak başka bir metali de kullanabilirsiniz (bakır veya demir). Ve böyle bir plaka ile cam arasındaki hava boşluğunun iyi yalıtılması gerekir. Elektrotlar, camlar baş aşağı olacak şekilde suya yerleştirilir. Ve bardağın altı ile suyun yüzeyi arasında mümkün olduğu kadar az hava olmalıdır.

Her elektrotun üstüne bir metal tel lehimlenmiştir. Bu teller elektrotları güç kaynağının kutuplarına bağlar. Negatif kutba bağlanan elektrota katot denir. Ve pozitif elektrot anottur. Sonuç olarak elektrik akımı sudan geçtiğinde elektroliz meydana gelir. Kimyasal reaksiyonşu türü takip eder: 2 H2O→2 H2+O2. Denklemden görülebileceği gibi iki gaz oluşur. Hidrojen camın içindeki katotta, oksijen ise anotta toplanır. Gazların oluşumu sudan yükselen kabarcıklar ile gözlemlenebilir. Ortaya çıkan oksijen, bir damlalıktan bir tüp kullanılarak camdan başka bir kaba çıkarılabilir. Oksijenin varlığını sağlamak için, için için yanan bir kıymık yerleştirebilirsiniz. Parlak bir şekilde yanıp sönecektir.

Herhangi bir kimyasal deney güvenlik önlemlerine uygun olarak yapılmalıdır. Yani bu durumda bu iki gaz türü karıştırılamaz. Ayrıca hidrojeni havayla karıştırmaktan da kaçınmalısınız. Hidrojenin patlayıcı olduğunu unutmamalıyız. Yukarıdaki yöntemi kullanarak sudan oksijen elde etmek, bu gazın küçük bir miktarını üretir. Ortaya çıkan oksijen ayrıca karbonla (anot malzemesi) reaksiyona girerek bir safsızlık (karbon dioksit) oluşturur. Bu önlenebilir ancak platin veya altın tabakasıyla kaplanmış metal plaka şeklinde inert bir elektrot kullanmanız gerekir. . Oksijen üreten bu tür cihazlara elektrolizörler denir. Doğru, üretilen oksijen miktarı azdır ve süreç çok fazla elektrik gerektirir. Ancak kaynak maddenin (su) bulunması zorluk yaratmayacaktır.

OKSİJENİN ÖZELLİKLERİ VE ELDE EDİLME YÖNTEMLERİ

Oksijen O2 yeryüzünde en çok bulunan elementtir. Şeklinde büyük miktarlarda bulunur. kimyasal bileşiklerİle çeşitli maddeler V yer kabuğu(ağırlıkça %50'ye kadar), su içinde hidrojen ile kombinasyon halinde (ağırlıkça yaklaşık %86) ve atmosferik havada serbest halde, esas olarak hacimce %20,93 miktarında nitrojen ile bir karışım içinde. (ağırlıkça %23,15).

Oksijen var büyük değer V ulusal ekonomi. Metalurjide yaygın olarak kullanılır; kimya endüstrisi; metallerin gaz-alevle işlenmesi, sert kayaların ateşle delinmesi, kömürlerin yeraltında gazlaştırılması için; tıpta ve çeşitli solunum cihazlarında, örneğin yüksek irtifa uçuşlarında ve diğer alanlarda.

Normal şartlarda oksijen renksiz, kokusuz ve tatsız, yanıcı olmayan ancak aktif olarak yanmayı destekleyen bir gazdır. Çok düşük sıcaklıklarda oksijen sıvıya, hatta katıya dönüşür.

Oksijenin en önemli fiziksel sabitleri şunlardır:

Molekül ağırlığı	32
Ağırlık 0° C ve 760 mm Hg'de 1 m3. Sanat. kg cinsinden	1,43
20 ° C ve 760 mm Hg'de aynı. Sanat. kg cinsinden	1,33
°C cinsinden kritik sıcaklık	-118
Kgf/m3 cinsinden kritik basınç	51,35
Kaynama noktası 760 mmHg'dir. Sanat. °C cinsinden	-182,97
-182, 97 °C ve 760 mm Hg'de 1 litre sıvı oksijenin ağırlığı. Sanat. kg cinsinden.	1,13
20 °C sıcaklıkta ve 760 mm Hg sıcaklıkta 1 litre sıvıdan elde edilen gaz halindeki oksijen miktarı. Sanat. l'de	850
760 mm Hg'de katılaşma sıcaklığı. Sanat. °C cinsinden	-218,4

