Suuri öljyn ja kaasun tietosanakirja. Kaasu, jossa rauta palaa

Ilman pääkomponentit ovat typpi N2 (78,1 tilavuusprosenttia) ja happi O 2 (20,9 tilavuusprosenttia). Orgaanisten aineiden palamisen seurauksena happi siirtyy hiilidioksidiksi CO 2 ja vesihöyryksi H20. Kun poltetaan orgaanisia aineita happivajeolosuhteissa, voi muodostua myös hiilimonoksidia, nokea ja muita epätäydellisen hapettumisen tuotteita. Palamisen aikana ilman typpi pysyy muuttumattomana. Totta, palamistuotteissa voi olla läsnä typpioksidin NO-jäämiä.

Siksi orgaanisten aineiden, esimerkiksi kynttilän parafiinin, alkoholin, paperin, polttamisen jälkeen kaasufaasiin jää pääosin typen ja hiilidioksidin seos. Vesihöyry kondensoituu. Jos polttoprosessin aikana hiilidioksidi imeytyy alkaliin, voimme silmämääräisesti tarkkailla hapenkulutusta.

Kokemuksen saamiseksi tarvitsemme lasikiteyttä, jonka tilavuus on 3 litraa, ja kolmen litran pullon. Kaada 2/3 vedestä kiteyttimeen ja lisää siihen noin ruokalusikallinen kaustista soodaa tai kaustista kaliumia. Väri vesi fenoliftaleenilla, metyylioletti, metyylisinisellä tai muulla sopivalla väriaineella. Kaada hiekkaa pieneen kartioon tai purkkiin ja aseta lanka pystysuoraan siihen. Kiinnitä puuvilla langan päähän. Aseta kartio muottiin vedellä. Vatin tulee olla vähintään 10 cm liuoksen pinnan yläpuolella.

Valmistelu on ohi. Kostuta vata kevyesti alkoholilla, heksaanilla, öljyllä tai muulla syttyvällä nesteellä ja sytytä se. Peitä palava fleessi varovasti pullolla ja laske se alkaliliuoksen pinnan alapuolelle.

Palamisen aikana happi kulkeutuu veteen ja hiilidioksidiin, seurauksena pullossa oleva alkaliliuos nousee. Fleece sammuu pian. Aseta pullo varovasti muotin pohjalle. Teoreettisesti pullon tulisi täyttää 1/5, koska ilma sisältää 20,9% happea. Palamisen aikana happi kulkeutuu veteen ja hiilidioksidiin CO 2, joka absorboituu alkalilla:

2NaOH + CO 2 \u003d Na2C03 + H20

Käytännössä kaikki on monimutkaisempaa. Palaminen loppuu ennen kuin kaikki happi kuluu, osa happea menee hiilimonoksidiksi, jota alkali ei ime, ja osa ilmasta voi poistua pullosta lämpölaajenemisen seurauksena. Kaksi ensimmäistä tekijää alentavat nesteen nousutasoa pullossa, viimeinen - päinvastoin, kasvaa. Määrällinen koe ei toimi, mutta kokemus näyttää erittäin selkeältä.

Palavan nesteen sisältämän fleecen sijasta voit käyttää kynttilää, ja kaustisen soodan liuoksen sijasta otetaan usein kalkkivettä. Kalsiumhydroksidin reaktion seurauksena hiilidioksidin kanssa muodostuu valkoinen CaCO 3 -sakka:

Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 3 + H20

Neste ei vain nouse, vaan myös sameaa. Kalkkivettä valmistetaan ennen koetta suodattamalla kalkkisuspensio vedessä. Ratkaisun tulisi olla täysin läpinäkyvä. Huomaa, että nimellä "lime" he myyvät joskus liitua, mikä meidän tapauksessamme ei sovellu.

Happi pääsee yhdisteiksi melkein kaikkien jaksollisen järjestelmän elementtien kanssa.

Minkä tahansa aineen yhdistämisen reaktiota hapen kanssa kutsutaan hapetukseksi.

Suurimpaan osaan näistä reaktioista liittyy lämpö. Jos valoa vapautuu hapetusreaktion aikana yhdessä lämmön kanssa, sitä kutsutaan palami- seksi. Vapautunutta lämpöä ja valoa ei kuitenkaan aina ole mahdollista havaita, koska joissakin tapauksissa hapettuminen on erittäin hidasta. On mahdollista huomata lämmön vapautuminen, kun hapettumisreaktio tapahtuu nopeasti.

Minkä tahansa hapetuksen seurauksena - nopeasti tai hitaasti - muodostuu oksideja: metallien, hiilen, rikin, fosforin ja muiden alkuaineiden happea sisältäviä yhdisteitä.

Sinun piti todennäköisesti nähdä rautakatot useammin kuin kerran. Ennen kuin peität ne uudella raudalla, vanha kaadetaan alas. Ruskeat vaa'at - ruoste, putoavat maahan raudalla. Tämä on rautaoksidihydraatti, joka muodostui hitaasti, useiden vuosien aikana raudasta hapen, kosteuden ja hiilidioksidin vaikutuksesta.

Ruostetta voidaan pitää rautaoksidin yhdistelmänä vesimolekyylin kanssa. Sen rakenne on löysä ja se ei suojaa rautaa tuhoutumiselta.

Raudan suojaamiseksi tuhoamiselta - korroosiolta - se päällystetään yleensä maalilla tai muilla korroosionkestävillä materiaaleilla: sinkillä, kromilla, nikkelillä ja muilla metalleilla. Näiden metallien, kuten alumiinin, suojaavat ominaisuudet perustuvat siihen, että ne on päällystetty oksidiensa ohuella, stabiililla kalvolla, joka suojaa päällystettä uusilta tuhoilta.

Suojapinnoitteet hidastavat merkittävästi metallien hapettumisprosessia.

Luonnossa tapahtuu jatkuvasti palamisen kaltaisia \u200b\u200bhitaita hapettumisprosesseja.

Puuta, olkea, lehtiä ja muita orgaanisia aineita puhaltaessa tapahtuu näihin aineisiin sisältyviä hiilen hapettumisprosesseja. Lämpö vapautuu tässä tapauksessa erittäin hitaasti, ja siksi se yleensä jää huomaamatta.

Mutta toisinaan tällaiset hapettavat prosessit itse kiihtyvät ja muuttuvat palamiseksi.

Spontaania palamista voidaan havaita märän heinan pinossa.

Nopeaa hapettumista, joka vapauttaa suuren määrän lämpöä ja valoa, voidaan havaita paitsi puun, petrolin, kynttilöiden, öljyjen ja muiden hiiltä sisältävien palavien materiaalien polttamisen lisäksi myös raudan polttamisen aikana.

Kaada vettä purkkiin ja täytä se happea. Aseta sitten purkkiin rautaspiraali, jonka lopussa kiinnittyy haiseva pieni käsi. Luchinka ja sen ulkopuolella spiraali syttyy kirkkaalla liekillä, joka sirottaa tähdenmuotoisia kipinöitä kaikkiin suuntiin.

