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रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय

MBOU "व्लादिवोस्तोक का जिमनैजियम नंबर 1"

ऑक्सीजन टर्बोएक्सपैंडर वायु पृथक्करण

"उद्योग में ऑक्सीजन उत्पादन"

द्वारा किया गया कार्य: कादिशेवा ईवा

आठवीं कक्षा का छात्र "बी"

एमबीओयू जिमनैजियम नंबर 1

वैज्ञानिक पर्यवेक्षक: कोवलेंको एन.एस.

व्लादिवोस्तोक 2016

1 परिचय

ऑक्सीजन न केवल वायुमंडलीय वायु, पृथ्वी की पपड़ी और पीने के पानी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, बल्कि यह मानव शरीर के वजन का 65% हिस्सा भी लेता है, जो मानव शरीर की संरचना में सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व है। यह गैस सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पदार्थों में से एक है, इसका उपयोग इसके रासायनिक और भौतिक गुणों के कारण मानव गतिविधि के लगभग सभी क्षेत्रों में किया जाता है।

ऑक्सीजन एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक 8, परमाणु द्रव्यमान 16 है। मेंडेलीव के तत्वों की आवर्त सारणी में, ऑक्सीजन समूह VIA में दूसरे आवर्त में स्थित है। अपने मुक्त रूप में, ऑक्सीजन एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है।

ऑक्सीजन उत्पादन का विकास और कई तकनीकी प्रक्रियाओं की गहनता के रूप में इसका उपयोग आधुनिक तकनीकी प्रगति के कारकों में से एक है, क्योंकि यह श्रम उत्पादकता बढ़ाने और कई महत्वपूर्ण उद्योगों में उत्पादन वृद्धि सुनिश्चित करने की अनुमति देता है।

लक्ष्य: औद्योगिक ऑक्सीजन उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकियों का अनुसंधान

उद्योग में ऑक्सीजन उत्पादन के इतिहास का अध्ययन करें;

प्राप्त करने की प्रत्येक विधि के फायदे और नुकसान की पहचान करें;

ऑक्सीजन के अनुप्रयोग खोजें

2.ऐतिहासिक जानकारी

आधुनिक वायु पृथक्करण संयंत्र, जिसमें टर्बोएक्सपैंडर्स का उपयोग करके ठंड पैदा की जाती है, उद्योग, मुख्य रूप से धातु विज्ञान और रसायन विज्ञान को सैकड़ों हजारों क्यूबिक मीटर ऑक्सीजन गैस प्रदान करते हैं। वे सिर्फ यहीं नहीं, बल्कि पूरी दुनिया में काम करते हैं।

पी. एल. कपित्सा द्वारा बनाया गया टर्बोएक्सपैंडर का पहला प्रोटोटाइप छोटा था। और यह टर्बोएक्सपैंडर एक नई विधि का उपयोग करके ऑक्सीजन उत्पादन के लिए पहली स्थापना का "हृदय" बन गया।

1942 में, एक समान, लेकिन कहीं अधिक शक्तिशाली संस्थापन बनाया गया, जो प्रति घंटे 200 किलोग्राम तक तरल ऑक्सीजन का उत्पादन करता था। 1944 के अंत में, दुनिया का सबसे शक्तिशाली टर्बो-ऑक्सीजन इंस्टॉलेशन चालू किया गया, जो पुराने प्रकार के इंस्टॉलेशन की तुलना में 6-7 गुना अधिक तरल ऑक्सीजन का उत्पादन करता था, और साथ ही 3-4 गुना कम क्षेत्र घेरता था।

एक आधुनिक वायु पृथक्करण इकाई BR-2, जिसके डिज़ाइन में एक टर्बोएक्सपैंडर का भी उपयोग किया जाता है, संचालन के एक दिन में यूएसएसआर के प्रत्येक निवासी को तीन लीटर गैसीय ऑक्सीजन की आपूर्ति कर सकता है।

30 अप्रैल, 1945 को, मिखाइल इवानोविच कलिनिन ने शिक्षाविद् पी.एल. को पुरस्कृत करने वाले एक डिक्री पर हस्ताक्षर किए। कपित्सा को "ऑक्सीजन उत्पादन के लिए एक नई टरबाइन विधि के सफल विकास और एक शक्तिशाली टर्बो-ऑक्सीजन स्थापना के निर्माण के लिए" हीरो ऑफ सोशलिस्ट लेबर का खिताब मिला। यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिकल प्रॉब्लम्स, जहां यह काम किया गया था, को ऑर्डर ऑफ द रेड बैनर ऑफ लेबर से सम्मानित किया गया था।

3. प्राप्त करने की विधियाँ

3.1 क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण विधि

वायुमंडलीय शुष्क हवा एक मिश्रण है जिसमें मात्रा के हिसाब से ऑक्सीजन 21% और नाइट्रोजन 78%, आर्गन 0.9% और अन्य अक्रिय गैसें, कार्बन डाइऑक्साइड, जल वाष्प आदि होते हैं। तकनीकी रूप से शुद्ध वायुमंडलीय गैसों को प्राप्त करने के लिए, हवा को गहरी शीतलन और तरलीकृत किया जाता है ( वायुमंडलीय दबाव पर तरल हवा का उबलने का तापमान -194.5° C.)

