Хүчилтөрөгч авах хамгийн сайн арга юу вэ? Агаараас хүчилтөрөгч яаж авах вэ

Өнөөдөр экологийн асуудал хөндөгдөж байна. Гэхдээ хүчилтөрөгчгүйгээр эрүүл экологи үүсэх боломжгүй юм. Энэ бол дэлхий дээрх амьдралыг хадгалах гол барилгын материал юм. Үүнээс гадна хүчилтөрөгч нь олон тооны химийн урвалуудад оролцдог. Ингээд харцгаая яаж хүчилтөрөгч авах вэхимийн лабораторид.

Хүчилтөрөгч авахын тулд бид галд тэсвэртэй шилээр хийсэн туршилтын хоолойг бэхжүүлж, түүнд 5 г нунтаг (калийн нитрат KNO 3 эсвэл натрийн нитрат NaNO 3) нэмнэ. Туршилтын явцад халуун масс ихэвчлэн хайлж, гадагш урсдаг тул элсээр дүүргэсэн галд тэсвэртэй материалаар хийсэн аягыг туршилтын хоолойн доор байрлуулцгаая. Тиймээс бид халаахдаа шатаагчийг хажуу талд нь байлгах болно. Бид хужирыг маш их халаахад тэр хайлж, хүчилтөрөгч ялгарах болно (бид үүнийг шатаж буй хэлтэрхийний тусламжтайгаар илрүүлэх болно - энэ нь туршилтын хоолойд гал авалцах болно). Энэ тохиолдолд калийн нитрат нь нитрит KNO 2 болж хувирна. Дараа нь хайлмал руу зүслэгийг шидэхийн тулд хавчуур эсвэл хясаа ашиглан (нүүрээ туршилтын хоолойноос дээш барьж болохгүй). Хүхэр нь гал авалцаж, шатаж, их хэмжээний дулаан ялгаруулна. Туршилтыг цонхыг онгойлгож (үр дүнд нь хүхрийн ислийн улмаас) хийх ёстой.

Процесс дараах байдлаар явагдана (халаалт):

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

Хүчилтөрөгчийг өөр аргаар авах боломжтой. Калийн перманганат KMnO 4 нь халах үед хүчилтөрөгчийг өгч, манганы исэл (4) болж хувирдаг.

2KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 + O 2.

10 г калийн перманганатаас та нэг литр хүчилтөрөгч авах боломжтой бөгөөд энэ нь ердийн хэмжээтэй таван туршилтын хоолойг хүчилтөрөгчөөр дүүргэхэд хоёр грамм хангалттай гэсэн үг юм.

Бид тодорхой хэмжээний калийн перманганатыг галд тэсвэртэй туршилтын хоолойд халааж, хийн ванн ашиглан туршилтын хоолойд ялгарсан хүчилтөрөгчийг барьж авдаг. Талстууд хагарах үед тэдгээр нь устаж, ихэвчлэн тодорхой хэмжээний тоостой перманганатыг хийтэй хамт авч явдаг. Энэ тохиолдолд хийн банн болон гаралтын хоолой дахь ус улаан болж хувирна.

Хүчилтөрөгчийг мөн устөрөгчийн хэт исэл (хэт исэл) H 2 O 2 -аас их хэмжээгээр авч болно. Устөрөгчийн хэт исэл нь тийм ч тогтвортой биш юм. Агаарт зогсож байхдаа аль хэдийн хүчилтөрөгч болж задардаг бөгөөд:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

Хэрэв та хэт исэлд бага зэрэг манганы давхар исэл MnO 2, идэвхтэй нүүрстөрөгч, металл нунтаг, цус (коагуляци эсвэл шинэхэн), шүлс нэмбэл илүү хурдан хүчилтөрөгч авах боломжтой. Эдгээр бодисууд нь үүрэг гүйцэтгэдэг катализаторууд.

Хэрэв бид нэрлэсэн бодисуудын аль нэгтэй нь ойролцоогоор 1 мл устөрөгчийн хэт ислийг жижиг туршилтын хоолойд хийж, ялгарсан хүчилтөрөгч байгаа эсэхийг хагархай тестээр тодорхойлох юм бол үүнийг шалгаж болно. Хэрэв стакан дахь устөрөгчийн хэт ислийн гурван хувийн уусмалаас 5 мл-т ижил хэмжээний амьтны цус нэмбэл хольц нь хүчтэй хөөсөрч, хүчилтөрөгчийн бөмбөлөг ялгарсны үр дүнд хөөс хатуурч, хавдах болно.

Катализатор нь химийн процессын урвалын хурдыг хэрэглэхгүйгээр нэмэгдүүлдэг. Тэд эцсийн дүндээ урвалыг эхлүүлэхэд шаардагдах идэвхжүүлэх энергийг бууруулдаг. Гэхдээ эсрэгээр үйлчилдэг бодисууд бас байдаг. Тэдгээрийг сөрөг катализатор гэж нэрлэдэг дарангуйлагч. Жишээлбэл, фосфорын хүчил нь устөрөгчийн хэт исэл задрахаас сэргийлдэг. Тиймээс арилжааны устөрөгчийн хэт ислийн уусмалыг ихэвчлэн фосфор эсвэл шээсний хүчлээр тогтворжуулдаг. Амьд байгальд биокатализатор (фермент, гормон) гэж нэрлэгддэг олон процесст оролцдог.

Энэ хичээл нь хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх орчин үеийн аргуудыг судлахад зориулагдсан болно. Хүчилтөрөгчийг лаборатори болон үйлдвэрт ямар аргаар, ямар бодисоос гаргаж авдаг талаар суралцах болно.