Tämä on raudan hapettumisen nopea happi. Se alkoi korkeassa lämpötilassa, jonka antoi palava lohko, ja jatkuu, kunnes spiraali on täysin palanut johtuen raudan palamisen aikana vapautuneesta lämmöstä.

Tätä lämpöä on niin paljon, että palamisen aikana muodostuneet hapettuneen raudan hiukkaset hehkuvat valkoisiksi ja valaisevat purkin kirkkaasti.

Raudan palamisen aikana muodostuneen asteikon koostumus on jonkin verran erilainen kuin ruostumisen muodossa muodostuneen oksidin koostumus raudan hitaan hapettumisen aikana ilmassa kosteuden ollessa läsnä.

Ensimmäisessä tapauksessa hapetus menee rautaoksidioksidiin (Fe 3 O 4), joka on osa magneettista rautamalmia; toisessa muodostuu oksidi, joka muistuttaa läheisesti ruskeaa rautamalmia, jolla on kaava 2Fe 2 O 3 ∙ H20.

Siten riippuen olosuhteista, joissa hapetus etenee, muodostuu erilaisia \u200b\u200boksidia, jotka eroavat toisistaan \u200b\u200bhappipitoisuudestaan.

Joten esimerkiksi hiili yhdessä hapen kanssa antaa kaksi oksidia - hiilimonoksidia ja hiilidioksidia. Happipuutoksella hiilen epätäydellinen palaminen tapahtuu, jolloin muodostuu hiilimonoksidia (CO), jota hostellissa kutsutaan hiilimonoksidiksi. Täydessä palaessa muodostuu hiilidioksidia tai hiilidioksidia (CO 2).

Fosfori, palaessaan happivajeolosuhteissa, muodostaa fosforihappoanhydridiä (P 2 O 3) ja ylimääräistä fosforihappoanhydridiä (P 2 O 5). Rikki voi erilaisissa palamisolosuhteissa tuottaa myös rikki- (S02) tai rikkihappo (S03) anhydridiä.

Puhtaassa happessa palamis- ja muut hapettumisreaktiot ovat nopeampia ja saavuttavat lopun.

Miksi palaminen on energeettisempi happea kuin ilmaa?

Onko puhtaalla hapolla erityisiä ominaisuuksia, joita ilman hapella ei ole? Tietysti ei. Molemmissa tapauksissa meillä on sama happi samoilla ominaisuuksilla. Vain ilmassa on happea viisi kertaa vähemmän kuin samassa tilavuudessa puhdasta happea, ja lisäksi happea sekoitetaan ilmassa olevien suurten typpimäärien kanssa, joka ei vain pala, vaan myös ei tue palamista. Siksi, jos ilmassa oleva happi on jo kulunut suoraan liekin lähellä, niin toinen osa siitä on valmistettava typen ja palamistuotteiden kautta. Tämän seurauksena voimakkaampi palaminen happiatmosfäärissä voidaan selittää sen nopeammalla toimittamisella palamispaikkaan. Tässä tapauksessa hapen yhdistäminen palavaan aineeseen on energisempi ja lämpöä vapautuu enemmän. Mitä enemmän happea syötetään palavaan aineeseen yksikköaikaa kohti, sitä kirkkaampi liekki on, sitä korkeampi lämpötila ja sitä voimakkaampi palaminen.

Palaako happea itseään?

Ota sylinteri ja kallista sitä ylösalaisin. Aseta vetyputki sylinterin alle. Koska vety on ilmaa kevyempi, se täyttää sylinterin täysin.

Kevyttä vetyä sylinterin avoimen osan lähellä ja aseta lasiputki sen läpi, jonka läpi kaasumainen happi virtaa siihen. Tulipalo vilkkuu lähellä putken päätä, mikä palaa hiljaisesti vedyllä täytetyn pullon sisällä. Se ei polta happea, vaan vetyä, kun putkesta tulee pieni määrä happea.

Mitä muodostuu vedyn palamisen seurauksena? Millaista oksidia se tuottaa?

Vety hapetetaan vedeksi. Itse asiassa tiivistyneen vesihöyrypisarat alkavat vähitellen saostua sylinterin seinämiin. Kahden vetymolekyylin hapetus on 1 happimolekyyli, ja muodostuu 2 vesimolekyyliä (2Н 2 + O 2 → 2Н 2 O).

Jos happi valuu putkesta hitaasti, se polttaa kaiken vetyilmakehässä ja koe kulkee hiljaa.

Happimäärää on tarpeen lisätä vain niin, että sillä ei ole aikaa palamaan kokonaan, osa siitä menee liekin ulkopuolelle, jolloin muodostuu vedyn ja hapen seoksen kohokohtia, erilliset pienet välähdykset ilmestyvät, samanlaisia \u200b\u200bkuin räjähdykset.

Hapen ja vedyn seos on räjähtävä kaasu. Jos sytytät räjähtävän kaasun, tapahtuu voimakas räjähdys: kun happi ja vety yhdistyvät, vettä saadaan ja korkea lämpötila kehittyy. Vesihöyry ja ympäröivät kaasut laajenevat huomattavasti, aiheuttaen paljon paineita, joissa lasisylinterin lisäksi myös vahvempi astia voi räjähtää helposti. Siksi räjähtävän seoksen kanssa työskenteleminen vaatii erityistä varovaisuutta.

Hapella on toinen mielenkiintoinen ominaisuus. Se yhdistyy joihinkin alkuaineisiin, muodostaen peroksidiyhdisteitä.

Annamme tyypillisen esimerkin. Vety tiedetään olevan yhdenarvoinen, happi on kaksiarvoinen: 2 vetyatomia voi yhdistyä yhden happiatomin kanssa. Tämä tuottaa vettä. Vesimolekyylin rakennetta edustaa yleensä H - O - N. Jos vesimolekyyliin on kiinnitetty vielä yksi happiatomi, muodostuu vetyperoksidia, jonka kaava on H202.

Mihin tämän yhdisteen toinen happiatomi pääsee ja mitä sidoksia se pitää? Toinen happiatomi sellaisenaan hajottaa ensimmäisen sidoksen yhdellä vetyatomeista ja muuttuu niiden väliin muodostaen yhdisteen H-O-O-H. Samalla rakenteella on natriumperoksidia (Na-O-O-Na), bariumperoksidia.

Peroksidiyhdisteille on ominaista, että läsnä on 2 happiatomia, jotka ovat sitoutuneet toisiinsa samalla valenssilla. Siksi 2 vetyatomia, 2 natriumatomia tai 1 bariumatomi voi kiinnittyä itsensä sille, että ei ole vain yhtä happiatomia kahdella valenssilla (-O-), vaan 2 atomia, jotka yhdessä sitoutumisen seurauksena myös jättävät vain kaksi vapaata valenssia (-O- O-).

