Ինչպես է թթվածինը ստանում արդյունաբերության մեջ: Հայտնաբերման պատմություն Թթվածնի բանաձևի արդյունաբերական արտադրություն

Բարև ձեզ.. Այսօր ես ձեզ կպատմեմ թթվածնի և այն ստանալու մասին: Հիշեցնեմ, որ եթե հարցեր ունեք ինձ հետ, կարող եք դրանք գրել հոդվածի մեկնաբանություններում։ Եթե ​​քիմիայի մեջ որևէ օգնության կարիք ունեք, . Ես ուրախ կլինեմ օգնել ձեզ:

Բնության մեջ թթվածինը բաշխված է 16 O, 17 O, 18 O իզոտոպների տեսքով, որոնք Երկրի վրա ունեն հետևյալ տոկոսները՝ համապատասխանաբար 99,76%, 0,048%, 0,192%.

Ազատ վիճակում թթվածինը գոյություն ունի երեքի տեսքով ալոտրոպիկ փոփոխություններ ատոմային թթվածին - O o, երկթթվածին - O 2 և օզոն - O 3: Ավելին, ատոմային թթվածին կարելի է ստանալ հետևյալ կերպ.

KClO 3 = KCl + 3O 0

KNO 3 = KNO 2 + O 0

Թթվածինը կազմում է ավելի քան 1400 տարբեր հանքանյութերի և օրգանական նյութերի մի մասը, որի պարունակությունը կազմում է 21%: Իսկ մարդու օրգանիզմը պարունակում է մինչեւ 65% թթվածին։ Թթվածինը անգույն և անհոտ գազ է, որը փոքր-ինչ լուծելի է ջրում (3 ծավալ թթվածինը լուծվում է 100 ծավալ ջրի մեջ 20 o C ջերմաստիճանում)։

Լաբորատորիայում թթվածինը ստացվում է որոշ նյութերի չափավոր տաքացմամբ.

1) Մանգանի միացությունները (+7) և (+4) քայքայելիս.

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
պերմանգանատ մանգանատ
կալիում կալիում

2MnO 2 → 2MnO + O 2

2) Պերքլորատները քայքայելիս.

2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
պերքլորատ
կալիում

3) բերթոլետի աղի (կալիումի քլորատ) տարրալուծման ժամանակ..
Այս դեպքում ձևավորվում է ատոմային թթվածին.

2KClO 3 → 2 KCl + 6O 0
քլորատ
կալիում

4) լույսի ներքո հիպոքլորաթթվի աղերի տարրալուծման ժամանակ- հիպոքլորիտներ.

2NaClO → 2NaCl + O 2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) Նիտրատները տաքացնելիս.
Այս դեպքում առաջանում է ատոմային թթվածին։ Կախված նիտրատ մետաղի ակտիվության շարքի դիրքից, ձևավորվում են տարբեր ռեակցիաների արտադրանքներ.

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2

6) պերօքսիդների տարրալուծման ժամանակ.

2H 2 O 2 ↔ 2H 2 O + O 2

7) ոչ ակտիվ մետաղների օքսիդները տաքացնելիս.

2Аg 2 O ↔ 4Аg + O 2

Այս գործընթացը արդիական է առօրյա կյանքում։ Բանն այն է, որ պղնձից կամ արծաթից պատրաստված սպասքները, ունենալով օքսիդ թաղանթի բնական շերտ, տաքացնելիս ակտիվ թթվածին են կազմում, ինչը հակաբակտերիալ ազդեցություն է։ Ոչ ակտիվ մետաղների, հատկապես նիտրատների աղերի լուծարումը նույնպես հանգեցնում է թթվածնի առաջացմանը։ Օրինակ, արծաթի նիտրատի լուծարման ընդհանուր գործընթացը կարող է ներկայացվել փուլերով.

AgNO 3 + H 2 O → AgOH + HNO 3

2AgOH → Ag 2 O + O 2

2Ag 2 O → 4Ag + O 2

կամ ամփոփ ձևով.