प्रक्रिया इस तरह दिखती है: मल्टी-स्टेज कंप्रेसर द्वारा खींची गई हवा पहले एक एयर फिल्टर से होकर गुजरती है, जहां इसे धूल से साफ किया जाता है, एक नमी विभाजक से गुजरती है, जहां हवा संपीड़न के दौरान संघनित होने वाला पानी अलग हो जाता है, और एक पानी कूलर, जो हवा को ठंडा करता है और संपीड़न के दौरान उत्पन्न गर्मी को दूर करता है। हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए, एक डीकार्बोनाइज़र चालू किया जाता है, जो कास्टिक सोडा के जलीय घोल से भरा होता है। हवा से नमी और कार्बन डाइऑक्साइड को पूरी तरह से हटाना आवश्यक है, क्योंकि कम तापमान पर पानी और कार्बन डाइऑक्साइड जमने से पाइपलाइनें बंद हो जाती हैं और पिघलने और शुद्ध करने के लिए स्थापना को रोकना पड़ता है।

सुखाने वाली बैटरी से गुजरने के बाद, संपीड़ित हवा तथाकथित विस्तारक में प्रवेश करती है, जहां एक तेज विस्तार होता है और, तदनुसार, इसे ठंडा और तरलीकृत किया जाता है। परिणामी तरल हवा को आसवन स्तंभों में आंशिक आसवन या सुधार के अधीन किया जाता है। तरल हवा के क्रमिक वाष्पीकरण के साथ, मुख्य रूप से नाइट्रोजन पहले वाष्पित हो जाती है, और शेष तरल तेजी से ऑक्सीजन से समृद्ध होता है। वायु पृथक्करण स्तंभों के आसवन ट्रे पर एक समान प्रक्रिया को कई बार दोहराने से आवश्यक शुद्धता की तरल ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन प्राप्त होती है।

वायु पृथक्करण की क्रायोजेनिक विधि आपको उच्चतम गुणवत्ता वाली गैसें प्राप्त करने की अनुमति देती है - 99.9% तक ऑक्सीजन

3.2 सोखना वायु पृथक्करण विधि

क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण, अपने सभी गुणवत्ता मानकों के साथ, औद्योगिक गैसों के उत्पादन के लिए एक महंगी विधि है। अधिशोषकों द्वारा किसी विशेष गैस के चयनात्मक अवशोषण के आधार पर वायु पृथक्करण की अधिशोषण विधि, एक गैर-क्रायोजेनिक विधि है, और निम्नलिखित लाभों के कारण इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

अधिशोषक की पसंद के आधार पर अधिशोषित घटकों के लिए उच्च पृथक्करण क्षमता;

क्रायोजेनिक पौधों की तुलना में त्वरित शुरुआत और रोक;

अधिक स्थापना लचीलापन, यानी। आवश्यकता के आधार पर ऑपरेटिंग मोड, उत्पादकता और स्वच्छता को शीघ्रता से बदलने की क्षमता;

स्वचालित मोड विनियमन;

रिमोट कंट्रोल की संभावना;

क्रायोजेनिक ब्लॉकों की तुलना में कम ऊर्जा लागत;

सरल हार्डवेयर डिज़ाइन;

कम रखरखाव लागत;

क्रायोजेनिक प्रौद्योगिकियों की तुलना में स्थापना की कम लागत;

सोखना विधि का उपयोग नाइट्रोजन और ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, क्योंकि यह कम लागत पर उत्कृष्ट गुणवत्ता पैरामीटर प्रदान करता है।

3.3 झिल्ली वायु पृथक्करण विधि

झिल्ली वायु पृथक्करण विधि झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता के सिद्धांत पर आधारित है। इसमें आंशिक दबाव में अंतर के साथ बहुलक झिल्ली के माध्यम से गैसों के प्रवेश की दरों में अंतर होता है। शुद्ध संपीड़ित हवा को झिल्ली में आपूर्ति की जाती है। इस मामले में, "तेज गैसें" झिल्ली से होकर कम दबाव वाले क्षेत्र में गुजरती हैं और झिल्ली से बाहर निकलने पर, आसानी से प्रवेश करने वाले घटक से समृद्ध होती हैं। हवा का शेष भाग "धीमी गैसों" से संतृप्त होता है और उपकरण से हटा दिया जाता है।