Vetyperoksidia voidaan saada aikaan laimennetun rikkihapon vaikutuksella natriumperoksidiin (Na 2 O 2) tai bariumperoksidiin (BaO 2). On sopivampaa käyttää bariumperoksidia, koska rikkihapon vaikutuksesta muodostuu liukenematon bariumsulfaatin saostuma, josta vetyperoksiidi voidaan helposti erottaa suodattamalla (BaO 2 + H 2SO 4 → BaSO 4 + Н 2 O 2).

Vetyperoksidi, kuten otsoni, on epästabiili yhdiste ja hajoaa veteen ja happiatomiksi, jolla on evoluutiohetkellä suuri hapetuskyky. Matalassa lämpötilassa ja pimeässä vetyperoksidin hajoaminen on hidasta. Kuumennettuna ja valossa se tapahtuu paljon nopeammin. Hiekka, mangaanidioksidijauhe, hopea tai platina myös nopeuttavat vetyperoksidin hajoamista, kun taas ne itse pysyvät ennallaan. Aineita, jotka vaikuttavat vain kemiallisen reaktion nopeuteen, mutta pysyvät muuttumattomina, kutsutaan katalysaattoreiksi.

Jos kaatat pienen määrän vetyperoksidia pulloon, jonka pohjassa on katalyytti - mangaanidioksidijauhe, vetyperoksidin hajoaminen etenee niin nopeasti, että huomaat happikuplien vapautumisen.

Mahdollisuudesta hapettaa erilaisia \u200b\u200byhdisteitä ei ole vain kaasumainen happi, mutta myös jotkut yhdisteet, joissa se on osa.

Hyvä hapettava aine on vetyperoksidi. Se valkaisee erilaisia \u200b\u200bväriaineita, minkä vuoksi sitä käytetään silkin, turkisten ja muiden tuotteiden valkaisutekniikassa.

Vetyperoksidin kyky tappaa erilaisia \u200b\u200bmikrobeja antaa sinun käyttää sitä desinfiointiaineena. Vetyperoksidia käytetään haavojen pesemiseen, rypistymiseen ja hammaslääketieteeseen.

Typpihapolla (HNO 3) on vahvat hapettavat ominaisuudet. Jos typpihappoon lisätään tippa tärpättiä, muodostuu kirkas salama: tärpättiin kuuluvat hiili ja vety hapettuvat nopeasti vapauttamalla suuri määrä lämpöä.

Typpihapolla kostutettu paperi ja kankaat tuhoutuvat nopeasti. Orgaaniset aineet, joista nämä materiaalit on valmistettu, hapettuvat typpihapolla ja menettävät ominaisuutensa. Jos typpihapolla kostutettu paperi tai kangas lämmitetään, hapetusprosessi kiihtyy niin paljon, että voi tapahtua salama.

Typpihappo hapettaa orgaanisten yhdisteiden lisäksi myös joitain metalleja. Kun se altistetaan väkevälle typpihapolle, kupari hapettuu ensin kuparioksidiksi, vapauttaen typpidioksidia typpihaposta, ja sitten kuparioksidi kulkee kuparin typpihapposuolaan.

Typphapon lisäksi myös joillakin sen suoloista on voimakkaita hapettavia ominaisuuksia.

Kaliumin, natriumin, kalsiumin ja ammoniumin typpihapposuolat, joita tekniikassa kutsutaan nitraateiksi, hajoavat kuumentuessaan vapauttaen happea. Korkeassa lämpötilassa sulassa nitraatissa palava ihminen palaa niin voimakkaasti, että kirkas valkoinen valo ilmestyy. Jos kuitenkin rikin pala heitetään koeputkeen, jossa on sulaa nitraattia yhdessä puuhiilen kanssa, palaminen jatkuu sellaisella voimakkuudella ja lämpötila nousee niin paljon, että lasi alkaa sulaa. Nämä nitraatin ominaisuudet ovat jo kauan tunnetut ihmiselle; hän käytti näitä ominaisuuksia ruutimäisen valmistukseen.

Musta tai savuinen ruutijauhe valmistetaan suolahaposta, hiilestä ja rikistä. Tässä seoksessa hiili ja rikki ovat palavia materiaaleja. Palaessaan ne siirtyvät kaasumaiseen hiilidioksidiin (CO 2) ja kiinteään kaliumsulfidiin (K 2 S). Hajoava suolahappo vapauttaa suuren määrän happea ja typpikaasua. Vapautettu happi parantaa hiilen ja rikin palamista.

Palamisen seurauksena kehittyy niin korkea lämpötila, että muodostuneet kaasut voivat laajentua tilavuuteen, joka on 2000 kertaa suurempi kuin otetun ruutin jauhe. Mutta suljetun astian seinät, joissa ruuti jauhetaan yleensä, eivät anna kaasujen laajentua helposti ja vapaasti. Luodaan valtava paine, joka murtaa aluksen heikoimpaan kohtaansa. Kuullaan kõrveuttava räjähdys, kaasut räjähtävät kohinalla, poistaen kiinteät aineet murskatut hiukkaset mukanaan savun muodossa.

Joten kaliumnitraatista, hiilestä ja rikistä muodostuu seos, jolla on valtava tuhovoima.

Yhdisteisiin, joilla on vahvat hapettavat ominaisuudet, kuuluvat happea sisältävien kloorihappojen suolat. Bertoletova-suola hajoaa kuumentuessaan kaliumkloridiksi ja atomihapeksi.

Se on jopa kevyempi kuin Bertoletova-suola, joka antaa sen happivalkaisijalle tai valkaisevalle kalkille. Puuvilla, pellava, paperi ja muut materiaalit valkaistaan \u200b\u200bvalkaisulla. Kloorikalkkia käytetään myös myrkytyksenestoaineena: myrkylliset aineet, kuten monet muutkin monimutkaiset yhdisteet, tuhoutuvat voimakkaiden hapettimien avulla.

Hapen hapettavat ominaisuudet, sen kyky helposti liittyä eri elementteihin ja ylläpitää voimakkaasti palamista, samalla kun kehitetään korkeaa lämpötilaa, ovat herättäneet kauan tutkijoiden huomion eri tieteenaloilla. Kemistit ja metallurgit olivat erityisen kiinnostuneita tästä. Hapen käyttö oli kuitenkin rajoitettua, koska ei ollut yksinkertaista ja halpaa tapaa saada se ilmasta ja vedestä.

Fyysikot auttoivat kemistejä ja metallurgia. He löysivät erittäin kätevän tavan vapauttaa happea ilmasta, ja fyysikot kemistit oppivat saamaan sitä valtavina määrinä vedestä.

Jos löydät virheen, valitse teksti ja paina Ctrl + Enter.

Jos ilma ei sisältänyt typpeä, mutta koostui kokonaan hapesta, organismien elämä kehittyisi tietysti mukautuen puhtaan hapen hengittämiseen. Yksi tällainen ilmakehän koostumus olisi vaarallinen: useimpien ympäröivien esineiden palavuus siinä.