Oksijen büyük bir kimyasal aktiviteye sahiptir ve her şeyle bileşikler oluşturur. kimyasal elementler nadir gazlar hariç. Oksijenin reaksiyonları organik maddeler belirgin bir ekzotermik karaktere sahiptir. Bu nedenle, sıkıştırılmış oksijen, yağlı veya ince dağılmış katı yanıcı maddelerle etkileşime girdiğinde, bunların anında oksidasyonu meydana gelir ve üretilen ısı, bu maddelerin kendiliğinden yanmasına katkıda bulunur ve bu da yangına veya patlamaya neden olabilir. Oksijen ekipmanı kullanılırken bu özellik özellikle dikkate alınmalıdır.

Oksijenin önemli özelliklerinden biri, yanıcı gazlar ve sıvı yanıcı buharlarla geniş bir aralıkta patlayıcı karışımlar oluşturabilmesidir; bu da açık alev veya kıvılcım varlığında patlamalara yol açabilir. Havanın gaz veya buhar yakıtlarla karışımı da patlayıcıdır.

Oksijen şu şekilde elde edilebilir: 1) kimyasal yöntemlerle; 2) suyun elektrolizi; 3) fiziksel olarak havadan.

Çeşitli maddelerden oksijen üretimini içeren kimyasal yöntemler etkisizdir ve şu anda yalnızca laboratuvar açısından öneme sahiptir.

Suyun elektrolizi, yani bileşenlerine (hidrojen ve oksijen) ayrışması, elektrolizör adı verilen cihazlarda gerçekleştirilir. Elektrik iletkenliğini arttırmak için kostik soda NaOH'nin eklendiği sudan doğru bir akım geçirilir; oksijen anotta, hidrojen ise katotta toplanır. Bu yöntemin dezavantajı yüksek enerji tüketimidir: 1 m 3 0 2 başına 12-15 kW tüketilir (ayrıca 2 m 3 N 2 elde edilir). h.Bu yöntem, ucuz elektriğin varlığında ve oksijenin atık bir ürün olduğu elektrolitik hidrojen üretiminde rasyoneldir.

Fiziksel yöntem, derin soğutma kullanarak havayı bileşenlerine ayırmaktır. Bu yöntem neredeyse sınırsız miktarda oksijen elde etmenizi sağlar ve ana endüstriyel değer. 1 m 3 O 2 başına elektrik tüketimi 0,4-1,6 kW'dır. h, kurulum türüne bağlı olarak.

HAVADAN OKSİJEN ELDE EDİLMESİ

Atmosfer havası temel olarak aşağıdaki hacimsel içeriğe sahip üç gazın mekanik bir karışımıdır: nitrojen - %78,09, oksijen - %20,93, argon - %0,93. Ayrıca yaklaşık %0,03 karbondioksit ve az miktarda nadir gazlar, hidrojen, nitröz oksit vb. içerir.

Havadan oksijen elde edilmesindeki asıl görev, havayı oksijen ve nitrojene ayırmaktır. Yol boyunca, özel kaynak yöntemlerinde kullanımı giderek artan argon ve ayrıca oyun oynayan nadir gazlar ayrıştırılır. önemli rol bir dizi sektörde. Azotun kaynakta koruyucu gaz olarak, tıpta ve diğer alanlarda bazı kullanımları vardır.

Yöntemin özü, havanın derin soğutulması ve sıvı hale getirilmesidir; normal atmosferik basınçta -191,8 ° C (sıvılaşmanın başlangıcı) ile -193,7 ° C (sıvılaşmanın sonu) arasındaki sıcaklık aralığında elde edilebilir. ).

Sıvının oksijen ve nitrojene ayrılması kaynama sıcaklıkları arasındaki fark kullanılarak gerçekleştirilir: T bp. o2 = -182,97°C; Kaynama sıcaklığı N2 = -195,8° C (760 mm Hg'de).

Bir sıvının kademeli olarak buharlaşmasıyla, kaynama noktası daha düşük olan nitrojen önce gaz fazına geçecek, serbest kaldıkça sıvı oksijenle zenginleşecektir. Bu işlemin defalarca tekrarlanması, gerekli saflıkta oksijen ve nitrojenin elde edilmesini mümkün kılar. Sıvıları bileşenlerine ayırmaya yönelik bu yönteme rektifikasyon denir.