औद्योगिक ऑक्सीजन उत्पादन की झिल्ली विधि को कम ऊर्जा लागत और परिचालन लागत की विशेषता है। हालाँकि, यह विधि आपको 45% तक कम शुद्धता वाली ऑक्सीजन प्राप्त करने की अनुमति देती है।

4.ऑक्सीजन का उपयोग

पहले ऑक्सीजन शोधकर्ताओं ने देखा कि इसके वातावरण में सांस लेना आसान था। उन्होंने मानव शरीर के महत्वपूर्ण कार्यों को बढ़ाने के साधन के रूप में चिकित्सा और यहां तक ​​कि रोजमर्रा की जिंदगी में इस जीवन देने वाली गैस के व्यापक उपयोग की भविष्यवाणी की।

लेकिन अधिक गहन अध्ययन से यह पता चला कि किसी व्यक्ति द्वारा शुद्ध ऑक्सीजन के लंबे समय तक साँस लेने से बीमारी और यहां तक ​​​​कि मृत्यु भी हो सकती है: मानव शरीर शुद्ध ऑक्सीजन में जीवन के लिए अनुकूलित नहीं है।

वर्तमान में, शुद्ध ऑक्सीजन का उपयोग केवल कुछ मामलों में साँस लेने के लिए किया जाता है: उदाहरण के लिए, फुफ्फुसीय तपेदिक से गंभीर रूप से बीमार लोगों को छोटे हिस्से में ऑक्सीजन लेने की पेशकश की जाती है। उच्च ऊंचाई वाली उड़ानों के दौरान वैमानिक और पायलट ऑक्सीजन उपकरणों का उपयोग करते हैं। पर्वतीय बचाव दल के सदस्यों को अक्सर ऑक्सीजन रहित वातावरण में काम करने के लिए मजबूर किया जाता है। सांस लेने के लिए वे एक उपकरण का उपयोग करते हैं जिसमें उसी उपकरण में स्थित सिलेंडरों से ऑक्सीजन जोड़कर सांस लेने के लिए आवश्यक वायु संरचना को बनाए रखा जाता है।

औद्योगिक रूप से उत्पादित ऑक्सीजन का बड़ा हिस्सा वर्तमान में बहुत उच्च तापमान प्राप्त करने के लिए विभिन्न पदार्थों को जलाने के लिए उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, ज्वलनशील एसिटिलीन गैस (C2H2) को ऑक्सीजन के साथ मिलाया जाता है और विशेष बर्नर में जलाया जाता है। इस बर्नर की लौ इतनी गर्म होती है कि इससे लोहा भी पिघल जाता है। इसलिए, स्टील उत्पादों की वेल्डिंग के लिए ऑक्सीजन-एसिटिलीन टॉर्च का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार की वेल्डिंग को ऑटोजेनस वेल्डिंग कहा जाता है।

विस्फोटक मिश्रण तैयार करने के लिए तरल ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है। विशेष कारतूस कुचली हुई लकड़ी (लकड़ी का आटा) या अन्य कुचले हुए ज्वलनशील पदार्थों से भरे होते हैं और इस ज्वलनशील द्रव्यमान को तरल ऑक्सीजन से सिक्त किया जाता है। जब इस तरह के मिश्रण को प्रज्वलित किया जाता है, तो दहन बहुत तेजी से होता है, जिससे बड़ी मात्रा में गैसें बहुत उच्च तापमान तक गर्म हो जाती हैं। इन गैसों का दबाव चट्टानों को उड़ा सकता है या बड़ी मात्रा में मिट्टी को बाहर फेंक सकता है। इस विस्फोटक मिश्रण का उपयोग नहरों के निर्माण, सुरंग खोदते समय आदि में किया जाता है।

हाल ही में, लोहे और स्टील को गलाने के दौरान भट्टियों में तापमान बढ़ाने के लिए हवा में ऑक्सीजन मिलाया गया है। इसकी बदौलत इस्पात उत्पादन में तेजी आती है और इसकी गुणवत्ता में सुधार होता है।

निष्कर्ष

शोध कार्य के दौरान लक्ष्य एवं निर्धारित कार्यों को प्राप्त किया गया।

मानव गतिविधि के विभिन्न क्षेत्रों में जो ज़रूरतें पैदा होने लगीं, उन्होंने रासायनिक वैज्ञानिकों के लिए शुद्ध ऑक्सीजन प्राप्त करने के नए, अधिक उत्पादक और कम खर्चीले तरीके खोजने की चुनौतियाँ खड़ी कर दीं।

हमारे देश में, ऑक्सीजन उत्पादन के लिए हर साल नए स्टेशन और कार्यशालाएँ चालू की जाती हैं और मौजूदा का विस्तार किया जाता है।