Kylien ja kaupunkien tulipalot, joissa on pääosin puurakennuksia, ovat kauheita myös nyt, mutta vaara olisi monta kertaa suurempi, jos ilma ei koostuisi neljästä viidestä typpestä, joka ei tue palamista. Siinä paitsi hiili ja puu polttavat myös suurimman osan metalleista. Paitsi puiset mökit ja talot, myös rautasillat ja kiskot sekä jättimäiset merialukset olisivat helposti palanneet.

Näyttääksemme esimerkkejä sellaisten aineiden puhdasta happea syttyvyydestä, jotka eivät pala tai vain sulaa ilmassa, saamme vähän tästä kaasusta.

Sen eristämiseksi puhtaimmassa muodossa on monia tapoja. Teknologiassa se saadaan sakeuttamalla ilmaa voimakkaalla paineella, joka on jopa 200 atmosfääriä, ja jäähdyttämällä (- 180 °). Tällaisen nestemäisen ilman haihtumisen aikana siitä kiehuu ensin typpi. Jäljelle jäävä happi on erittäin magneettinen neste, jolla on kaunis sininen väri. Sitä käytetään metallien automaattiseen hitsaukseen ja leikkaamiseen: poltettaessa vetyä erityisissä polttimissa puhtaan hapen virrassa, ne saavat pitkän ja terävän liekin, jonka lämpötila on 2000 °.

Kuva 24. Metallileikkaus autogeenisella.

Terästuote tunkeutuu sen läpi ennen kuin koko metallimassalla on aikaa lämmetä huomattavasti; paksut kattilan rauta-arkit leikataan veitsellä kuin voi.

Hanki happea ja muuten. Siten kuumennettaessa bariumoksidi kiinnittää happea itseensä, muuttuen bariumperoksidiksi, ja tämä jälkimmäinen vapauttaa sen jälleen voimakkaammalla hehkuvuudella. Viime vuosina happea on saatu ilmasta samalla tavalla, mutta bariumoksidin sijasta käytetään toista, monimutkaisempaa ainetta.

Kemian oppikirjat osoittavat yleensä hapen tuotannon hajottamalla elohopeaoksidia tai kaliumkloridin (bertoletti) ja mangaaniperoksidin (pyrolusiitti) seosta. Ensimmäinen menetelmä soveltuu hyvin pienten kaasumäärien tuottamiseen, toinen ei ole turvallinen, ja molemmat vaativat voimakasta kuumentamista.

Parasta on kuvata bertholate-suolan, tämän viattoman kurkun vaarat tällä kuvalla:

”Tapaus suurimman määrän happea vapautumisesta, sikäli kuin tiedämme, tapahtui 12. toukokuuta 1899 St. Gelensin kemiantehtaassa johtuen siitä, että punaviolettisuola vahingossa tuli liian kuumaksi. Noin 150 tonnia tynnyreihin pakattua valmistettua suolaa oli varastossa vireillä. Jonkin verran tynnyristä tuleva kipinä, joka vieritettiin huoneeseen, jossa suola kiteytyi, putosi kiteytymisastian puurunkoon. Tämä puu, joka oli kyllästetty bertoliittisuolalla, oli erittäin palavaa. Todellakin, puhkesi kauhea tulipalo, joka nousi ylös, ja muutaman minuutin kuluttua rakennuksen katto oli syttynyt liekkeihin. Oli hirvittävä kohtaus: uskomaton lämpö, \u200b\u200bhehkuva rivi riviltä tiiviisti taivutettuja suolatynnyreitä, aiheutti valtavan määrän puhdasta happikaasua, joka erottui kaikkiin suuntiin. Kaikki puiset rakennukset, niin upotettuina puhtaan hapen ilmakehään, palavat kauhealla voimalla, niin että koko rakennus muuttui pian valkoiseksi, palaen häikäisevällä kirkkaudella, kuten sulavassa uunissa. Lopuksi, kun happea ei enää voitu erittyä tynnyreistä, suola räjähti.

Ja mikä räjähdys! .. Kaksi suurta iskua, jotka seurasivat nopeasti peräkkäin, ilmoittivat kaupungille tapahtuneesta onnettomuudesta, ja jättiläispylvään muodossa nousseen mustan savun pommit ilmoittivat räjähdyksen paikan. Koko kasvi murtui. Rakennukset ja varastot tasoitettiin. Suuret liikkuvat nosturit palavat kuin tulitikut. Viereisen kaasusäiliön yläosa revittiin paloiksi ja noin 1/4 miljoonaa kuutiometriä. palavan kaasun jalat lentäivät ilmaan. Lentävät ja palavat kimpput levittivät tulta, joka oli silmiinpistävä näky valtavasta liekkipylväästä, kauhean pauran noustessa 500–600 jalkaa korkeuteen. Isku oli niin kauhea, että maa epäröi kuin maanjäristys. Talot purettiin kuin tuuli; Koko mailin ajan kaikki ikkunat oli murskattu kappaleiksi jättiläisellä ilma-aallalla, kun koko kaupunki oli paniikissa. Juuri asemalle lähestyneen junamatkustajat kokivat kauhean testin: vaikka asema oli kaukana räjähdyspaikasta, autot hyppäsivät paikoilleen ja kaikki ikkunat olivat rikkoutuneet ikään kuin joku tarkoituksella ja välittömästi.

Todennäköisesti noin puoli miljoonaa kuutiometriä. Jalat happikaasua kaadettiin siten heti ilmaan. Tämä katastrofi oli yksinkertainen toisto, vain valtavissa suhteissa, yhdestä seikkailusta, jotka tapahtuvat kenen tahansa kanssa, joka aloittaa käytännössä kemian tutkimuksen, nimittäin hapen valmistuksessa kuumentamalla barlettasuolaa. "

Eikö ole parempi saada happea jollain muulla tavalla, turvallisempaa? Kyllä!

Ja suosittelen, että saat sen kaliumpermanganaatin vaikutuksesta vetyperoksidiin.

Molempia on helppo hankkia mistä tahansa apteekista. Kaada voimakas vetyperoksidiliuos kolviin, jossa on suppilo tai kaksikaulainen injektiopullo, kaada kaliumpermanganaatti samaan pulloon ja kerää happi, joka vapautuu vesisäiliöihin tai pulloihin, jotka on täytetty vedellä ja joiden reikä on tiputettu paineilmahauteeseen (kuva 25), sanalla sanoen, kuinka kerätä vetyä.

Kuva 25. Hapen tuotanto.

Ainoastaan \u200b\u200bpoistamalla astiat kaasusta kylvystä, aseta ne reikään ylöspäin peittämällä huurretulla lasilevyllä, koska happi on vähän ilmaa raskaampaa.