Havadan oksijen üretmek için yüksek performanslı ünitelerle donatılmış uzmanlaşmış işletmeler bulunmaktadır. Ayrıca büyük metal işleme işletmelerinin kendi oksijen istasyonları vardır.

Havayı sıvılaştırmak için gereken düşük sıcaklıklar, soğutma çevrimleri adı verilen kullanılarak elde edilir. Modern tesislerde kullanılan ana soğutma çevrimleri aşağıda kısaca tartışılmaktadır.

Hava kısmalı soğutma çevrimi Joule-Thomson etkisine, yani serbest genleşme sırasında gaz sıcaklığında keskin bir düşüşe dayanır. Çevrim diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.

Hava çok kademeli bir kompresörde 1 ila 200 kgf/cm2 arasında sıkıştırılır ve daha sonra akan su ile bir buzdolabından (2) geçer. Havanın derin soğutulması, ısı eşanjöründe (3) sıvı toplayıcıdan (sıvılaştırıcı) 4 soğuk gazın ters akışıyla meydana gelir. Gaz kelebeği valfindeki (5) havanın genleşmesi sonucunda ek olarak soğutulur ve kısmen soğutulur. sıvılaştırılmış.

Kollektördeki (4) basınç 1-2 kgf/cm2 aralığında düzenlenir. Sıvı, valf 6 aracılığıyla periyodik olarak koleksiyondan özel kaplara boşaltılır. Havanın sıvılaştırılmamış kısmı, gelen havanın yeni bölümlerini soğutarak bir ısı eşanjörü yoluyla boşaltılır.

Havanın sıvılaşma sıcaklığına kadar soğutulması kademeli olarak gerçekleşir; Tesisat çalıştırıldığında hava sıvılaşmasının görülmediği, sadece tesisatın soğuduğu bir başlatma süresi vardır. Bu süre birkaç saat sürer.

Döngünün avantajı basitliğidir, ancak dezavantajı nispeten yüksek güç tüketimidir - 4,1 kW'a kadar. 200 kgf/cm2 kompresör basıncında 1 kg sıvılaştırılmış hava başına h; daha düşük basınçta spesifik enerji tüketimi keskin bir şekilde artar. Bu çevrim, düşük ve orta kapasiteli tesislerde oksijen gazı üretmek için kullanılır.

Havanın amonyakla kısılması ve ön soğutulması döngüsü biraz daha karmaşıktır.

Genişleticide genleşmeli orta basınçlı soğutma çevrimi, harici işin geri dönüşüyle ​​birlikte genleşme sırasında gaz sıcaklığının azalmasına dayanır. Ayrıca Joule-Thomson etkisinden de yararlanılmaktadır. Çevrim diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.

Hava, kompresör 1'de 20-40 kgf/cm2'ye kadar sıkıştırılır, buzdolabından 2 ve ardından ısı eşanjörlerinden 3 ve 4 geçer. Isı eşanjöründen 3 sonra, havanın çoğu (%70-80) piston genleşmesine gönderilir. makine genişletici 6 ve daha küçük bir hava kısmı (% 20-30), serbest genleşme için gaz kelebeği valfına 5 ve ardından sıvıyı boşaltmak için bir valfe 8 sahip olan koleksiyona 7 gider. Genişletici 6'da

zaten ilk ısı eşanjöründe soğutulmuş olan hava çalışır - makinenin pistonunu iter, basıncı 1 kgf/cm2'ye düşer, bu nedenle sıcaklık keskin bir şekilde düşer. Genişleticiden, yaklaşık -100 ° C sıcaklığa sahip soğuk hava, ısı eşanjörleri (4 ve 3) aracılığıyla dışarıya boşaltılarak gelen havayı soğutur. Böylece genişletici, kompresördeki nispeten düşük basınçta tesisatın çok etkili bir şekilde soğutulmasını sağlar. Genişleticinin çalışması faydalı bir şekilde kullanılır ve bu, kompresördeki havayı sıkıştırmak için gereken enerji tüketimini kısmen telafi eder.