4AgNO 3 + 2H 2 O → 4Ag + 4HNO 3 + 7O 2

8) Ամենաբարձր օքսիդացման աստիճանի քրոմի աղերը տաքացնելիս.

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
երկքրոմատ քրոմատ
կալիում կալիում

Արդյունաբերության մեջ թթվածինը ստացվում է.

1) ջրի էլեկտրոլիտիկ տարրալուծում.

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2) Ածխածնի երկօքսիդի փոխազդեցությունը պերօքսիդների հետ.

CO 2 + K 2 O 2 → K 2 CO 3 + O 2

Այս մեթոդը անփոխարինելի տեխնիկական լուծում է մեկուսացված համակարգերում՝ սուզանավերում, ականներում, տիեզերանավերում շնչառության խնդրի համար։

3) Երբ օզոնը փոխազդում է նվազեցնող նյութերի հետ.

O 3 + 2KJ + H 2 O → J 2 + 2KOH + O 2

Առանձնահատուկ նշանակություն ունի ֆոտոսինթեզի գործընթացում թթվածնի արտադրությունը։առաջացող բույսերում: Երկրի վրա ամբողջ կյանքը հիմնովին կախված է այս գործընթացից: Ֆոտոսինթեզը բազմաստիճան բարդ գործընթաց է: Լույսը տալիս է դրա սկիզբը: Ֆոտոսինթեզն ինքնին բաղկացած է երկու փուլից՝ լույս և մութ: Լույսի փուլում բույսերի տերևներում պարունակվող քլորոֆիլային պիգմենտը ձևավորում է այսպես կոչված «լույս կլանող» համալիր, որը վերցնում է էլեկտրոնները ջրից և դրանով իսկ բաժանում ջրածնի իոնների և թթվածնի.

2H 2 O = 4e + 4H + O 2

Կուտակված պրոտոնները նպաստում են ATP-ի սինթեզին.

ADP + P = ATP

Մութ փուլում ածխաթթու գազը և ջուրը վերածվում են գլյուկոզայի: Եվ թթվածինը թողարկվում է որպես կողմնակի արտադրանք.

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2

blog.site-ը, նյութն ամբողջությամբ կամ մասնակի պատճենելիս պարտադիր է սկզբնաղբյուրի հղումը:

Թթվածինը (O 2) քիմիապես ակտիվ գազ է՝ առանց գույնի, համի կամ հոտի։

Թթվածին ստանալու ամենահեշտ ձևը օդից է, քանի որ օդը միացություն չէ, և օդը նրա տարրերի բաժանելը այնքան էլ դժվար չէ:

Օդից թթվածին ստանալու հիմնական արդյունաբերական մեթոդը կրիոգեն շտկումն է, երբ հեղուկ օդը թորման սյուներում բաժանվում է բաղադրիչների այնպես, ինչպես, օրինակ, նավթը բաժանվում է: Սակայն մթնոլորտային օդը հեղուկի վերածելու համար այն պետք է սառեցնել մինչև մինուս 196°C: Դա անելու համար վերջինս պետք է սեղմել, ապա թույլ տալ ընդլայնվել և միևնույն ժամանակ ստիպել արտադրել մեխանիկական աշխատանք: Այնուհետեւ, ֆիզիկայի օրենքներին համապատասխան, օդը պետք է սառչի։ Մեքենաները, որոնցում դա տեղի է ունենում, կոչվում են ընդլայնիչներ: Ժամանակակից կրիոգեն կայանքները օդի տարանջատման համար, որոնցում ցուրտը ստացվում է տուրբոէքսպանդերների միջոցով, ապահովում են արդյունաբերության, հիմնականում մետաղագործության և քիմիայի, հարյուր հազարավոր խորանարդ մետր թթվածնային գազ:

Արդյունաբերության մեջ հաջողությամբ օգտագործվում են նաև օդի բաժանման ագրեգատները, որոնք հիմնված են մեմբրանի կամ կլանման տեխնոլոգիայի վրա:

Թթվածնի կիրառումը արդյունաբերության և բժշկության մեջ

Չորս «քալկոգեն» տարրերը (այսինքն՝ «պղինձ ծնելը») գլխավորում են պարբերական համակարգի VI խմբի հիմնական ենթախումբը (ըստ նոր դասակարգման՝ 16-րդ խումբ): Բացի ծծմբից, թելուրից և սելենից, դրանք ներառում են նաև թթվածին: Եկեք մանրամասն քննարկենք Երկրի վրա ամենատարածված այս տարրի հատկությունները, ինչպես նաև թթվածնի օգտագործումն ու արտադրությունը:

Տարրերի տարածվածությունը

Կապված ձևով թթվածինը ներառված է ջրի քիմիական կազմի մեջ՝ դրա տոկոսը կազմում է մոտ 89%, ինչպես նաև բոլոր կենդանի էակների՝ բույսերի և կենդանիների բջիջների կազմի մեջ։

Օդում թթվածինը ազատ վիճակում է O2-ի տեսքով՝ զբաղեցնում է նրա բաղադրության հինգերորդ մասը, իսկ օզոնի տեսքով՝ O3։

Ֆիզիկական հատկություններ

Թթվածին O2-ը գազ է, որն անգույն է, անհամ և հոտ: Մի փոքր լուծելի է ջրի մեջ: Եռման կետը Ցելսիուսի զրոյից ցածր է 183 աստիճան: Հեղուկ ձևով թթվածինը կապույտ է, իսկ պինդ ձևով՝ կապույտ բյուրեղներ։ Թթվածնի բյուրեղների հալման կետը Ցելսիուսի զրոյից ցածր է 218,7 աստիճան:

Քիմիական հատկություններ

Տաքանալիս այս տարրը փոխազդում է բազմաթիվ պարզ նյութերի հետ՝ ինչպես մետաղների, այնպես էլ ոչ մետաղների հետ՝ առաջացնելով այսպես կոչված օքսիդներ՝ տարրերի միացություններ թթվածնով։ որի տարրերը մտնում են թթվածնի հետ, կոչվում է օքսիդացում:

Օրինակ,

4Na + O2= 2Na2O

2. Ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծման միջոցով, երբ այն տաքացվում է մանգանի օքսիդի առկայությամբ, որը հանդես է գալիս որպես կատալիզատոր:

3. Կալիումի պերմանգանատի տարրալուծման միջոցով:

Արդյունաբերությունում թթվածինը արտադրվում է հետևյալ կերպ.

1. Տեխնիկական նպատակներով թթվածինը ստացվում է օդից, որում նրա սովորական պարունակությունը կազմում է մոտ 20%, այսինքն. հինգերորդ մասը. Դրա համար նախ այրվում է օդը՝ առաջացնելով մոտ 54% հեղուկ թթվածին, 44% հեղուկ ազոտ և 2% հեղուկ արգոն պարունակող խառնուրդ։ Այդ գազերն այնուհետև բաժանվում են թորման գործընթացի միջոցով՝ օգտագործելով հեղուկ թթվածնի և հեղուկ ազոտի եռման կետերի համեմատաբար փոքր միջակայքը՝ համապատասխանաբար մինուս 183 և մինուս 198,5 աստիճան: Պարզվում է, որ ազոտը ավելի շուտ է գոլորշիանում, քան թթվածինը։

Ժամանակակից սարքավորումներն ապահովում են մաքրության ցանկացած աստիճանի թթվածնի արտադրություն։ Ազոտը, որը ստացվում է տարանջատման ժամանակ, օգտագործվում է որպես հումք նրա ածանցյալների սինթեզում։

2. Նաեւ շատ մաքուր թթվածին է արտադրում։ Այս մեթոդը լայն տարածում է գտել հարուստ ռեսուրսներով և էժան էլեկտրաէներգիա ունեցող երկրներում։

Թթվածնի կիրառում

Թթվածինը մեր ողջ մոլորակի կյանքի ամենակարեւոր տարրն է: Այս գազը, որը պարունակվում է մթնոլորտում, այդ գործընթացում սպառվում է կենդանիների և մարդկանց կողմից։