Сэдэв: Бодис ба тэдгээрийн хувирал

Хичээл:Хүчилтөрөгч авах

Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар хүчилтөрөгчийг их хэмжээгээр, хамгийн хямд аргаар авах ёстой. Хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх энэ аргыг Нобелийн шагналт Петр Леонидович Капица санал болгосон. Тэрээр агаарыг шингэрүүлэх төхөөрөмж зохион бүтээжээ. Таны мэдэж байгаагаар агаар нь эзлэхүүний 21% орчим хүчилтөрөгч агуулдаг. Хүчилтөрөгчийг шингэн агаараас нэрэх замаар салгаж болно, учир нь Агаарыг бүрдүүлдэг бүх бодисууд өөр өөр буцлах цэгтэй байдаг. Хүчилтөрөгчийн буцлах цэг -183°С, азотынх -196°С байна. Энэ нь шингэрүүлсэн агаарыг нэрэх үед азот эхлээд буцалгаж, дараа нь хүчилтөрөгч уурших болно гэсэн үг юм.

Лабораторид хүчилтөрөгчийг үйлдвэр шиг их хэмжээгээр шаарддаггүй. Энэ нь ихэвчлэн даралттай байдаг цэнхэр ган цилиндрт хүргэдэг. Зарим тохиолдолд хүчилтөрөгчийг химийн аргаар авах шаардлагатай хэвээр байна. Энэ зорилгоор задралын урвалыг ашигладаг.

ТУРШИЛТ 1. Устөрөгчийн хэт ислийн уусмалыг Петрийн аяганд хийнэ. Өрөөний температурт устөрөгчийн хэт исэл аажмаар задардаг (бид урвалын шинж тэмдэг харагдахгүй байна), гэхдээ уусмалд хэд хэдэн ширхэг манганы (IV) исэл нэмснээр энэ процессыг хурдасгаж болно. Хар оксидын мөхлөгүүдийн эргэн тойронд хийн бөмбөлөгүүд нэн даруй гарч эхэлдэг. Энэ бол хүчилтөрөгч юм. Урвал хэчнээн удаан явагдсан ч манганы (IV) оксидын ширхэгүүд уусмалд уусдаггүй. Өөрөөр хэлбэл, манганы (IV) оксид нь урвалд оролцож, хурдасгадаг боловч үүнд зарцуулагддаггүй.

Урвалыг хурдасгадаг боловч урвалд зарцуулагддаггүй бодисыг нэрлэдэг катализаторууд.

Катализаторын хурдасгасан урвалыг нэрлэдэг катализатор.

Катализаторын урвалын хурдатгал гэж нэрлэдэг катализ.

Тиймээс манганы (IV) исэл нь устөрөгчийн хэт ислийн задралын урвалын катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Урвалын тэгшитгэлд катализаторын томъёог тэнцүү тэмдгийн дээр бичнэ. Урвалын тэгшитгэлийг бичье. Устөрөгчийн хэт исэл задрахад хүчилтөрөгч ялгарч, ус үүсдэг. Уусмалаас хүчилтөрөгч ялгарахыг дээш чиглэсэн сумаар харуулав.

2. Боловсролын дижитал нөөцийн нэгдсэн цуглуулга ().

3. "Хими ба амьдрал" сэтгүүлийн цахим хувилбар ().

Гэрийн даалгавар

-тай. Химийн хичээлийн номноос 66-67 №2 – 5: 8-р анги: сурах бичигт П.А. Оржековский болон бусад "Хими. 8-р анги" / O.V. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; доор. ed. проф. П.А. Оржековский - М.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.

Хүчилтөрөгчийг нээсэн нь химийн хөгжилд шинэ үеийг тэмдэглэв. Шатаахад агаар шаардагддаг нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Бодисын шаталтын процесс удаан хугацааны туршид тодорхойгүй хэвээр байв. Алхимийн эрин үед флогистоны онол өргөн тархсан бөгөөд үүний дагуу бодисууд нь галт бодис, өөрөөр хэлбэл дөлд агуулагдах флогистонтой харилцан үйлчлэлийн улмаас шатдаг.

Хүчилтөрөгчийг 18-р зууны 70-аад онд Английн химич Жозеф Пристли гаргаж авсан. Химич мөнгөн усны (II) оксидын улаан нунтагыг халаасны үр дүнд бодис задарч, металл мөнгөн ус, өнгөгүй хий үүсгэв.

2HgO t° → 2Hg + O2

Оксид– хүчилтөрөгч агуулсан хоёртын нэгдлүүд

Хийтэй саванд шатаж буй хэлтэрхийг оруулахад тэр нь гялалзсан.Эрдэмтэд шатаж буй хэлтэрхий нь флогистоныг хийд оруулж, гал авалцсан гэж үздэг.

Д.ПрестлиБи үүссэн хийг амьсгалахыг оролдсон бөгөөд амьсгалахад хичнээн хялбар, чөлөөтэй байгаад баяртай байв. Дараа нь эрдэмтэн энэ хийгээр амьсгалах таашаалыг хүн бүрт өгдөг гэж төсөөлөө ч үгүй.

Д.Престли Францын химич Антуан Лоран Лавуазьетэй хийсэн туршилтынхаа үр дүнг хуваалцжээ.Тухайн үед маш сайн тоноглогдсон лабораторитой байсан А.Лавуазье Д.Престлигийн туршилтуудыг давтаж сайжруулсан.

А.Лавуазье мөнгөн усны ислийн тодорхой массын задралын явцад ялгарах хийн хэмжээг хэмжсэн.Дараа нь химич металл мөнгөн усыг битүүмжилсэн саванд мөнгөн ус (II) исэл болтол халаав. Тэрээр эхний туршилтаар ялгарах хийн хэмжээ хоёр дахь туршилтанд шингэсэн хийтэй тэнцүү болохыг олж мэдэв. Тиймээс мөнгөн ус агаар дахь зарим бодистой урвалд ордог. Мөн энэ бодис нь исэл задрах явцад ялгардаг. Лавуазье анх флогистонтой ямар ч холбоогүй гэж дүгнэсэн бөгөөд шатаж буй хэлтэрхий нь үл мэдэгдэх хийн улмаас үүссэн бөгөөд үүнийг дараа нь хүчилтөрөгч гэж нэрлэжээ. Хүчилтөрөгчийг нээсэн нь флогистоны онолын уналтыг тэмдэглэв!

Лабораторид хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх, цуглуулах арга

Хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх лабораторийн аргууд нь маш олон янз байдаг. Хүчилтөрөгч авч болох олон бодис байдаг. Хамгийн түгээмэл аргуудыг авч үзье.

1) Мөнгөн ус (II) оксидын задрал

Лабораторид хүчилтөрөгч авах нэг арга бол дээр дурдсан ислийн задралын урвалыг ашиглан хүчилтөрөгч авах явдал юм. мөнгөн ус (II).Мөнгөн усны нэгдлүүд болон мөнгөн усны уурын хоруу чанар өндөр байдаг тул энэ аргыг маш ховор хэрэглэдэг.

2) Калийн перманганатын задрал

Калийн перманганат(өдөр тутмын амьдралд бид үүнийг калийн перманганат гэж нэрлэдэг) нь хар ягаан өнгийн талст бодис юм. Калийн перманганатыг халаахад хүчилтөрөгч ялгардаг.

Туршилтын хоолойд калийн перманганатын нунтаг асгаж, хөлний хөлөнд хэвтээ байдлаар тогтооно. Туршилтын хоолойн нүхний ойролцоо хөвөн ноосны хэсгийг тавь. Бид туршилтын хоолойг таглаагаар хааж, хийн гаралтын хоолой оруулж, төгсгөлийг нь хүлээн авах саванд буулгадаг. Хийн гаралтын хоолой нь хүлээн авах савны ёроолд хүрэх ёстой.

Калийн перманганатын тоосонцорыг хүлээн авах саванд орохоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд туршилтын хоолойн нээлхийн ойролцоо байрлах хөвөн ноос шаардлагатай (задрах үед ялгарсан хүчилтөрөгч нь перманганатын хэсгүүдийн дагуу явагддаг).

Төхөөрөмжийг угсарсны дараа бид туршилтын хоолойг халааж эхэлдэг. Хүчилтөрөгч ялгарч эхэлдэг.

Калийн перманганатын задралын урвалын тэгшитгэл:

2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2

Хүчилтөрөгч байгаа эсэхийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Пристлигийн аргыг ашиглая. Модон хэлтэрхий асаацгаая, бага зэрэг шатааж, дараа нь бараг л утаагүй болтол нь унтраацгаая. Утсан хагархайг хүчилтөрөгчтэй саванд буулгая. Бамбар тод анивчдаг!

Хийн гаралтын хоолойхүлээн авах савны ёроолд санамсаргүйгээр буулгаагүй. Хүчилтөрөгч нь агаараас хүнд тул хүлээн авагчийн ёроолд хуримтлагдаж, түүнээс агаарыг зайлуулна.

Мөн усыг нүүлгэн шилжүүлэх замаар хүчилтөрөгчийг цуглуулж болно. Үүнийг хийхийн тулд хийн гаралтын хоолойг усаар дүүргэсэн туршилтын хоолойд буулгаж, доошоо нүхтэй устай талстжуулагч руу буулгах шаардлагатай. Хүчилтөрөгч орох үед хий нь туршилтын хоолойноос усыг зайлуулдаг.

Устөрөгчийн хэт ислийн задрал

Устөрөгчийн хэт исэл- хүн бүрийн мэддэг бодис. Энэ нь "устөрөгчийн хэт исэл" нэрээр эмийн санд зарагддаг. Энэ нэр нь хуучирсан тул "пероксид" гэсэн нэр томъёог ашиглах нь илүү зөв юм. Устөрөгчийн хэт исэл H2O2-ийн химийн томъёо

Устөрөгчийн хэт исэл нь хадгалалтын явцад ус, хүчилтөрөгч болж аажмаар задардаг. Задрах процессыг хурдасгахын тулд та халааж эсвэл түрхэж болно катализатор.

Катализатор– химийн урвалын хурдыг хурдасгадаг бодис

Устөрөгчийн хэт ислийг колбонд хийнэ, шингэн рүү катализатор нэмнэ. Катализатор нь хар нунтаг - манганы исэл байж болно MnO2.Их хэмжээний хүчилтөрөгч ялгарснаас болж хольц нь тэр даруй хөөсөрч эхэлнэ. Колбонд шатаж буй хэлтэрхий авчирцгаая - энэ нь тод дүрэлзэнэ. Устөрөгчийн хэт исэл задрах урвалын тэгшитгэл нь:

2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2

Анхаарна уу: урвалыг хурдасгах катализатор нь сум эсвэл тэмдгийн дээр бичигдсэн байдаг «=», Учир нь энэ нь урвалын явцад хэрэглээгүй, харин зөвхөн хурдасгадаг.

Калийн хлоратын задрал

Калийн хлорат- цагаан талст бодис. Салют болон бусад төрлийн пиротехникийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ бодисын өчүүхэн нэр байдаг - "Бертоллет давс". Уг бодисыг анх нийлэгжүүлсэн Францын химич Клод Луи Бертоллегийн нэрэмжит болгон ийм нэрийг авсан. Калийн хлоратын химийн томъёо нь KСlO3 юм.

Калийн хлоратыг катализатор - манганы оксидын дэргэд халаахад MnO2, Бертоллет давс нь дараах схемийн дагуу задардаг.

2KClO3 t°, MnO2 → 2KCl + 3O2.