Çevrimin avantajları şunlardır: kompresörün tasarımını basitleştiren nispeten düşük sıkıştırma basıncı ve oksijen sıvı halde alındığında tesisatın kararlı çalışmasını sağlayan artan soğutma kapasitesi (genişletici sayesinde).

Acad tarafından geliştirilen, turbo genişleticide genleşmeli düşük basınçlı soğutma çevrimi. P. L. Kapitsa, düşük basınçlı havanın, yalnızca bu havanın bir hava türbininde (turboexpander) genleşmesi yoluyla harici iş üretilmesi yoluyla soğuk üretilmesiyle kullanılmasına dayanmaktadır. Çevrim diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.

Hava, turbo kompresör tarafından 1 ila 6-7 kgf/cm2 arasında sıkıştırılır, buzdolabında 2 su ile soğutulur ve soğuk havanın ters akışıyla soğutulduğu rejeneratörlere 3 (ısı eşanjörleri) beslenir. Rejeneratörler turbo genişleticiye (4) gönderildikten sonra havanın% 95'e kadarı, gerçekleştirilen harici çalışma ile 1 kgf/cm2 mutlak basınca kadar genişler ve keskin bir şekilde soğutulur, ardından kondansatörün (5) boru boşluğuna beslenir. ve sıkıştırılmış havanın geri kalanını (%5) yoğunlaştırarak halkaya girer. Kondansatörden (5) ana hava akışı rejeneratörlere yönlendirilir ve gelen havayı soğutur ve sıvı hava, gaz kelebeği valfı (6) aracılığıyla koleksiyona (7) geçirilir ve buradan valf (8) aracılığıyla boşaltılır. Diyagram bir rejeneratörü göstermektedir. ama gerçekte bunlardan birkaç tane var ve hepsi birer birer açılıyor.

Turbo genişleticili düşük basınçlı çevrimin avantajları şunlardır: pistonlu makinelere kıyasla turbo makinelerin daha yüksek verimliliği, teknolojik şemanın basitleştirilmesi, kurulumun artan güvenilirliği ve patlama güvenliği. Çevrim yüksek kapasiteli kurulumlarda kullanılır.

Sıvı havanın bileşenlere ayrılması, düzeltme işlemi yoluyla gerçekleştirilir; bunun özü, sıvı havanın buharlaşması sırasında oluşan buharlı nitrojen ve oksijen karışımının, daha düşük oksijen içeriğine sahip bir sıvıdan geçirilmesidir. Sıvıda oksijen az, azot fazla olduğundan sıcaklığı içinden geçen buhara göre daha düşük olur ve bu durum buhardaki oksijenin yoğunlaşmasına ve eş zamanlı olarak sıvıdan azotun buharlaşmasıyla sıvının zenginleşmesine neden olur, yani sıvının üzerindeki buharın zenginleşmesi.

Düzeltme sürecinin özü hakkında bir fikir, Şekil 2'de gösterilen şekil ile verilebilir. Şekil 5, sıvı havanın tekrarlanan buharlaşması ve yoğunlaşması sürecinin basitleştirilmiş bir diyagramıdır.

Havanın yalnızca nitrojen ve oksijenden oluştuğunu varsayıyoruz. Birbirine bağlı birkaç damar (I-V) olduğunu düşünelim; en üstte %21 oksijen içeren sıvı hava var. Kapların kademeli dizilimi sayesinde sıvı aşağı doğru akacak ve aynı zamanda yavaş yavaş oksijenle zenginleşecek ve sıcaklığı artacaktır.

Kap II'de %30 0 2, kap III'te - %40, kap IV'te - %50 ve kap V'de - %60 oksijen içeren bir sıvı bulunduğunu varsayalım.

Buhar fazındaki oksijen içeriğini belirlemek için özel bir grafik kullanacağız - Şek. Şekil 6'da, eğrileri çeşitli basınçlarda sıvı ve buhardaki oksijen içeriğini göstermektedir.

V kabındaki sıvıyı 1 kgf/cm2 mutlak basınçta buharlaştırmaya başlayalım. Şekil 2'den görülebileceği gibi. Şekil 6'da gösterildiği gibi, bu kaptaki %60 02 ve %40 N2'den oluşan sıvının üzerinde, sıvıyla aynı sıcaklığa sahip, %26,5 02 ve %73,5 N2 içeren bir denge buhar bileşimi bulunabilir. Bu buharı, sıvının yalnızca %50 0 2 ve %50 N2 içerdiği ve dolayısıyla daha soğuk olacağı tank IV'e besliyoruz. Şek. Şekil 6, bu sıvının üzerindeki buharın yalnızca %19 0 2 ve %81 N2 içerebileceğini ve yalnızca bu durumda sıcaklığının bu kaptaki sıvının sıcaklığına eşit olacağını göstermektedir.

Sonuç olarak, %26,5 O2 içeren kap V'ten kap IV'e sağlanan buhar, kap IV'teki sıvıdan daha yüksek bir sıcaklığa sahiptir; bu nedenle buharın oksijeni, IV. kabın sıvısında yoğunlaşır ve buradaki nitrojenin bir kısmı buharlaşacaktır. Sonuç olarak IV. kaptaki sıvı oksijenle zenginleşecek ve üstündeki buhar da nitrojenle zenginleşecek.

Diğer kaplarda da benzer bir süreç meydana gelecektir ve böylece üst kaplardan alt kaplara boşaltılırken sıvı oksijenle zenginleştirilir, yükselen buharlardan yoğunlaştırılır ve onlara nitrojen verilir.

İşlemi yukarı doğru sürdürerek neredeyse saf nitrojenden ve alt kısımda saf sıvı oksijenden oluşan buhar elde edebilirsiniz. Gerçekte, oksijen tesislerinin damıtma kolonlarında meydana gelen rektifikasyon süreci anlatılandan çok daha karmaşıktır ancak temel içeriği aynıdır.

Kurulumun teknolojik şeması ve soğutma çevriminin türü ne olursa olsun, havadan oksijen üretme süreci aşağıdaki aşamaları içerir:

1) havayı toz, su buharı ve karbondioksitten temizlemek. CO 2 bağlanması, içinden hava geçirilmesiyle sağlanır. sulu çözelti NaOH;

2) bir kompresörde havanın sıkıştırılması ve ardından buzdolaplarında soğutulması;

3) ısı eşanjörlerindeki basınçlı havanın soğutulması;

4) soğutmak ve sıvılaştırmak için bir kısma valfi veya genişleticideki basınçlı havanın genleştirilmesi;

5) oksijen ve nitrojen üretmek için havanın sıvılaştırılması ve düzeltilmesi;

6) sıvı oksijenin sabit tanklara boşaltılması ve gaz halindeki oksijenin gaz tanklarına boşaltılması;

7) üretilen oksijenin kalite kontrolü;

8) taşıma tanklarının sıvı oksijenle doldurulması ve silindirlerin gaz halindeki oksijenle doldurulması.

Gaz ve sıvı oksijenin kalitesi ilgili GOST'lar tarafından düzenlenir.

GOST 5583-58'e göre, gaz halindeki teknik oksijen üç sınıfta üretilir: en yüksek -% 99,5'ten az O2 içermeyen, 1. -% 99,2'den az olmayan O2 ve 2. -% 98,5'ten az olmayan O2 , geri kalanı argon ve nitrojendir (%0,5-1,5). Nem içeriği 0,07 g/f3'ü aşmamalıdır. Suyun elektrolizi ile elde edilen oksijen hacimce %0,7'den fazla hidrojen içermemelidir.

GOST 6331-52'ye göre sıvı oksijen iki sınıfta üretilir: en az %99,2 O2 içeriğine sahip A sınıfı ve en az %98,5 O2 içeriğine sahip B sınıfı. Sıvı oksijendeki asetilen içeriği 0,3 cm3/l'yi geçmemelidir.

Metalurji, kimya ve diğer endüstrilerde çeşitli prosesleri yoğunlaştırmak için kullanılan proses oksijeni %90-98 O2 içerir.

Gaz halindeki ve ayrıca sıvı oksijenin kalite kontrolü, özel cihazlar kullanılarak doğrudan üretim prosesi sırasında gerçekleştirilir.

Yönetim Makalenin genel değerlendirmesi: Yayınlanma tarihi: 2012.06.01

Metal kesilirken yanıcı gaz veya teknik olarak saf oksijenle karıştırılmış sıvı buharın yakılmasıyla elde edilen yüksek sıcaklıktaki gaz alevi ile gerçekleştirilir.