Palamis- ja hengitysprosessit ovat jo pitkään herättäneet tutkijoiden huomion. Kiinan käsikirjoituksista löytyi ensimmäisiä merkkejä siitä, että kaikki ilma, mutta vain sen "aktiivinen" osa tukee palamista. Paljon myöhemmin Leonardo da Vinci (1452-1519) piti ilmaa kahden kaasun seoksena, joista vain yksi kulutetaan palamisen ja hengityksen aikana. Ilman kahden pääkomponentin - typen ja hapen - lopullinen löytö, jotka tekivät aikakauden tieteessä, tapahtui vasta 1800-luvun lopulla. Happi saatiin melkein samanaikaisesti K. Scheelen (1769-70) avulla kalsinoimalla nitraatti (KNO 3, NaNO 3), mangaanidioksidi MnO2 ja muut aineet, ja J. Priestley (1774) kuumentamalla tyreä Pb 3 O 4 ja elohopeaoksidi HgO. Vuonna 1772 D. Rutherford löysi typen. Vuonna 1775 A. Lavoisier, tehdessään ilman kvantitatiivisen analyysin, havaitsi, että se "koostuu kahdesta (kaasusta), joilla on erilainen ja niin sanotusti vastakkainen luonne", ts. Happi ja typpi. Laajojen kokeellisten tutkimusten perusteella Lavoisier selitti palamisen ja hengityksen oikein aineiden ja hapen vuorovaikutusprosesseina. Koska happi on osa happoja, Lavoisier kutsui sitä happeaksi, toisin sanoen "muodostavaksi hapoksi" (kreikasta. Oxys - hapan ja gennao - minä synnytin; tästä syystä venäläinen nimi "happi").

Hapen jakautuminen luonnossa. Happi on yleisin kemiallinen alkuaine maapallolla. Sitoutunut happi on noin 6/7 maapallon vesikuoren massasta - hydrosfääristä (85,82% massasta), melkein puolet litosfääristä (47% massasta) ja vain ilmakehässä, jossa happi on vapaassa tilassa, se ottaa toisen sijan (23). , 15 paino-%) typen jälkeen.

Happi on ensisijaisesti ja sen muodostamien mineraalien lukumäärässä (1364); happea sisältävien mineraalien joukossa silikaatit (maasälvet, kiille ja muut), kvartsit, rautaoksidit, karbonaatit ja sulfaatit ovat pääosin. Elävissä organismeissa keskimäärin noin 70% happea; se on osa tärkeimpiä orgaanisia yhdisteitä (proteiineja, rasvoja, hiilihydraatteja jne.) ja luuston epäorgaanisia yhdisteitä. Vapaan hapen merkitys on erittäin tärkeä biokemiallisissa ja fysiologisissa prosesseissa, etenkin hengityksessä. Joitakin anaerobisia mikro-organismeja lukuun ottamatta kaikki eläimet ja kasvit saavat elämään tarvittavan energian, joka johtuu erilaisten aineiden biologisesta hapettumisesta hapen avulla.

Maan vapaan hapen koko massa on syntynyt ja sitä ylläpidetään maan ja Maailman valtameren vihreiden kasvien elintärkeän toiminnan vuoksi, jotka vapauttavat happea fotosynteesin aikana. Maapallon pinnalla, jossa tapahtuu fotosynteesi ja jossa hallitsee vapaa happi, muodostuu voimakkaasti hapettavia olosuhteita. Päinvastoin, magmassa, samoin kuin pohjaveden syvissä horizonissa, merien ja järvien silikaateissa, suissa, joissa ei ole vapaata happea, muodostuu pelkistävä ympäristö. Redoksiprosessit, joihin liittyy happea, määräävät monien alkuaineiden pitoisuuden ja mineraaliesiintymien muodostumisen - hiilen, öljyn, rikin, rautamalmit, kuparin jne. Ihmisen toiminta tuo mukanaan myös muutokset happisyklissä. Joissakin teollisuusmaissa polttoainetta poltettaessa happea kuluu enemmän kuin kasvit säteilevät fotosynteesin aikana. Polttoaineen polttamiseen kulutetaan maailmassa vuosittain noin 9 10 9 tonnia happea.

Isotoopit, atomi- ja happimolekyylit.  Hapella on kolme stabiilia isotooppiä: 16 O, 17 O ja 18 O, joiden keskimääräinen pitoisuus on 99,759%, 0,037% ja 0,204% Maan happiatomien kokonaismäärästä. Seoksen kevyimmän 16 O-isotoopin ylivoima johtuu tosiasiasta, että 16 O-atomin ydin koostuu 8 protonista ja 8 neutronista. Ja tällaisilla ytimillä, kuten seuraa atomiatumin teoriasta, on erityinen stabiilisuus.

Hapen aseman mukaisesti Mendelejevin elementtien jaksollisessa järjestelmässä happiatomin elektronit sijaitsevat kahdessa kuoressa: 2 sisäpuolella ja 6 ulkopuolella (kokoonpanot 1s 2 2s 2 2p 4). Koska happiatomin ulkokuori ei ole täytetty ja ionisaatiopotentiaali ja elektroniaffiniteetti ovat vastaavasti 13,61 ja 1,46 eV, kemiallisissa yhdisteissä oleva happiatomi hankkii yleensä elektroneja ja sillä on negatiivinen efektiivinen varaus. Päinvastoin, yhdisteet, joissa elektronit irtoavat (tarkemmin sanottuna vedetään pois) happiatomista (kuten esimerkiksi F20, F203), ovat erittäin harvinaisia. Aikaisemmin, perustuen yksinomaan hapen asemaan jaksollisessa järjestelmässä, negatiiviselle varaukselle (-2) annettiin hapen atomi oksideissa ja useimmissa muissa yhdisteissä. Kokeelliset tulokset osoittavat kuitenkin, että O 2– -ionia ei ole olemassa joko vapaassa tilassa tai yhdisteissä ja että happiatomin negatiivinen tehollinen varaus ei milloinkaan ylitä olennaisesti yksikköä.

Tavanomaisissa olosuhteissa happi-molekyyli on diatominen (02); hiljaisessa sähköpurkauksessa muodostuu myös triatominen O 3 -molekyyli - otsoni; korkeissa paineissa O4-molekyylejä löytyi pieninä määrinä. 02: n elektroninen rakenne kiinnostaa suurta teoreettista kiinnostusta. Perustilassa 02-molekyylillä on kaksi paritonta elektronia; "tavallinen" klassinen rakennekaava O \u003d O, jossa on kaksi kaksielektronisidosta, ei sovellu siihen. Kattava selitys tästä tosiasiasta annetaan molekyyliorbitaalien teorian puitteissa. Happimolekyylin (О 2 - е → О 2 +) ionisaatioenergia on 12,2 eV, ja elektroniffiniteetti (О 2 + е → О 2 -) on 0,94 eV. Molekyylihapen dissosiaatio atomeihin normaalilämpötilassa on vähäinen, siitä tulee havaittavissa vain 1500 ° C: ssa; 5000 ° C: ssa happimolekyylit dissosioituvat melkein kokonaan atomiksi.

Hapen fysikaaliset ominaisuudet. Happi on väritön kaasu, joka sakenee -182,9 ° C: n lämpötilassa ja normaalissa paineessa vaaleansiniseksi nesteeksi, joka jähmettyy lämpötilassa -218,7 ° C muodostaen sinisiä kiteitä. Kaasumaisen hapen tiheys (0 ° C: ssa ja normaalipaineessa) on 1,42897 g / l. Hapen kriittinen lämpötila on melko matala (Tkrit \u003d -118,84 ° C), ts. Alhaisempi kuin Cl2: n, CO 2: n, S02: n ja joidenkin muiden kaasujen; T-krit \u003d 4,97 Mn / m 2 (49,71 at). Lämmönjohtavuus (0 ° C: ssa) 23,86 · 10 -3 W / (m · K). Molaarinen lämpökapasiteetti (0 ° C: ssa) j / (mol · K) С p \u003d 28,9, С v \u003d 20,5, С p / С v \u003d 1,403. Kaasumaisen hapen dielektrisyysvakio on 1,000547 (0 ° C), neste 1,491. Viskositeetti 189 mPaise (0 ° C). Happi liukenee veteen heikosti: lämpötilassa 20 ° C ja 1 atm 1 m 3: ssa vettä 0,031 m 3 liukenee ja 0 ° C: ssa - 0,049 m 3 happea. Hyvät kiinteän hapen poistoaineet ovat platinamusta ja aktiivihiili.

Hapen kemialliset ominaisuudet.  Happi muodostaa kemiallisia yhdisteitä kaikkien elementtien kanssa, paitsi kevyet inertit kaasut. Koska happi on aktiivisin ei-metalli (fluorin jälkeen), se on vuorovaikutuksessa useimpien elementtien kanssa suoraan; poikkeus on raskaat inertit kaasut, halogeenit, kulta ja platina; niiden yhdisteet hapen kanssa saadaan epäsuorasti. Lähes kaikki hapen reaktiot muiden aineiden kanssa - hapettumisreaktiot ovat eksotermisiä, ts. Siihen liittyy energian vapautumista. Happi reagoi erittäin hitaasti vedyn kanssa tavallisissa lämpötiloissa, yli 550 ° C, tämä reaktio etenee räjähdyksellä:

2H2 + O2 \u003d 2H20.

Happi reagoi erittäin hitaasti rikin, hiilen, typen ja fosforin kanssa tavanomaisissa olosuhteissa. Lämpötilan noustessa reaktionopeus kasvaa ja kullekin elementille ominaisella tietyllä syttymislämpötilalla palaminen alkaa. N2-molekyylin erityislujuuden takia typen reaktio hapen kanssa on endoterminen ja muuttuu havaittavaksi vain yli 1200 ° C: n lämpötilassa tai sähköpurkautumisen yhteydessä: N 2 + O 2 \u003d 2NO. Happi hapettaa aktiivisesti melkein kaikki metallit, etenkin kevyesti - alkaliset ja maa-alkalimetallit. Metallin ja hapen vuorovaikutuksen aktiivisuus riippuu monista tekijöistä - metallin pinnan tilasta, jauhatusasteesta, epäpuhtauksien läsnäolosta.

Aineen ja hapen vuorovaikutusprosessissa veden rooli on erittäin tärkeä. Esimerkiksi edes aktiivinen metalli, kuten kalium, ei reagoi hapen kanssa, josta puuttuu täysin kosteutta, vaan syttyy happea normaalilämpötilassa jopa vähäpätöisten määrien vesihöyryjen läsnä ollessa. Arvioidaan, että korroosion seurauksena jopa 10% kaikesta tuotetusta metallista häviää vuosittain.

Joidenkin metallien oksidit muodostavat happea lisäämällä peroksidiyhdisteitä, jotka sisältävät vähintään 2 happiatomia sitoutuneina toisiinsa. Joten peroksideihin Na 2 O 2 ja BaO 2 sisältyvät peroksidi-ioni O 2 2 -, superoksidit NaO 2 ja KO 2 - ioni O 2 - ja otsonidit NaO 3, KO 3, RbO 3 ja CsO 3 - ioni O 3 -. Happi on eksotermisesti vuorovaikutuksessa monien monimutkaisten aineiden kanssa. Joten ammoniakki palaa happessa ilman katalyyttejä, reaktio etenee yhtälön mukaan: 4NH 3 + ЗО 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O. Ammoniakin hapetus happella katalyytin läsnä ollessa antaa NO (tätä prosessia käytetään typpihapon saamiseksi). Erityisen tärkeätä on hiilivetyjen (maakaasun, bensiinin, petrolin) palaminen - kodin ja teollisuuden tärkein lämmönlähde, esimerkiksi CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O. Hiilivetyjen vuorovaikutus hapen kanssa on monien tärkeiden tuotantoprosessien perusta - tämä on esimerkiksi ns. metaanikonversio, joka suoritettiin vedyn tuottamiseksi: 2CH4 + O 2 + 2H 2 O \u003d 2CO 2 + 6H 2. Monet orgaaniset yhdisteet (hiilivedyt, joissa on kaksois- tai kolmoissidos, aldehydit, fenolit sekä tärpätti, kuivausöljyt ja muut) lisäävät happea energeettisesti. Ravinteiden hapen hapettuminen soluissa toimii energialähteenä eläville organismeille.

Hapen saaminen.  Hapen tuottamiseksi on 3 päämenetelmää: kemiallinen, elektrolyysi (veden elektrolyysi) ja fysikaalinen (ilman erottaminen).

Kemiallinen menetelmä keksittiin aikaisemmin kuin muut. Happia voidaan saada esimerkiksi KClOz-bertholet-suolasta, joka hajoaa kuumentuessaan vapauttaen O2: n määränä 0,27 m 3 / kg suolaa. Bariumoksidi BaO, kuumennettuna 540 ° C: seen, absorboi ensin happea ilmasta, muodostaen BaO 2-peroksidia, ja myöhemmin kuumennettuaan 870 ° C: seen, BaO 2 hajoaa vapauttaen puhdasta happea. Sitä voidaan saada myös KMnO4: stä, Ca 2 Pb04: stä, K 2 Cr 2 O 7: stä ja muista aineista kuumentamalla ja lisäämällä katalyyttejä. Kemiallinen menetelmä hapen tuottamiseksi on tehoton ja kallis, sillä ei ole teollista arvoa, ja sitä käytetään vain laboratoriokäytännössä.

Elektrolyysimenetelmä koostuu vakiona olevan sähkövirran johtamisesta veden läpi, johon lisätään natriumhydroksidin NaOH-liuosta sen sähkönjohtavuuden lisäämiseksi. Tässä tapauksessa vesi hajoaa happea ja vetyä. Happi kerätään lähellä elektrolysaattorin positiivista elektrodia ja vety kerätään lähellä negatiivista. Tällä tavalla happea tuotetaan sivutuotteena vedyn tuotannossa. 2 m 3 vedyn ja 1 m 3 hapen saamiseksi kulutetaan 12-15 kWh sähköä.