Թթվածին ստանալը շատ կարևոր է մարդու գործունեության այնպիսի ոլորտների համար, ինչպիսիք են բժշկությունը, մետաղների եռակցումն ու կտրումը, պայթեցումը, ավիացիան (մարդու շնչառության և շարժիչի շահագործման համար) և մետալուրգիան:

Մարդու տնտեսական գործունեության գործընթացում թթվածինը սպառվում է մեծ քանակությամբ, օրինակ՝ վառելիքի տարբեր տեսակներ այրելիս՝ բնական գազ, մեթան, ածուխ, փայտ։ Այս բոլոր գործընթացներում այն ​​ձևավորվում է, միաժամանակ, բնությունը նախատեսել է ֆոտոսինթեզի միջոցով այս միացության բնական կապի գործընթացը, որը տեղի է ունենում կանաչ բույսերում արևի լույսի ազդեցության տակ։ Այս գործընթացի արդյունքում ձևավորվում է գլյուկոզա, որն այնուհետև բույսն օգտագործում է իր հյուսվածքները կառուցելու համար:

Թթվածինը մարդկության կողմից ամենաշատ օգտագործվող գազերից մեկն է, այն լայնորեն կիրառվում է մեր կյանքի գրեթե բոլոր ոլորտներում: Մետաղագործություն, քիմիական արդյունաբերություն, բժշկություն, ժողովրդական տնտեսություն, ավիացիա. սա ընդամենը այն ոլորտների կարճ ցուցակն է, որտեղ հնարավոր չէ խուսափել այս նյութից:

Թթվածինը արտադրվում է երկու տեխնոլոգիաների համաձայն՝ լաբորատոր և արդյունաբերական։ Անգույն գազի արտադրության առաջին մեթոդները հիմնված էին քիմիական ռեակցիաների վրա։ Թթվածինն առաջանում է կատալիզատորի առկայության դեպքում կալիումի պերմանգանատի, բերթոլետի աղի կամ ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծմամբ։ Այնուամենայնիվ, լաբորատոր տեխնիկան չի կարող լիովին բավարարել այս եզակի քիմիական տարրի կարիքները:

Թթվածնի արտադրության երկրորդ մեթոդը կրիոգեն ուղղումն է կամ կլանման կամ թաղանթային տեխնոլոգիաների օգտագործումը։ Առաջին մեթոդը ապահովում է տարանջատման արտադրանքի բարձր մաքրությունը, բայց ունի գործարկման ավելի երկար ժամկետ (համեմատած երկրորդ մեթոդների հետ):

Ադսորբցիոն թթվածնի կայանքները ապացուցել են, որ իրենք լավագույններից են թթվածնով հարստացված օդի արտադրության բարձր արդյունավետ համակարգերից: Դրանք հնարավորություն են տալիս ստանալ անգույն գազ՝ մինչև 95% մաքրությամբ (մինչև 99%՝ լրացուցիչ մաքրման փուլի կիրառմամբ)։ Դրանց օգտագործումը տնտեսապես արդարացված է, հատկապես այն իրավիճակներում, երբ բարձր մաքրության թթվածնի կարիք չկա, ինչի համար պետք է գերավճար վճարել:

Կրիոգեն համակարգերի հիմնական բնութագրերը

Հետաքրքրվա՞ծ եք արտադրել թթվածին մինչև 99,9% մաքրությամբ: Այնուհետև ուշադրություն դարձրեք կրիոգեն տեխնոլոգիայի հիման վրա աշխատող կայանքներին: Բարձր մաքրության թթվածնի արտադրության համակարգերի առավելությունները.