Oksijen yeryüzünde en çok bulunan elementtirçeşitli maddeler içeren kimyasal bileşikler formunda bulunur: toprakta - ağırlıkça %50'ye kadar, sudaki hidrojen ile kombinasyon halinde - ağırlıkça yaklaşık %86 ve havada - hacimce %21'e kadar ve hacimce %23'e kadar ağırlık.

Normal koşullar altında oksijen (sıcaklık 20°C, basınç 0,1 MPa) renksiz, yanıcı olmayan, havadan biraz daha ağır, kokusuz ancak yanmayı aktif olarak destekleyen bir gazdır. Normal atmosferik basınçta ve 0°C sıcaklıkta, 1 m3 oksijenin kütlesi 1,43 kg'dır ve 20°C sıcaklıkta ve normal atmosfer basıncında - 1,33 kg'dır.

Oksijen yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir(argon, helyum, ksenon, kripton ve neon) dışındaki tüm kimyasal elementlerle bileşikler oluşturur. Bileşiğin oksijenle reaksiyonları büyük miktarda ısının açığa çıkmasıyla meydana gelir, yani. doğası gereği ekzotermiktirler.

Sıkıştırılmış gaz halindeki oksijen, organik maddeler, yağlar, yağlar, kömür tozu, yanıcı plastikler ile temas ettiğinde, oksijenin hızlı sıkışması sırasında ortaya çıkan ısı, sürtünme ve katı parçacıkların metale çarpması sonucu kendiliğinden tutuşabilir. elektrostatik kıvılcım deşarjı olarak. Bu nedenle oksijen kullanılırken yanıcı veya yanıcı maddelerle temas etmemesine dikkat edilmelidir.

Tüm oksijen ekipmanı, oksijen hatları ve tüpleri iyice yağdan arındırılmalıdır. yanıcı gazlar veya sıvı yanıcı buharlarla geniş bir aralıkta patlayıcı karışımlar oluşturabilen, ayrıca açık alev veya kıvılcım varlığında patlamalara yol açabilen.

Oksijenin belirtilen özellikleri, gaz-alev işleme proseslerinde kullanılırken daima akılda tutulmalıdır.

Atmosfer havası temel olarak aşağıdaki hacim içeriğine sahip üç gazın mekanik bir karışımıdır: nitrojen - %78,08, oksijen - %20,95, argon - %0,94, geri kalanı - karbondioksit, nitröz oksit vb. Oksijen havanın ayrıştırılmasıyla elde edilir kullanımı giderek artan argonun ayrıştırılmasının yanı sıra derin soğutma (sıvılaştırma) yöntemiyle oksijene dönüştürülmektedir. Azot, bakır kaynağında koruyucu gaz olarak kullanılır.

Oksijen kimyasal olarak veya suyun elektrolizi ile elde edilebilir. Kimyasal yöntemler verimsiz ve ekonomik değildir. Şu tarihte: suyun elektrolizi Doğru akımla saf hidrojen üretiminde yan ürün olarak oksijen üretilir.

Oksijen endüstride üretilir derin soğutma ve düzeltme yoluyla atmosferik havadan. Havadan oksijen ve nitrojen elde edilen tesislerde, hava zararlı yabancı maddelerden arındırılır, bir kompresörde 0,6-20 MPa'lık uygun soğutma çevrimi basıncına sıkıştırılır ve ısı eşanjörlerinde sıvılaşma sıcaklığına kadar soğutulur, sıvılaşma sıcaklıkları arasındaki fark oksijen ve nitrojenin sıvı fazda tamamen ayrılması için yeterli olan 13 ° C'dir.

Sıvı saf oksijen, bir hava ayırma aparatında birikir, buharlaşır ve bir gaz tutucuda toplanır, buradan 20 MPa'ya kadar bir basınç altında bir kompresör tarafından silindirlere pompalanır.

Teknik oksijen de boru hattıyla taşınır. Boru hattı yoluyla taşınan oksijenin basıncı, üretici ile tüketici arasında anlaşmaya varılmalıdır. Oksijen, oksijen tüpleri içerisinde ve ısı yalıtımı iyi olan özel kaplarda sıvı halde sahaya iletilir.