Ilmanerottelu on tärkein tapa saada happea nykyaikaisessa tekniikassa. Ilma on erittäin vaikea erottaa normaalissa kaasumaisessa tilassa, joten ilma nesteytetään ensin ja sitten se jaetaan sen rakenneosiin. Tätä menetelmää hapen tuottamiseksi kutsutaan ilman erottamiseksi syväjäähdytyksellä. Ensin ilma kompressoidaan kompressorin avulla, sitten lämmittimien läpi kulkemisen jälkeen se laajenee laajennuskoneessa tai kaasuventtiilissä, minkä seurauksena se jäähdytetään lämpötilaan 93 K (-180 ° C) ja muuttuu nestemäiseksi ilmaan. Nestemäisen ilman, joka koostuu pääasiassa nestemäisestä typestä ja nestemäisestä hapesta, erottelu perustuu edelleen sen komponenttien kiehumislämpötilaeroon [T paali O 2 90,18 K (-182,9 ° C), t paali N 2 77,36 K (- 195,8 ° C)]. Nestemäisen ilman asteittaisen haihtumisen aikana ensin haihdutetaan ensisijaisesti typpeä, ja jäljelle jäävä neste rikastetaan yhä enemmän happeella. Toistamalla tämä prosessi monta kertaa ilmanerotuskolonnien tislauslevyillä, saadaan vaaditun puhtauden (pitoisuuden) nestemäinen happi. Neuvostoliitto tuottaa pieniä (useita litroja) ja maailman suurimpia hapen ja ilman erotuslaitoksia (hapen määrä 35 000 m 3 / h). Nämä yksiköt tuottavat teknistä happea, jonka pitoisuus on 95-98,5%, teknistä - pitoisuudella 99,2-99,9% ja puhtaampaa, lääketieteellistä happea, annostelevia tuotteita nestemäisessä ja kaasumaisessa muodossa. Sähköenergian kulutus on 0,41 - 1,6 kW · h / m 3.

Happi voidaan saada myös erottamalla ilma menetelmällä selektiivinen tunkeutuminen (diffuusio) membraaniseinien läpi. Korkean paineen alainen ilma johdetaan fluoroplastisten, lasisten tai muovisten väliseinien läpi, joiden rakennehila kykenee kuljettamaan joidenkin komponenttien molekyylejä ja vangitsemaan toiset.

Happikaasua varastoidaan ja kuljetetaan terässylintereissä ja vastaanottimissa paineessa 15 ja 42 Mn / m 2 (vastaavasti 150 ja 420 bar tai 150 ja 420 atm), nestemäistä happea Dewar-metallisissa metallisäiliöissä tai erityisissä säiliöissä. Erityisiä putkistoja käytetään myös nestemäisen ja kaasumaisen hapen kuljettamiseen. Happisylinterit ovat sinisiä ja niissä on musta “happea”.

Hapen käyttö.  Teknistä happea käytetään metallien kaasuliekin prosessoinnissa, hitsauksessa, hapen leikkaamisessa, pinnan karkaisussa, metalloinnissa ja muissa, samoin kuin ilmailussa, sukellusveneissä jne. Teknologista happea käytetään kemianteollisuudessa keinotekoisten nestemäisten polttoaineiden, voiteluöljyjen, typpi- ja rikkihappojen, metanolin, ammoniakin ja ammoniakin lannoitteiden, metalliperoksidien ja muiden kemiallisten tuotteiden tuotantoon. Nestemäistä happea käytetään räjäytystoimenpiteissä, suihkumoottoreissa ja laboratoriokäytössä kylmäaineena.

Sylinterien suljettua puhdasta happea käytetään hengittämiseen suurilla korkeuksilla, avaruuslentojen aikana, sukelluksen aikana ja muilla.Lääketieteessä happea annetaan vakavasti sairaiden potilaiden hengittämistä varten, sitä käytetään hapen, veden ja ilman (happi teltoissa) kylpyammeiden valmistukseen, lihaksensisäisiin injektioihin jne. . n.

Happia metallurgiassa käytetään laajasti monien pyrometallurgisten prosessien tehostamiseen. Metallurgiayksiköihin tulevan ilman täydellinen tai osittainen korvaaminen hapella on muuttanut prosessien kemiaa, niiden lämpöteknisiä parametreja sekä teknisiä ja taloudellisia indikaattoreita. Happipuhallus mahdollisti lämpöhäviön vähentämisen savukaasuilla, joista merkittävä osa oli ilmaa puhalluksen aikana. Ottamatta merkittävää osaa kemiallisiin prosesseihin, typpi hidasti reaktioiden kulkua vähentäen redox-ympäristön aktiivisten reagenssien pitoisuutta. Happipuhdistuksella polttoaineenkulutus vähenee, metallien laatu paranee, metallurgisissa yksiköissä voidaan saada uudentyyppisiä tuotteita (esimerkiksi tälle prosessille epätavallisen koostumuksen kuona ja kaasu, jolla on erityisiä teknisiä sovelluksia) jne.

Ensimmäiset kokeet hapella rikastetun masuunin käytöstä masuunituotannossa harkkoraudan ja ferromangaanin sulattamiseksi tehtiin samanaikaisesti Neuvostoliitossa ja Saksassa vuosina 1932-33. Masuunin lisääntyneeseen happipitoisuuteen liittyy viimeksi mainitun kulutuksen suuri vähentyminen, kun taas masuunikaasun hiilimonoksidipitoisuus kasvaa ja sen palamislämpö kasvaa. Räjähdyksen lisääminen hapella voi lisätä masuunin tuottavuutta, ja yhdessä uuniin toimitettavien kaasumaisten ja nestemäisten polttoaineiden kanssa se vähentää koksin kulutusta. Tässä tapauksessa jokaisessa räjähdyksessä olevassa happea koskevassa lisäprosentissa tuottavuus kasvaa noin 2,5% ja koksin kulutus vähenee 1%.

Neuvostoliiton avoimen tulisijatuotannon happea käytettiin ensin polttoaineen palamisen tehostamiseen (teollisessa mittakaavassa happea käytettiin ensin tähän tarkoitukseen Sirppi-, vasara- ja Krasnoe Sormovo -tehtailla vuosina 1932–33). Vuonna 1933 hapea ruiskutettiin suoraan nestehauteeseen epäpuhtauksien hapettamiseksi puhdistusjakson aikana. Kun sulahuuhteluintensiteetti kasvaa 1 m 3 / t 1 tunnissa, uunin tuottavuus kasvaa 5–10%, polttoaineen kulutus laskee 4–5%. Puhdistuksen aikana metallihäviöt kuitenkin kasvavat. Kun hapenkulutus on jopa 10 m 3 / t 1 tunnissa, teräksen saanto vähenee hieman (jopa 1%). Avotakan tuotannossa happi on yleistymässä. Joten jos vuonna 1965 hapen käytöllä avotulisuuneissa sulatettiin 52,1% teräksestä, vuonna 1970 jo 71%.