• տեղադրման երկար սպասարկման ժամկետ;
• բարձր կատարողական;
• 95-ից 99,9% մաքրությամբ թթվածին ստանալու ունակություն:

Բայց կրիոգեն համակարգերի մեծ չափսերի, արագ մեկնարկի և կանգառի անհնարինության և այլ գործոնների պատճառով կրիոգեն սարքավորումների օգտագործումը միշտ չէ, որ նպատակահարմար է:

Ադսորբցիոն միավորների շահագործման սկզբունքը

Ադսորբցիոն տեխնոլոգիա օգտագործող թթվածնային համակարգերի գործառնական դիագրամը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

• Սեղմված օդը տեղափոխվում է ընդունիչ, օդի մաքրման համակարգ՝ մեխանիկական կեղտերից ազատվելու և կաթիլային խոնավությունից զտելու համար.
• մաքրված օդը ուղարկվում է կլանման օդի տարանջատման միավոր, որը ներառում է կլանիչներ ներծծողով.
• շահագործման ընթացքում կլանիչները գտնվում են երկու վիճակում՝ ներծծում և վերածնում. կլանման փուլում թթվածինը մտնում է թթվածնի ընդունիչ, իսկ առաջացման փուլում ազոտը արտանետվում է մթնոլորտ. որից հետո թթվածինը ուղարկվում է սպառողին.
• Անհրաժեշտության դեպքում գազի ճնշումը կարող է մեծացվել թթվածնի ուժեղացուցիչ կոմպրեսորի միջոցով, այնուհետև լիցքավորվել բալոնների մեջ:

Ադսորբցիոն համալիրներն առանձնանում են հուսալիության բարձր մակարդակով, լիարժեք ավտոմատացումով, սպասարկման հեշտությամբ, փոքր չափսերով և քաշով:

Գազի բաժանման համակարգերի առավելությունները

Թթվածին արտադրելու համար կլանման տեխնոլոգիա օգտագործող կայանները և կայանները լայնորեն կիրառվում են տարբեր ոլորտներում՝ մետաղների եռակցման և կտրման, շինարարության, ձկնաբուծության, միդիաների, ծովախեցգետնի աճեցման և այլն:

Գազի բաժանման համակարգերի առավելությունները.

• թթվածնի արտադրության գործընթացը ավտոմատացնելու ունակություն;
• տարածքների համար հատուկ պահանջներ չկան.
• արագ մեկնարկ և դադարեցում;
• բարձր հուսալիություն;
• արտադրված թթվածնի ցածր արժեքը.

NPK Grasys-ի ադսորբցիոն կայանքների առավելությունները

Հետաքրքրվա՞ծ եք արդյունաբերական մեթոդներով թթվածնի արտադրությամբ: Ցանկանու՞մ եք թթվածին ստանալ նվազագույն ֆինանսական ծախսերով: Grasys հետազոտական ​​և արտադրական ընկերությունը կօգնի լուծել ձեր խնդիրը ամենաբարձր մակարդակով: Մենք առաջարկում ենք հուսալի և արդյունավետ համակարգեր օդից թթվածին ստանալու համար: Ահա մեր արտադրանքի հիմնական տարբերակիչ հատկանիշները.

• ամբողջական ավտոմատացում;
• դիզայներ, որոնք մտածված են ամենափոքր մանրամասների համար;
• մոնիտորինգի և կառավարման ժամանակակից համակարգեր:

Մեր օդի տարանջատման կլանման ստորաբաժանումների կողմից արտադրված թթվածինը ունի մինչև 95% մաքրություն (հետմշակման հնարավորությամբ մինչև 99%): Նման բնութագրերով գազը լայնորեն կիրառվում է մետալուրգիայում՝ մետաղների եռակցման և կտրման համար, իսկ ժողովրդական տնտեսության մեջ։ Մեր արտադրած սարքավորումներում օգտագործվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներ, որոնք յուրահատուկ հնարավորություններ են տալիս գազի տարանջատման ոլորտում։

Մեր թթվածնի կլանման բույսերի առանձնահատկությունները.

• բարձր հուսալիություն;
• արտադրված թթվածնի ցածր արժեքը;
• նորարարական բարձր խելացի մոնիտորինգի և կառավարման համակարգ;
• սպասարկման հեշտություն;
• մինչև 95% մաքրությամբ թթվածին արտադրելու ունակություն (մինչև 99% լրացուցիչ մաքրման հնարավորությամբ);
• արտադրողականությունը մինչև 6000 մ³/ժ է:

NPK Grasys-ի ադսորբցիոն թթվածնի կայանները գազի տարանջատման սարքավորումների և հայրենական նորարարական տեխնոլոգիաների արտադրության համաշխարհային դիզայնի փորձի եզակի համադրություն են:

NPK Grasys-ի հետ համագործակցության հիմնական պատճառները

Ադսորբցիոն տեխնոլոգիայի վրա հիմնված կայանքների միջոցով թթվածին արտադրելու արդյունաբերական մեթոդն այսօր ամենահեռանկարայիններից է: Այն թույլ է տալիս ձեռք բերել անգույն գազ՝ պահանջվող մաքրության նվազագույն էներգիայի ծախսերով: Այս պարամետրերով նյութը պահանջարկ ունի մետալուրգիայի, մեքենաշինության, քիմիական արդյունաբերության և բժշկության մեջ:

Կրիոգեն ուղղման մեթոդը օպտիմալ լուծում է, երբ անհրաժեշտ է արտադրել բարձր մաքրության թթվածին (մինչև 99,9%):

Առաջատար հայրենական Grasys ընկերությունն առաջարկում է շահավետ պայմաններով թթվածնի արտադրության բարձր արդյունավետ համակարգեր՝ օգտագործելով adsorption տեխնոլոգիան: Մենք ունենք բազմաբնույթ բանտապահ նախագծերի իրականացման մեծ փորձ, ուստի չենք վախենում նույնիսկ ամենաբարդ խնդիրներից:

NPK Grasys-ի պատասխանատու սարքավորումների մատակարարի հետ աշխատելու առավելությունները.

• մեր ընկերությունը ուղղակի արտադրող է, ուստի վաճառվող տեղակայանքների արժեքը չի ավելանում լրացուցիչ միջնորդավճարներով.
• բարձրորակ արտադրանք;
• թթվածնի արտադրության կայանների վերանորոգման և սպասարկման ծառայությունների ամբողջական շարք.
• Անհատական ​​մոտեցում յուրաքանչյուր հաճախորդին;
• երկար տարիների փորձ թթվածնի արտադրության ոլորտում:

Զանգահարեք մեր մենեջերներին՝ հստակեցնելու համագործակցության նրբությունները։

Ավելի մանրամասն կարող եք ծանոթանալ թթվածնային սարքավորումներին (թթվածնային գեներատորներ, թթվածնային կայաններ, թթվածնային կայաններ) էջում։

Հարց թիվ 2 Ինչպե՞ս է թթվածինը ստանում լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ: Գրի՛ր համապատասխան ռեակցիաների հավասարումները: Ինչպե՞ս են այս մեթոդները տարբերվում միմյանցից:

Պատասխան.

Լաբորատոր պայմաններում թթվածին կարելի է ստանալ հետևյալ եղանակներով.

1) Ջրածնի պերօքսիդի քայքայումը կատալիզատորի առկայությամբ (մանգանի օքսիդ

2) բերթոլետի աղի (կալիումի քլորատ) քայքայումը.

3) կալիումի պերմանգանատի տարրալուծում.

Արդյունաբերության մեջ թթվածին ստանում են օդից, որը պարունակում է ծավալային մոտ 20%։ Օդը հեղուկացվում է ճնշման և ծայրահեղ սառեցման ներքո: Թթվածինը և ազոտը (օդի երկրորդ հիմնական բաղադրիչը) ունեն տարբեր եռման կետեր։ Հետևաբար, դրանք կարելի է առանձնացնել թորման միջոցով. ազոտն ունի ավելի ցածր եռման կետ, քան թթվածինը, ուստի ազոտը գոլորշիանում է թթվածնից առաջ:

Թթվածնի արտադրության արդյունաբերական և լաբորատոր մեթոդների տարբերությունները.

1) Թթվածնի արտադրության բոլոր լաբորատոր մեթոդները քիմիական են, այսինքն՝ տեղի է ունենում որոշ նյութերի փոխակերպում մյուսների։ Օդից թթվածին ստանալու գործընթացը ֆիզիկական գործընթաց է, քանի որ որոշ նյութերի փոխակերպում մյուսների չի լինում:

2) Օդից թթվածին կարելի է ստանալ շատ ավելի մեծ քանակությամբ: