Назначение и область применения ксенона и его характеристика

Промышленное применение газообразного азота обусловлены его инертными свойствами. Газообразный азот пожаро- и взрывобезопасен, препятствует окислению, гниению. В нефтехимии азот применяется для продувки резервуаров и трубопроводов, проверки работы трубопроводов под давлением, увеличения выработки месторождений. В горнодобывающем деле азот может использоваться для создания в шахтах взрывобезопасной среды, для распирания пластов породы. В производстве электроники азот применяется для продувки областей, не допускающих наличия окисляющего кислорода.

Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных соединений, содержащих азот, таких, как аммиак, азотные удобрения, взрывчатые вещества и красители.

 Большие количества азота  используются в коксовом производстве («сухое тушение кокса») при выгрузке  кокса из коксовых батарей, а  также для «передавливания» топлива  в ракетах из баков в насосы или двигатели.

В пищевой промышленности азот зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941, как газовая среда для упаковки и хранения, хладагент. Газообразным азотом заполняют камеры шин шасси летательных аппаратов. Кроме того, в последнее время заполнение шин азотом стало популярно и среди автолюбителей.

Жидкий азот применяется при разливе масел и негазированных напитков для создания избыточного давления и инертной среды в мягкой таре, как хладагент и для криотерапии. Также жидкий азот применяется для тушения пожаров.  Испаряясь, азот вытесняет кислород, необходимый для горения, и пожар прекращается.

Аргон. Простое вещество аргон —  инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Температура кипения (при нормальном давлении) −185,9 °C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше, чем у азота). В 100 мл воды при 20 °C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде. Плотность при нормальных условиях составляет 1,7839 кг/м3.

Аргон как побочный продукт, в рамках производства ксенона из атмосферного воздуха, собирают в баллоны серого цвета с зеленой надписью «Аргон». В дальнейшем аргон может применяться в следующих областях:

• в аргоновых лазерах;
• в лампах накаливания и при заполнении внутреннего пространства стеклопакетов;
• в качестве защитной среды при сварке (дуговой, лазерной, контактной и т. п.) как металлов (например, титана), так и неметаллов;
• в качестве плазмаобразователя в плазматронах при сварке и резке;
• в пищевой промышленности аргон зарегистрирован в качестве пищевой добавки E938, в качестве пропеллента и упаковочного газа;
• в качестве огнетушащего вещества в газовых установках пожаротушения;
• в медицине во время операций для очистки воздуха и разрезов, так как аргон почти не образует химических соединений;
• в качестве составной части атмосферы эксперимента Марс-500, с целью снижения уровня кислорода для предотвращения пожара на борту космического корабля при путешествии на Марс;
• из-за низкой теплопроводности аргон применяется в дайвинге для поддува сухих гидрокостюмов.

Криптон. Инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха, в 3 раза тяжелее воздуха.

Получение криптона из воздуха энергоёмко, так, для получения единицы объёма криптона ректификацией ожиженного воздуха, нужно переработать более миллиона единиц объёмов воздуха. Поэтому криптон довольно дорогой газ, но так как он находит применение в промышленности, то получение его в качестве побочного продукта выгодно с экономической точки зрения. Чистый криптон закачивают в баллоны оранжевого цвета, на которых черной краской нанесена полоса и надпись – «Чистый криптон». Технический криптон хранят в баллонах черного цвета, на них наносят желтой краской полосу и надпись «Криптон».

Криптон может использоваться:

• Производство сверхмощных эксимерных лазеров (Kr-F).
• В энергосберегающих лампочках. Он помогает лампам меньше отдавать тепла и больше светить.
• В качестве окислителей ракетного топлива и в качестве компонента для накачки боевых лазеров.
• Используется в качестве заполнения пространства между стёклами в стеклопакете для придания стеклопакету повышенных теплофизических (он обладает пониженной теплопроводностью) и звукоизоляционных свойств.

Неон.  Простое вещество неон — инертный одноатомный газ без цвета и запаха. 

В газоразрядной лампе неон светится ярко-красным светом, так как самые яркие его линии лежат в красной части спектра.

Получив неон в качестве побочного продукта, его собирают в стальные баллоны или же, в последнее время неон хранят в баллонах низкого давления наподобие бытовых аэрозольных упаковок или в стеклянных колбах с разбиваемым клапаном.

Неоном наполняют газоразрядные лампы, сигнальные лампы в радиотехнической аппаратуре, фотоэлементы, выпрямители. Смесь неона и гелия используют как рабочую среду в газовых лазерах (гелий-неоновый лазер).

Трубки, заполненные смесью неона и азота, при пропускании через них электрического разряда дают красно-оранжевое свечение, в связи с чем они широко используются в рекламе. Неоновые лампы используют для сигнальных целей на маяках и аэродромах, так как их красный цвет очень слабо рассеивается туманом и мглой.

Гелий. Инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха, не токсичен. Является вторым по лёгкости  химическим веществом.

При пропускании тока через заполненную гелием трубку наблюдаются разряды различных цветов, зависящих главным образом от давления газа в трубке. Обычно видимый свет спектра гелия имеет жёлтую окраску. По мере уменьшения давления происходит смена цветов — розового, оранжевого, жёлтого, ярко-жёлтого, жёлто-зелёного и зелёного.

Гелий широко применяется в промышленности и в народном хозяйстве, поэтому с экономической точки зрения, получив его в качестве побочного продукта, выгодно собирать в баллоны для продажи. Для транспортировки газообразного гелия используются стальные баллоны коричневого цвета с надписью белого цвет «Гелий», помещаемые в специализированные контейнеры. Возможные области применения гелия:

• В металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов.
• В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939, в качестве пропеллента и упаковочного газа.
• Используется в качестве хладагента для получения сверхнизких температур.
• Для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли и аэростаты) — при незначительной по сравнению с водородом потере в подъемной силе гелий в силу негорючести абсолютно безопасен.
• В дыхательных смесях для глубоководного погружения, для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов, для заполнения газоразрядных трубок.
• В качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов, в качестве носителя в газовой хроматографии, для поиска утечек в трубопроводах и котлах.
• Как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах.
• В геологии — как индикатор. При помощи гелиевой съёмки можно определять на поверхности Земли расположение глубинных разломов.

Углеводороды. Основные углеводороды, получаемые при производстве ксенона из воздуха – ацетилен и метан.

Метан - простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха, малорастворим в воде, легче воздуха.  Накапливаясь в закрытом помещении взрывоопасен.

Получая метан в качестве побочного продукта, его можно подвергнуть очистке и собрать в баллоны. Баллоны для метана имеют красный цвет с белой надписью «Метан». В таком виде метан может храниться и подвергаться транспортировке.

Области применения метана:

• получение синтетического каучука;
• горючее для двигателей внутреннего сгорания;
• получение синтетического бензина;
• получение растворителей (галогенопроизводные метана);
• применение при резке и сварке металлов;
• топливо;
• получение типографской краски (сажа);
• получение резины (сажа);
• при использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно меркаптаны) со специфическим «запахом газа».

Ацетилен — бесцветный газ (при нормальных условиях), малорастворим в воде, легче воздуха. Температура кипения −83,8 °C. При сжатии разлагается со взрывом, хранят в баллонах, заполненных кизельгуром или активированным углем, пропитанным ацетоном, в котором ацетилен растворяется под давлением в больших количествах. Баллоны для ацетилена имеют строго белую окраску, надпись «Ацетилен» наносится контрастной краской красного цвета. Взрывоопасный. Нельзя выпускать на открытый воздух.

Получая ацетилен в качестве побочного продукта, его собирают в  в баллоны. В дальнейшем этот углеводород можно использовать:

• для сварки и резки металлов;
• как источник очень яркого, белого света в автономных светильниках, где он получается реакцией карбида кальция и воды;
• в производстве взрывчатых веществ;
• для получения уксусной кислоты, этилового спирта, растворителей, пластических масс, каучука, ароматических углеводородов;
• для получения технического углерода;
• в атомно-абсорбционной спектрофотометрии при пламенной атомизации;
• в ракетных двигателях(вместе с аммиаком).

Углекислый газ — бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом, тяжелее воздуха, Мало растворим в воде (1 объем углекислого газа в одном объеме воды при 15 °С). Плотность при нормальных условиях - 1,97 кг/м³. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное, температура сублимации -78 °С.  Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом, он образуется при сильном охлаждении. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения. 

Углекислый газ имеет довольно большое применение, поэтому его  выгодно подвергать ожижению (в жидком виде углекислый газ называется углекислотой) и собирать в баллоны для хранения и дальнейшего использования.

Сферы применения углекислого газа и углекислоты:

• В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель (обозначается на упаковке кодом - Е290).
• Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения, в огнетушителях и для производства газированной воды и лимонада.
• Углекислый газ используется в качестве защитной среды при сварке проволокой.
• Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании, а также для накачивания шин/камер велосипедных колес.
• Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле.

 

 Список использованной литературы и источников. 

1. Александров И.А. Ректификационные и адсорбционные аппараты. Изд. Химия, 1971, С. 296.
2. Вольфокович С.И. Общая химическая технология. Том 1. М.: Высш. шк., 1953, С. 632.
3. Глизманенко Д.Л. Получение кислорода. Изд. 5-е, Москва, 1972, С. 752.
4. Головко Г.А. Установки для производства инертных газов. Л.: «Машиностроение» (Ленингр. отделение), 1974, С. 384.
5. Горохов В.С. Аппараты установок для разделения воздуха. Л.: «Машиностроение», 1965, С. 236.
6. Епифанова В.И. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Том 2. Изд. Машиностроение, 1973, С. 567.
7. Фастовский В.Г., Ровинский А.Е., Петровский Ю.В. Инертные газы.  Изд. 2-е, Атомиздат, 1972, С. 352.
8. Финкельштейн Д.И. Инертные газы. Изд. 2-е., М.: Наука, 1979, С. 200.
9. http://forexaw.com/TERMs/Nature/l760_%D0%92%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D1%83%D1%85_%D0%90ir
10. http://www.bigpi.biysk.ru/encicl/articles/11/1001152/1001152F.htm
11. http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_666.html
12. http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=7767
13. http://www.niikm.ru/articles/element_articles/xenon/
14. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%81%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%BD
15. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D1%83%D1%85