ПМ-20 Самостійна тема 2.4.
Тема 2.4. Розповсюдження у природі кисню і озону, добування і застосування цих газів.
Оксиген (O) є найпоширенішим елементом Землі. У повітрі міститься майже 21% кисню за об᾽ємом. Величезну кількість Оксигену (майже 90% за масою з урахуванням розчинених у воді солей) містить гідросфера Землі. У земній корі міститься 47,2% Оксигену (за масою). Відомо більше 1400 мінералів, до складу яких входить Оксиген. Це один з основних елементів-органогенів, входить до складу більшості органічних сполук; становить50-85% маси тканин рослин і тварин.
Утворює дві прості речовини (алотропні модифікації): кисень (O2) і озон (О3).
Добування кисню.
Лабораторні способи:
1) термічне розкладання деяких речовин:
МnO2
2КСlО3 ==== 2КСl + 3О2 ↑
2КМnО4 = К2МnО4 + МnО2 + О2 ↑
2) електроліз води (практично використовують розчин лугу):
2Н2О = 2Н2 ↑ + О2 ↑
Промислові способи:
1) електроліз води.
Електроліз води, розкладання її на складові (водень, кисень) під дією електричного струму, здійснюють в електролізерах. Через воду, до якої для підвищення електричної провідності додають їдкий натр - гідроксид натрію NaOH, пропускають постійний струм; кисень збирається на аноді, а водень - на катоді. Недоліком способу є велика витрата електроенергії; його застосування раціонально при одночасному використанні обох газів.
2) кріогенна ректифікація повітря.
В установках для отримання кисню та азоту повітря піддається очищенню від домішок, стиску в компресорі до відповідного тиску (0,6...20 МПа), охолодженню в теплообмінниках. Після глибокого охолодження повітря
(до -200 оС) спочатку за температури -196 оС з рідини починає википати азот, а потім (за температури -183 оС) – кисень. Гази (окремо) збирають, після декількох повторних процедур отримують доволі чисті кінцеві продукти. На великих повітряноподільних установках разом з отриманням кисню або азоту з повітря витягують також інертні гази: аргон, криптон, ксенон, неоно-гелієву суміш, що мають широке застосування в техніці.
Технічний кисень є основою для здійснення процесів газового зварювання, кисневого різання, поверхневого загартування та інших процесів газополум'яної обробки.
Рідкий кисень зберігають і перевозять у спеціальних балонах (блакитного кольору) із гарною теплоізоляцією. Для зварювання випускають технічний кисень трьох сортів: вищого, чистотою не нижче 99.5%, першого сорту - чистотою 99.2%, другого сорту - чистотою 98.5% за об᾽ємом.
Значення кисню в природі та його застосування. За участі кисню відбувається дихання – один з найважливіших процесів життєдіяльності аеробних мікроорганізмів, рослин, тварин і людини. Кисень повітря необхідний для спалювання різноманітних паливних матеріалів в енергетиці, транспорті.
Кисень використовують в металургії при виплавлянні чавуну і сталі, окисненні сульфідних руд. Разом з ацетиленом його застосовують у техніці для зварювання та різання металів.
Кисень використовують для створення дихальних сумішей, які застосовують в автономних дихальних приладах (аквалангах і т.ін.) при підземних і підводних роботах, у космосі, у медицині з лікувальною метою для підтримки життя хворих з проблемами дихання (барокамери, кисневі подушки, кисневі коктейлі).
Озон (О3) – це ще одна алотропна модифікація Оксигену, М=48 г/моль. Це газ зі своєрідним, різкуватим «металічним» запахом, дуже отруйний.
Близько 90% природного озону міститься в стратосфері на висоті 12-50 км (максимальна густина – на висоті 20-25 км), утворюючи озоновий шар. Іще 10% атмосферного озону містить тропосфера – нижній шар атмосфери. Унаслідок токсичної дії має негативний вплив на живі об᾽єкти.
Одержують з кисню (чи повітря) за допомогою озонатора під дією «тихих» (без іскри) електричних розрядів:
3О2 = 2О3
Застосування:
1) знезараження повітря, питної води (продукти озонування менш шкідливі, ніж продукти хлорування), стічних вод хімічних підприємств (перш за все у випадку фенольних і ціанідних забруднень);
2) дезінфекція приміщень, одягу, стерилізація перев᾽язувального матеріалу в медицині;
3) відбілювання паперу;
4) отримання різноманітних речовин у хімічній промисловості і в лабораторії (камфори, ваніліну, моно- і дикарбонових кислот).
Комментарии
Отправить комментарий