Kokeet hapen käytöstä teräsuunissa Neuvostoliitossa aloitettiin vuonna 1946 Elektrostalin tehtaalla. Happipuhalluksen käyttöönotto antoi mahdolliseksi lisätä uunien tuottavuutta 25-30%, vähentää ominaisenergiankulutusta 20-30%, parantaa teräksen laatua, vähentää elektrodien ja joidenkin niukkojen seostavien lisäaineiden kulutusta. Erityisen tehokas oli hapen toimittaminen sähköuuniin tuotettaessa vähähiilisiä ruostumattomia teräksiä, joiden sulaminen on erittäin vaikeaa elektrodien hiilevän vaikutuksen vuoksi. Neuvostoliitossa hapen käytöllä tuotetun sähköteräksen osuus kasvoi jatkuvasti ja oli vuonna 1970 74,6% teräksen kokonaistuotannosta.

Kupolisulatuksessa hapella rikastettua puhallusta käytetään pääasiassa valuraudan voimakkaaseen ylikuumenemiseen, mikä on välttämätöntä korkealaatuisten, etenkin korkeametalliseosvalujen (piidioksidi, kromi jne.) Valmistuksessa. Riippuen siitä, kuinka paljon kuplan räjähdyshappia on rikastunut happelillä, polttoaineenkulutus vähenee 30-50%, metallin rikkipitoisuus vähenee 30–40%, kupolin tuottavuus kasvaa 80–100% ja siitä valmistetun valuraudan lämpötila nousee .

Muiden kuin rautametallien happi jakautui hiukan myöhemmin kuin rautametallien. Happirikastettua puhallusta käytetään mattojen muuntamiseen, kuonan tislausprosesseihin, Waelzzentzin sintraamiseen ja kuparirikasteiden heijastavaan sulattamiseen. Lyijyn, kuparin ja nikkelin tuotannossa happea räjäyttämällä voimistettiin kaivosten sulatusprosesseja, annettiin vähentää koksin kulutusta 10-20%, lisätä sulaa 15-20% ja vähentää vuotojen lukumäärää joissakin tapauksissa 2-3 kertaa. Ilmapuhalluksen happipitoisuus jopa 30% sinkkisulfidikonsentraattien paahtamisen aikana lisäsi prosessin tuottavuutta 70% ja vähensi pakokaasujen määrää 30%.

Sivu 1

Hapen palamista vedyssä pitkään ei tule osoittaa.

Kokemukset hapen polttamisesta palavassa kaasussa voidaan tehdä kuten Thomsen. Kaksi lasiputkea, joissa on platinavihjeet, työnnetään korkkiin, jossa on kaksi reikää 1-1 / 2 cm: n päässä toisistaan; yksi putki on kytketty happea sisältävään bensiinimittariin ja toinen vetyällä täytettyyn kaasumittariin. Avaa (hieman) kaasumittarien hanat, sytyttä vety ja aseta korkki alhaalta tavalliseen putken sylinteriin, kaventuen ylhäällä. Vety palaa edelleen sylinterin sisällä happea virtaamaan sisään. Jos sitten hapen virtaus vähenee vähitellen, niin pian tulee hetki, jolloin riittämättömän happeavaraston vuoksi vedyn liekki kasvaa tilavuudeltaan, katoaa hetkeksi ja ilmestyy sitten happea johtavaan putkeen. Jos hapen virtausta lisätään jälleen, liekki näkyy jälleen vetyä johtavassa putkessa. Hapen sijasta voit ottaa ilmaa ja vedyn sijasta tavallista kevyttä kaasua ja nähdä kuinka ilma syttyy kevyen kaasun ilmakehässä. Sitten on helppo varmistaa, että koko sylinteri on täytetty palavalla kaasulla, koska se voi syttyä ylhäältä.

Tutkiessaan hapen ja vedyn polttoprosessia, Humboldt koostui seuraavista: Mikä on tarkka suhde, jossa nämä kaksi kaasua yhdistyvät veden muodostamiseksi. Muuttaen hapen ja vedyn osuuksia, he havaitsivat, että huomattavan määrän vedyn kanssa joko palaminen oli epätäydellistä tai palamista ei havaittu ollenkaan.

Tässä tapauksessa hapen palamiseen syötetty ilma ei riitä lämmön kehittymiseen, jota tarvitaan seoksen vierekkäisten kerrosten kuumentamiseksi (lämpöhäviön takia) syttymislämpötilaan.

Todettiin, että palamiseen käytetyn hapen (ilman) määrä on suoraan verrannollinen kuivan polttoaineen täydellisen palamisen aikana vapautuvan lämmön määrään.

Koksilajien palamisen kineettisen alueen polttovyöhykkeelle syöttämän hapen määrä on erittäin korkea ja ylittää merkittävästi sen käytön nopeuden reaktiossa. Palamistuotteet poistuvat myös suurella nopeudella katalyytin huokosten kautta. Siksi kokonaisprosessin nopeus määräytyy koksin hapettumisnopeuden mukaan. Palamisprosessin intensiteetti on sama katalyytin rakeiden koko tilavuudessa. Happipitoisuus kaasuvirrassa, hiukkasten ulkopinnalla ja missä tahansa kohdassa katalyyttirakeiden sisällä, on melkein sama. Tässä suhteessa koksin saostuminen tapahtuu katalyyttihiukkasten koko tilavuudessa samalla nopeudella.

Yksi kysymyksistä, jotka Humboldt ja Gay-Lussac itselleen esittivät tutkiessaan hapen ja vedyn palamista, olivat seuraavat: Mikä on tarkka suhde, jossa nämä kaksi kaasua yhdistyvät veden muodostamiseksi. Vaihdamalla hapen ja vedyn välisiä osuuksia kokeilijat havaitsivat, että vedyn ollessa huomattava ylimäärä joko palamista oli epätäydellistä tai palamista ei havaittu ollenkaan. Ottaen huomioon, että hapen epäpuhtaudet saattavat olla 0,4%, tutkijat päättelivät, että 100 tilavuusosaa happea yhdistyy 199 89 tilavuusosaan vetyä tai pyöristettynä 200 tilavuusosaa vetyä tarvitaan 100 tilavuuden happea kyllästämiseen.

Happikaarileikkaus käyttää sekä hitsauskaarin lämpöä metallin lämmittämiseen että hapen palamisen tuottamaa lämpöä.

Kun poltetaan kiinteitä esineitä ilman huonon läpäisevyyden (diffuusion) vuoksi vaahdon läpi, pääsy hapen palamispaikkaan lakkaa ja palo sammuu. Pieni lämmönsiirto vaahdon läpi hidastaa sen tuhoutumista lämmön vaikutuksesta ja varmistaa sen pitkäaikaisen vakauden palovyöhykkeellä.

Kuitenkin poltettaessa monentyyppisiä polttoaineita, erityisesti kaasumaisia \u200b\u200bja nestemäisiä, kuivapolttoaineiden tilavuus on hyvin erilainen kuin hapenpolttoon käytetty tilavuus.

Polttoaineen täydellisen palamisen tuotteet ovat kaasuseos, joka koostuu hiilidioksidista, rikkidioksidista, vesihöyrystä, samoin kuin palamisreaktioissa käyttämättömästä hapesta ja typestä.