Нитратын задрал

Нитратууд- ион агуулсан бодисууд NO3⎺.Энэ ангийн нэгдлүүдийг эрдэс бордоо болгон ашигладаг бөгөөд пиротехникийн бүтээгдэхүүнд оруулдаг. Нитратууд- нэгдлүүд нь дулааны хувьд тогтворгүй бөгөөд халах үед хүчилтөрөгч ялгаруулж задардаг.

Хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх бүх аргууд ижил төстэй гэдгийг анхаарна уу. Бүх тохиолдолд илүү төвөгтэй бодисыг задлах явцад хүчилтөрөгч ялгардаг.

Задрах урвал

Ерөнхийдөө задралын урвалыг үсгийн диаграмаар дүрсэлж болно.

AB → A + B.

Янз бүрийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор задралын урвал үүсч болно. Энэ нь халаалт, цахилгаан гүйдэл эсвэл катализаторын хэрэглээ байж болно. Бодис аяндаа задрах урвалууд байдаг.

Аж үйлдвэрийн хүчилтөрөгчийн үйлдвэрлэл

Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг агаараас ялгах замаар гаргаж авдаг. Агаар- үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хүснэгтэд үзүүлсэн хийн холимог.

Энэ аргын мөн чанар нь агаарыг гүн хөргөж, шингэн болгон хувиргах явдал бөгөөд үүнийг хэвийн атмосферийн даралтад ойролцоогоор температурт хүрч болно. -192°С. Шингэнийг хүчилтөрөгч ба азот болгон хуваахдаа тэдгээрийн буцалгах температурын зөрүүг ашиглан гүйцэтгэнэ, тухайлбал: Tb. O2 = -183 ° C; Bp.N2 = -196°С(хэвийн атмосферийн даралттай үед).

Шингэнийг аажмаар ууршуулах үед буцлах цэг багатай азот эхлээд хийн фазад шилжиж, ялгарах тусам шингэн нь хүчилтөрөгчөөр баяжих болно. Энэ процессыг олон удаа давтах нь шаардлагатай цэвэршилтийн хүчилтөрөгч, азотыг авах боломжтой болгодог. Шингэнийг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нь хуваах энэ аргыг нэрлэдэг шингэн агаарыг засах.

• Лабораторид хүчилтөрөгч нь задралын урвалаар үүсдэг
• Задрах урвал- үр дүнд нь нарийн төвөгтэй бодисууд нь энгийн бодисууд болж задардаг урвал
• Хүчилтөрөгчийг агаарын нүүлгэн шилжүүлэлтийн аргаар эсвэл усны нүүлгэн шилжүүлэлтийн аргаар цуглуулж болно
• Хүчилтөрөгчийг илрүүлэхийн тулд шатаж буй хэлтэрхий ашигладаг;
• Катализатор- химийн урвалыг хурдасгадаг, гэхдээ түүнд хэрэглэдэггүй бодис

ХҮЧИЛТӨРӨГЧИЙН ШИНЖ, АВАХ АРГА

Хүчилтөрөгч O2 бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг элемент юм. Энэ нь дэлхийн царцдас дахь янз бүрийн бодистой химийн нэгдлүүд (жингийн 50% хүртэл), усан дахь устөрөгчтэй (86% орчим) болон агаар мандлын агаарт чөлөөт төлөвт их хэмжээгээр олддог. 20.93% боть хэмжээгээр голчлон азоттой холимогт. (23.15% жин).

Хүчилтөрөгч нь үндэсний эдийн засагт чухал ач холбогдолтой. Энэ нь металлургийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг; химийн үйлдвэр; металлыг хийн дөлөөр боловсруулах, үндсэн чулуулгийг галд өрөмдөх, нүүрсийг далд хийжүүлэх; анагаах ухаан болон янз бүрийн амьсгалын аппарат, жишээлбэл, өндөрт нислэг хийх болон бусад салбарт.

Хэвийн нөхцөлд хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий бөгөөд шатамхай биш боловч шаталтыг идэвхтэй дэмждэг. Маш бага температурт хүчилтөрөгч нь шингэн, тэр ч байтугай хатуу болж хувирдаг.

Хүчилтөрөгчийн хамгийн чухал физик тогтмолууд нь дараах байдалтай байна.

Хүчилтөрөгч нь маш их химийн идэвхжилтэй бөгөөд ховор хийнээс бусад бүх химийн элементүүдтэй нэгдэл үүсгэдэг. Хүчилтөрөгчийн органик бодисуудтай урвалд орох нь тодорхой экзотермик шинж чанартай байдаг. Тиймээс шахсан хүчилтөрөгч нь өөх тос эсвэл нарийн тархсан хатуу шатамхай бодисуудтай харилцан үйлчлэхэд тэдгээрийн агшин зуур исэлдэлт үүсч, үүссэн дулаан нь эдгээр бодисыг аяндаа шатаахад хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд энэ нь гал эсвэл дэлбэрэлт үүсгэдэг. Хүчилтөрөгчийн төхөөрөмжтэй харьцахдаа энэ шинж чанарыг онцгой анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Хүчилтөрөгчийн чухал шинж чанаруудын нэг нь шатамхай хий, шингэн шатамхай ууртай тэсрэх хольц үүсгэх чадвар бөгөөд энэ нь задгай дөл эсвэл бүр оч байгаа тохиолдолд тэсрэлт үүсгэдэг. Агаарыг хий эсвэл уурын түлштэй холих нь мөн тэсрэх аюултай.

Хүчилтөрөгчийг авч болно: 1) химийн аргаар; 2) усны электролиз; 3) бие махбодийн хувьд агаараас.

Төрөл бүрийн бодисоос хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх химийн аргууд нь үр дүнгүй бөгөөд одоогоор зөвхөн лабораторийн ач холбогдолтой юм.