Sıvı oksijeni gaza dönüştürmek için gazlaştırıcılar veya sıvı oksijen buharlaştırıcılı pompalar kullanılır. Normal atmosferik basınçta ve 20°C sıcaklıkta, buharlaşma sonucu 1 dm3 sıvı oksijen, 860 dm3 gaz halinde oksijen verir. Bu nedenle, oksijenin kaynak alanına sıvı halde verilmesi tavsiye edilir, çünkü bu, kabın ağırlığını 10 kat azaltır, bu da silindir üretimi için metal tasarrufu sağlar ve silindirlerin taşıma ve depolama maliyetini azaltır.

Kaynak ve kesme için-78'e göre teknik oksijen üç sınıfta üretilir:

• 1. - en az %99,7 saflık
• 2. - en az %99,5
• 3. - hacimce en az %99,2

Oksijen saflığı, oksigaz kesimi için büyük önem taşımaktadır. Ne kadar az gaz kirliliği içerirse, kesme hızı o kadar yüksek, daha temiz ve daha az oksijen tüketimi olur.

Bu ders, oksijen üretmenin modern yöntemlerinin incelenmesine ayrılmıştır. Laboratuvarda ve endüstride oksijenin hangi yöntemlerle ve hangi maddelerden elde edildiğini öğreneceksiniz.

Konu: Maddeler ve dönüşümleri

Ders:Oksijen elde etmek

Endüstriyel amaçlar için oksijenin büyük miktarlarda ve mümkün olan en ucuz şekilde elde edilmesi gerekir. Bu oksijen üretme yöntemi ödüllü kişi tarafından önerildi. Nobel Ödülü Pyotr Leonidovich Kapitsa. Havayı sıvılaştırmak için bir cihaz icat etti. Bildiğiniz gibi hava hacimce yaklaşık %21 oranında oksijen içerir. Oksijen damıtma yoluyla sıvı havadan ayrılabilir, çünkü Havayı oluşturan tüm maddelerin kaynama noktaları farklıdır. Oksijenin kaynama noktası -183°C, nitrojenin kaynama noktası -196°C'dir. Bu, sıvılaştırılmış havayı damıtırken önce nitrojenin kaynayıp buharlaşacağı, ardından oksijenin geleceği anlamına gelir.

Laboratuvarda bu tür durumlarda oksijene ihtiyaç duyulmaz. büyük miktarlar endüstride olduğu gibi. Genellikle basınçlandırıldığı mavi çelik silindirlerde teslim edilir. Bazı durumlarda oksijeni kimyasal olarak elde etmek hala gereklidir. Bu amaçla ayrışma reaksiyonlarından yararlanılır.

DENEY 1. Hidrojen peroksit solüsyonunu bir Petri kabına dökün. Oda sıcaklığında, hidrojen peroksit yavaşça ayrışır (bir reaksiyon belirtisi görmüyoruz), ancak bu işlem, çözeltiye birkaç tane manganez (IV) oksit tanesi eklenerek hızlandırılabilir. Siyah oksit tanelerinin çevresinde hemen gaz kabarcıkları görünmeye başlar. Bu oksijendir. Reaksiyon ne kadar uzun sürerse sürsün, manganez(IV) oksit tanecikleri çözelti içinde çözünmez. Yani manganez(IV) oksit reaksiyona katılır, hızlandırır ancak içinde tüketilmez.

Bir reaksiyonu hızlandıran ancak reaksiyonda tüketilmeyen maddelere denir. katalizörler.

Katalizörler tarafından hızlandırılan reaksiyonlara ne ad verilir? katalitik.

Bir reaksiyonun katalizör yardımıyla hızlandırılmasına denir. kataliz.

Böylece manganez (IV) oksit, hidrojen peroksitin ayrışma reaksiyonunda katalizör görevi görür. Reaksiyon denkleminde katalizör formülü eşittir işaretinin üzerine yazılır. Reaksiyonun denklemini yazalım. Hidrojen peroksit ayrıştığında oksijen açığa çıkar ve su oluşur. Bir çözeltiden oksijenin salınması yukarıyı gösteren bir okla gösterilir:

2. Dijital eğitim kaynaklarının birleşik koleksiyonu ().

3. “Kimya ve Yaşam” () dergisinin elektronik versiyonu.

Ev ödevi

İle. 66-67 Sayı 2 – 5 Çalışma kitabı kimyada: 8. sınıf: P.A.'nın ders kitabına. Orzhekovsky ve diğerleri. “Kimya. 8. sınıf” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovski; altında. ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006.