Усны электролиз, өөрөөр хэлбэл түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд болох устөрөгч ба хүчилтөрөгч болгон задрах нь электролизер гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжид явагддаг. Тогтмол гүйдлийг усаар дамжуулж, цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд идэмхий натри NaOH нэмнэ; хүчилтөрөгч нь анод, устөрөгч нь катод дээр хуримтлагддаг. Энэ аргын сул тал нь цахилгаан эрчим хүчний өндөр хэрэглээ юм: 1 м 3 0 2 тутамд 12-15 кВт зарцуулдаг (үүнээс гадна 2 м 3 N 2 авдаг). h. Энэ арга нь хямд цахилгаан эрчим хүч, түүнчлэн хүчилтөрөгч нь хаягдал бүтээгдэхүүн болох электролитийн устөрөгчийн үйлдвэрлэлд оновчтой байдаг.

Физик арга нь гүн хөргөлтийг ашиглан агаарыг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нь салгах явдал юм. Энэ арга нь хүчилтөрөгчийг бараг хязгааргүй хэмжээгээр авах боломжийг олгодог бөгөөд үйлдвэрлэлийн томоохон ач холбогдолтой юм. 1 м 3 O 2 тутамд цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ 0.4-1.6 кВт байна. h, угсралтын төрлөөс хамааран.

АГААРААС ХҮЧИЛТӨРӨГЧ АВАХ

Агаар мандлын агаар нь үндсэндээ дараах эзэлхүүнтэй гурван хийн механик хольц юм: азот - 78.09%, хүчилтөрөгч - 20.93%, аргон - 0.93%. Үүнээс гадна ойролцоогоор 0.03% нүүрстөрөгчийн давхар исэл, бага хэмжээний ховор хий, устөрөгч, азотын исэл гэх мэтийг агуулдаг.

Агаараас хүчилтөрөгч авах гол ажил бол агаарыг хүчилтөрөгч, азот болгон ялгах явдал юм. Замдаа аргоныг салгаж, гагнуурын тусгай аргад ашиглах нь байнга нэмэгдэж байгаа бөгөөд ховор хийнүүд нь хэд хэдэн үйлдвэрүүдэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Азотыг гагнуурын ажилд хамгаалалтын хий болгон ашигладаг, анагаах ухаан болон бусад салбарт ашигладаг.

Аргын мөн чанар нь агаарыг гүн хөргөж, шингэн төлөвт хувиргах явдал бөгөөд үүнийг хэвийн атмосферийн даралтын үед -191.8 хэмээс (шингэрүүлэх эхлэл) -193.7 хэм хүртэл (шингэрүүлэх төгсгөл) хүртэл хийж болно. ).

Шингэнийг хүчилтөрөгч ба азот болгон ялгахдаа тэдгээрийн буцалгах температурын зөрүүг ашиглан гүйцэтгэнэ, тухайлбал: T bp. o2 = -182.97 ° C; Буцалж буй температур N2 = -195.8° С (760 мм м.у.б.).

Шингэнийг аажмаар ууршуулах үед буцлах цэг багатай азот эхлээд хийн фазад шилжиж, ялгарах тусам шингэн нь хүчилтөрөгчөөр баяжих болно. Энэ процессыг олон удаа давтах нь шаардлагатай цэвэршилтийн хүчилтөрөгч, азотыг авах боломжтой болгодог. Шингэнийг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нь салгах энэ аргыг ректификация гэж нэрлэдэг.

Агаараас хүчилтөрөгч үйлдвэрлэхийн тулд өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжөөр тоноглогдсон тусгай үйлдвэрүүд байдаг. Үүнээс гадна металл боловсруулах томоохон үйлдвэрүүд өөрсдийн хүчилтөрөгчийн станцтай байдаг.

Агаарыг шингэрүүлэхэд шаардагдах бага температурыг хөргөлтийн цикл гэж нэрлэдэг. Орчин үеийн суурилуулалтанд хэрэглэгддэг хөргөлтийн үндсэн циклүүдийг доор товчхон авч үзнэ.

Агаар тохируулагчтай хөргөлтийн мөчлөг нь Жоул-Томсоны эффект дээр суурилдаг, өөрөөр хэлбэл чөлөөт тэлэлтийн үед хийн температур огцом буурдаг. Циклийн диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 2.

Агаарыг олон шатлалт компрессор 1-ээс 200 кгс / см2 хүртэл шахаж, дараа нь урсгал усаар хөргөгч 2-оор дамжина. Агаарыг гүн хөргөх нь дулаан солилцогч 3-т шингэн коллектор (шингэрүүлэгч) -ээс урвуу урсгалаар үүсдэг шингэрүүлсэн.

Коллектор 4-ийн даралтыг 1-2 кгс / см 2 дотор зохицуулдаг. Цуглуулгаас үе үе шингэнийг хавхлагаар дамжуулан тусгай саванд хийнэ 6. Шингэрээгүй хэсэг нь дулаан солилцогчоор дамжин гарч ирж буй агаарын шинэ хэсгүүдийг хөргөнө.

Агаарыг шингэрүүлэх температур хүртэл хөргөх нь аажмаар явагддаг; Суурилуулалт асаалттай үед агаар шингэрүүлэх нь ажиглагддаггүй, харин зөвхөн суурилуулалтыг хөргөх үед эхлүүлэх хугацаа байдаг. Энэ хугацаа хэдэн цаг үргэлжилнэ.

Циклийн давуу тал нь түүний энгийн байдал боловч сул тал нь харьцангуй өндөр эрчим хүчний хэрэглээ юм - 4.1 кВт хүртэл. 200 кгс / см 2 компрессорын даралттай шингэрүүлсэн агаар 1 кг тутамд h; бага даралттай үед эрчим хүчний хувийн хэрэглээ огцом нэмэгддэг. Энэ циклийг хүчилтөрөгчийн хий үйлдвэрлэх бага ба дунд хүчин чадалтай суурилуулалтанд ашигладаг.

Агаарыг аммиакаар багасгах, урьдчилан хөргөх цикл нь арай илүү төвөгтэй юм.

Өргөтгөх төхөөрөмж дэх өргөтгөл бүхий дунд даралтын хөргөлтийн мөчлөг нь гаднах ажил буцах үед тэлэлтийн үед хийн температур буурахад суурилдаг. Үүнээс гадна Joule-Thomson эффектийг бас ашигладаг. Циклийн диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 3.

Агаарыг компрессор 1-ээс 20-40 кгс/см 2 хүртэл шахаж, хөргөгч 2-оор дамжуулж, дараа нь 3 ба 4-р дулаан солилцогчоор дамжин өнгөрдөг. Дулаан солилцуур 3-ын дараа агаарын ихэнх хэсгийг (70-80%) поршений өргөтгөл рүү илгээдэг. машин тэлэгч 6, бага хэсэг нь агаар (20-30%) нь тохируулагч хавхлага 5 руу чөлөөтэй тэлэх, дараа нь шингэнийг шавхах хавхлага 8 бүхий цуглуулга 7 руу явдаг. Өргөтгөсөн 6-д

Эхний дулаан солилцуурт аль хэдийн хөргөсөн агаар ажилладаг - энэ нь машины бүлүүрийг түлхэж, даралт нь 1 кгс / см 2 хүртэл буурч, үүнээс болж температур огцом буурдаг. Өргөтгөх төхөөрөмжөөс -100 хэм орчим температуртай хүйтэн агаарыг 4 ба 3-р дулаан солилцуураар гадагшлуулж, орж ирж буй агаарыг хөргөнө. Тиймээс өргөтгөгч нь компрессор дахь харьцангуй бага даралттай суурилуулалтыг маш үр дүнтэй хөргөх боломжийг олгодог. Өргөтгэгчийн ажлыг ашигтайгаар ашигладаг бөгөөд энэ нь компрессор дахь агаарыг шахахад зарцуулсан энергийг хэсэгчлэн нөхдөг.

Циклийн давуу талууд нь: харьцангуй бага шахалтын даралт нь компрессорын дизайныг хялбаршуулдаг, хөргөлтийн хүчин чадал (өргөтгүүлэгчийн ачаар) нэмэгдсэн нь хүчилтөрөгчийг шингэн хэлбэрээр авах үед суурилуулалтын тогтвортой ажиллагааг хангадаг.

Акадын бүтээсэн турбо экспандерт өргөтгөл бүхий нам даралтын хөргөлтийн цикл. П.Л.Капица нь зөвхөн энэ агаарыг агаарын турбин (турбоэкспандер)-д өргөтгөх замаар гадны ажил үйлдвэрлэх замаар хүйтэн үйлдвэрлэхэд нам даралтын агаарыг ашиглахад суурилдаг. Циклийн диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 4.

Агаарыг турбокомпрессороор 1-ээс 6-7 кгс/см2 шахаж, 2-р хөргөгчинд усаар хөргөж, сэргээгч 3-т (дулаан солилцуур) нийлүүлж, хүйтэн агаарын урвуу урсгалаар хөргөнө. Сэргээгчийг турбоэкспандер 4 руу илгээсний дараа агаарын 95 хүртэлх хувийг гаднах ажил гүйцэтгэснээр 1 кгс/см 2 үнэмлэхүй даралт хүртэл өргөжиж, огцом хөргөсний дараа конденсатор 5-ын хоолойн зайд нийлүүлдэг. ба бусад шахсан агаарыг (5%) конденсацлаж, цагираг руу ордог. Конденсатор 5-аас үндсэн агаарын урсгалыг сэргээгч рүү чиглүүлж орж ирж буй агаарыг хөргөх ба шингэн агаарыг тохируулагч хавхлагаар 6-аар дамжуулж коллектор 7 руу шилжүүлж, үүнээс хавхлага 8-аар шавхаж байна. Диаграммд нэг сэргээгчийг харуулав. , гэхдээ бодит байдал дээр тэдгээрийн хэд хэдэн байдаг бөгөөд тэдгээр нь нэг нэгээр нь асаалттай байдаг.

Турбо экспандер бүхий нам даралтын мөчлөгийн давуу талууд нь поршений төрлийн машинуудтай харьцуулахад турбомашинуудын өндөр үр ашиг, технологийн схемийг хялбаршуулах, суурилуулалтын найдвартай байдал, тэсрэх аюулгүй байдлыг нэмэгдүүлэх явдал юм. Цикл нь өндөр хүчин чадалтай суурилуулалтанд ашиглагддаг.

Шингэн агаарыг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваах нь залруулах процессоор явагддаг бөгөөд түүний мөн чанар нь шингэн агаарыг ууршуулах явцад үүссэн азот ба хүчилтөрөгчийн уурын хольцыг хүчилтөрөгчийн агууламж багатай шингэнээр дамжуулдаг. Шингэн дэх хүчилтөрөгч бага, азот их байдаг тул энэ нь уураар дамжин өнгөрөх уураас бага температуртай байдаг бөгөөд энэ нь уурын хүчилтөрөгчийг конденсацлах, шингэнээс азотыг ууршуулахтай зэрэгцэн шингэнийг баяжуулахад хүргэдэг. өөрөөр хэлбэл, шингэн дээрх уурыг баяжуулах.

Залруулга хийх үйл явцын мөн чанарын талаархи санааг Зураг дээр үзүүлсэн зургаар өгч болно. 5 нь шингэн агаарыг давтан ууршуулах, конденсацлах үйл явцын хялбаршуулсан диаграмм юм.

Агаар нь зөвхөн азот, хүчилтөрөгчөөс бүрддэг гэж бид үздэг. Өөр хоорондоо холбогдсон хэд хэдэн судас (I-V) байдаг гэж төсөөлөөд үз дээ, дээд хэсэгт нь 21% хүчилтөрөгч агуулсан шингэн агаар байдаг. Судасны шаталсан зохион байгуулалтын ачаар шингэн нь доошоо урсаж, тэр үед аажмаар хүчилтөрөгчөөр баяжуулж, түүний температур нэмэгдэх болно.

II саванд 30% 0 2, III саванд - 40%, IV саванд - 50%, V саванд - 60% хүчилтөрөгч агуулсан шингэн байна гэж үзье.

Уурын үе дэх хүчилтөрөгчийн агууламжийг тодорхойлохын тулд бид тусгай график ашиглана - Зураг. 6, муруй нь янз бүрийн даралт дахь шингэн ба уур дахь хүчилтөрөгчийн агууламжийг заана.

V саванд шингэнийг 1 кгс/см2 үнэмлэхүй даралтаар ууршуулж эхэлцгээе. Зураг дээрээс харж болно. 6, 60% 0 2 ба 40% N 2-аас бүрдэх энэ савны шингэний дээгүүр, шингэнтэй ижил температуртай 26.5% 0 2 ба 73.5% N 2 агуулсан тэнцвэрт уурын найрлага байж болно. Бид энэ уурыг IV саванд хийнэ, шингэн нь зөвхөн 50% 0 2 ба 50% N 2 агуулдаг тул илүү хүйтэн байх болно. Зураг дээрээс. 6-аас харахад энэ шингэний дээрх уур нь зөвхөн 19% 0 2 ба 81% N 2 агуулагдах боломжтой бөгөөд зөвхөн энэ тохиолдолд түүний температур нь энэ сав дахь шингэний температуртай тэнцүү байх болно.

Иймээс 26.5% O 2 агуулсан V савнаас IV саванд нийлүүлж буй уур нь IV савны шингэнээс өндөр температуртай; тиймээс уурын хүчилтөрөгч IV савны шингэнд өтгөрөх ба түүнээс гарах азотын нэг хэсэг уурших болно. Үүний үр дүнд IV савны шингэн хүчилтөрөгчөөр, түүний дээрх уур нь азотоор баяжих болно.

Үүнтэй төстэй үйл явц бусад судаснуудад тохиолдох бөгөөд ингэснээр дээд судаснуудаас доод судас руу урсах үед шингэн нь хүчилтөрөгчөөр баяжуулж, нэмэгдэж буй уураас конденсаци хийж, азотыг нь өгдөг.

Процессыг дээшлүүлснээр та бараг цэвэр азотоос бүрдэх уур, доод хэсэгт цэвэр шингэн хүчилтөрөгч авч болно. Бодит байдал дээр хүчилтөрөгчийн ургамлын нэрэх баганад үүсдэг залруулах үйл явц нь тайлбарласнаас хамаагүй илүү төвөгтэй боловч үндсэн агуулга нь ижил байдаг.

Суурилуулалтын технологийн схем, хөргөлтийн мөчлөгийн төрлөөс үл хамааран агаараас хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх үйл явц нь дараахь үе шатуудыг агуулна.

1) тоос, усны уур, нүүрстөрөгчийн давхар ислээс агаарыг цэвэрлэх. CO 2-ийн холболт нь NaOH усан уусмалаар дамжин агаараар дамждаг;

2) компрессор дахь агаарыг шахаж, дараа нь хөргөгчинд хөргөх;

3) дулаан солилцуур дахь шахсан агаарыг хөргөх;

4) хөргөх, шингэрүүлэхийн тулд тохируулагч хавхлага эсвэл өргөтгөгч дэх шахсан агаарыг өргөжүүлэх;

5) хүчилтөрөгч, азотыг бий болгохын тулд агаарыг шингэрүүлэх, засах;

6) шингэн хүчилтөрөгчийг суурин сав руу цутгах, хийн хүчилтөрөгчийг хийн саванд цутгах;

7) үйлдвэрлэсэн хүчилтөрөгчийн чанарын хяналт;

8) тээврийн савыг шингэн хүчилтөрөгчөөр дүүргэх, цилиндрийг хийн хүчилтөрөгчөөр дүүргэх.

Хийн болон шингэн хүчилтөрөгчийн чанарыг холбогдох ГОСТ-уудаар зохицуулдаг.

ГОСТ 5583-58 стандартын дагуу хийн техникийн хүчилтөрөгчийг гурван ангиллаар үйлдвэрлэдэг: хамгийн өндөр - 99.5% -иас багагүй O 2, 1-р - 99.2% -иас багагүй O 2, 2-р - 98.5% -иас багагүй O 2, үлдсэн хэсэг нь аргон ба азот (0.5-1.5%) юм. Чийгийн агууламж 0.07 г/ф 3-аас ихгүй байна. Усны электролизийн аргаар гаргаж авсан хүчилтөрөгч нь эзэлхүүнээрээ 0.7% -иас их устөрөгч агуулах ёсгүй.

ГОСТ 6331-52 стандартын дагуу шингэн хүчилтөрөгчийг хоёр ангиллаар үйлдвэрлэдэг: хамгийн багадаа 99.2% O 2 агууламжтай А зэрэг, хамгийн багадаа 98.5% O 2 агууламжтай В зэрэг. Шингэн хүчилтөрөгч дэх ацетилений агууламж 0.3 см 3 / л-ээс хэтрэхгүй байх ёстой.

Металлурги, химийн болон бусад үйлдвэрүүдэд янз бүрийн процессыг эрчимжүүлэхэд ашигладаг процессын хүчилтөрөгч нь 90-98% O 2 агуулдаг.

Хийн болон шингэн хүчилтөрөгчийн чанарын хяналтыг тусгай багаж ашиглан үйлдвэрлэлийн явцад шууд гүйцэтгэдэг.

Захиргаа Нийтлэлийн ерөнхий үнэлгээ: Нийтэлсэн: 2012.06.01

Хүчилтөрөгчийн үйлдвэрлэлийг энгийн урвалж ашиглан гэртээ хийж болно. Энэ нийтлэлд бид туршилт хийх арга техник, бодис хэрхэн хувирч, O₂ ялгардаг химийн томъёог авч үзэхээс гадна хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх янз бүрийн төрлийн урвалуудыг судлах болно.

Электролизоор уснаас O₂ авах

Усанд тодорхой хэмжээний давс агуулагдаж байвал энэ туршилт үр дүнтэй болно. Тиймээс энгийн усанд нэмбэл илүү эрчимтэй урсах болно.

1. Хоёр ширхэг утсыг аваад өөр өөр зайны терминалуудтай холбоно (9 вольтын Krona төрлийг ашиглах нь дээр).

2. Утасны хоёр үзүүрийг давсны уусмалд дүрнэ. Утасны төгсгөлүүд хүрч болохгүй. Савыг таглах шаардлагатай энгийн картон нь үүссэн O₂-ийг хадгалах боломжтой.

3. Электролизийн явцад усыг H⁺ ба OH⁻ болгон хуваах урвал эхэлнэ. Эерэг бөөмс катод руу, сөрөг цэнэгтэй хэсгүүд анод руу ойртох болно.

4. Та явагдаж буй үйл явцын төлөв байдлын талаар хийн бөмбөлөг, өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгч, тодорхой хэмжээний хлор (давсны уусмалаас үүсч болно) олж мэдэх боломжтой. Та харааны туршилтаар дамжуулан энэ хийн шинж чанарыг судлах боломжтой болно.

Гидроперитийн усан уусмалаас O₂ авах

Устөрөгчийн хэт ислийн эмийн сангийн уусмал, усаар шингэлж болох хуурай шахмал хэлбэрийн аль аль нь туршилтанд ашигтай байх болно. Урвал нь катализаторын оролцоотойгоор явагддаг (энэ нь манганы исэл, гангийн үртэс эсвэл идэвхжүүлсэн нүүрс байж болно). Ил тод туршилтын хоолойд катализийн урвал нь өрөөний температурт халаахгүйгээр үр дүнг өгдөг.

Танд хэрэгтэй байж болох зүйл:

• 2 тунгалаг туршилтын хоолой;
• гидроперит уусмал (3-5%);
• манганы исэл эсвэл идэвхжүүлсэн нүүрс (нүүрсний шахмалыг эмийн санд худалдаж авч болно, гэхдээ бодисын тодорхой хэсгийг нэмэгдүүлэхийн тулд тэдгээрийг бутлах шаардлагатай).

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Мэдэх сайхан байна!Үүнтэй ижил хариу үйлдэл нь маш сонирхолтой хөөсөн галт уулын эффект өгдөг! Энэ туршилтыг хүүхдүүдэд зориулсан ид шид гэж үзүүлж болно!

Шаардлагатай найрлага:

• өргөн хүзүүтэй туршилтын хоолой;
• зэсийн сульфат;
• аммиак (20 мл хүртэл шаардлагатай);
• шингэн угаалгын нунтаг (гадаргуугийн идэвхтэй бодис агуулсан бодис, 50 ​​мл хүртэл);
• 30-50% -ийн концентрацитай устөрөгчийн хэт ислийн уусмал (энэ нь өндөр байх тусам урвалын хурд өндөр болно). Та шахмалыг уусгах замаар ийм шийдлийг авч болно.

Зэсийн сульфатыг цэвэр, хуурай туршилтын хоолойд уусгаж, сульфатыг бүрэн уусгах хүртэл нэмнэ. Үр дүн нь цэнхэр зэс аммиак болно (энэ нь хэт исэл задрах хурдасгуур болно):

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

Уг бодисыг шингэн угаалгын нунтагтай колбонд хийж, сэгсэрнэ. Зэсийн аммиак руу 100 миллилитр хэт ислийн уусмалыг хурдан нэмнэ. Устөрөгч ба дулаан ялгарах үед маш хүчтэй урвал явагдана (урвалын нөхцөлд уур гардаг).

Хөөс нь заримдаа хэт их байдаг тул "зугтах"гүйн тулд туршилтыг том саванд хийх нь дээр.

Хүчилтөрөгч авах өөр нэг энгийн арга

Та энэ туршилтыг гадны тусламжгүйгээр хийж болно. Гэртээ шаардлагатай бүх найрлагыг бэлтгэхэд хялбар байдаг.

1. Хоёр ижил туршилтын хоолой авна.

2. Тэдгээрийг урьдчилан хийсэн нүхтэй залгуураар хаа.

3. Залгуур бүрийн нүхэнд хийн гаралтын хоолойг оруулах ёстой. Хөнгөн хүчилтөрөгчийг ууршуулахгүйн тулд туршилтын хоолойг (калийн перманганатгүй) нэгийг нь доош нь эргүүлнэ.

4. 10 грамм (калийн перманганатын мөхлөгийг эмийн санд худалдаж авч болно) аваад нунтагыг нэг туршилтын хоолойд хийнэ.

5. Перманганатын мөхлөгүүдийг спиртийн чийдэнгийн гал дээр халаана.

2КМnО₄ → МnО₂ + К₂МnО₄ + О₂

Хэдэн минутын дараа бид үр дүнг харах болно: шатаах үед калийн перманганат нь хар ногоон калийн манганат болно. Мөн өөр (урвуу) туршилтын хоолойд үүссэн хий - хүчилтөрөгч хуримтлагдана. Энэ нь маш их байх болно: 10 грамм калийн перманганатаас та 1 литр хий гаргаж авах боломжтой.

Туршилтын хоолойд шатаж буй шүдэнз хийж колбонд хүчилтөрөгч байгаа эсэхийг шалгаж болно. Галын дөлөөс тод гэрэлтэх нь O₂ байгааг илтгэнэ.