वायुमंडलीय वायु ऑक्सीजन के औद्योगिक उत्पादन के लिए कच्चे माल का एक अटूट स्रोत है। इसी समय, ऑक्सीजन के साथ नाइट्रोजन और एसिटिलीन का उत्पादन एक साथ होता है, जिसका आर्थिक पृथक्करण प्रक्रिया पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

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वायु ऑक्सीजन का एक अक्षय स्रोत है। इससे ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए इस गैस को नाइट्रोजन और अन्य गैसों से अलग करना होगा। ऑक्सीजन उत्पादन की औद्योगिक विधि इसी विचार पर आधारित है। इसे विशेष, बल्कि बोझिल उपकरणों का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है। सबसे पहले, हवा को तब तक बहुत ठंडा किया जाता है जब तक वह तरल में न बदल जाए। फिर तरलीकृत हवा का तापमान धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है। इसमें से सबसे पहले नाइट्रोजन गैस निकलना शुरू होती है (तरल नाइट्रोजन का क्वथनांक -196 डिग्री सेल्सियस होता है), और तरल ऑक्सीजन से समृद्ध होता है।

प्रयोगशाला में ऑक्सीजन प्राप्त करना. ऑक्सीजन उत्पादन की प्रयोगशाला विधियाँ रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर आधारित हैं।

जे. प्रीस्टली ने यह गैस मरकरी (II) ऑक्साइड नामक यौगिक से प्राप्त की। वैज्ञानिक ने एक ग्लास लेंस का उपयोग किया जिसके साथ उन्होंने पदार्थ पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित किया।

आधुनिक संस्करण में, इस प्रयोग को चित्र 54 में दर्शाया गया है। गर्म करने पर, पारा (||) ऑक्साइड (पीला पाउडर) पारा और ऑक्सीजन में बदल जाता है। पारा गैसीय अवस्था में निकलता है और चांदी की बूंदों के रूप में परखनली की दीवारों पर संघनित होता है। दूसरी परखनली में पानी के ऊपर ऑक्सीजन एकत्रित की जाती है।

प्रीस्टली की विधि का अब उपयोग नहीं किया जाता क्योंकि पारा वाष्प विषैला होता है। चर्चा के समान अन्य प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके ऑक्सीजन का उत्पादन किया जाता है। वे आमतौर पर गर्म होने पर होते हैं।

वे अभिक्रियाएँ जिनमें एक पदार्थ से कई अन्य पदार्थ बनते हैं, अपघटन अभिक्रियाएँ कहलाती हैं।

प्रयोगशाला में ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित ऑक्सीजन युक्त यौगिकों का उपयोग किया जाता है:

पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 (सामान्य नाम पोटेशियम परमैंगनेट; पदार्थ एक सामान्य कीटाणुनाशक है)

पोटेशियम क्लोरेट KClO3 (तुच्छ नाम - बर्थोलेट का नमक, 18वीं सदी के अंत और 19वीं सदी की शुरुआत के फ्रांसीसी रसायनज्ञ सी.-एल. बर्थोलेट के सम्मान में)

उत्प्रेरक की एक छोटी मात्रा - मैंगनीज (IV) ऑक्साइड MnO2 - को पोटेशियम क्लोरेट में मिलाया जाता है ताकि यौगिक का अपघटन ऑक्सीजन की रिहाई के साथ हो।

चाकोजेन हाइड्राइड्स H2E के अणुओं की संरचनाआणविक कक्षीय (एमओ) विधि का उपयोग करके विश्लेषण किया जा सकता है। उदाहरण के तौर पर, पानी के अणु की आणविक कक्षाओं के आरेख पर विचार करें (चित्र 3)

निर्माण के लिए (अधिक जानकारी के लिए, जी. ग्रे "इलेक्ट्रॉन्स एंड केमिकल बॉन्डिंग", एम., पब्लिशिंग हाउस "मीर", 1967, पीपी. 155-62 और जी. एल. मिसियर, डी. ए. टैर, "इनऑर्गेनिक केमिस्ट्री", प्रेंटिस हॉल इंट देखें। इंक., 1991, पृ.153-57) एच2ओ अणु के एमओ का आरेख, हम निर्देशांक की उत्पत्ति को ऑक्सीजन परमाणु के साथ जोड़ देंगे, और हाइड्रोजन परमाणुओं को एक्सजेड विमान में रखेंगे (चित्र 3)। हाइड्रोजन के 1s-AOs के साथ ऑक्सीजन के 2s- और 2p-AOs का ओवरलैप चित्र 4 में दिखाया गया है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के एओ, जिनमें समान समरूपता और समान ऊर्जा होती है, एमओ के निर्माण में भाग लेते हैं। हालाँकि, MO के निर्माण में AO का योगदान अलग-अलग है, जो AO के संबंधित रैखिक संयोजनों में गुणांक के विभिन्न मूल्यों में परिलक्षित होता है। हाइड्रोजन के 1s-AO और ऑक्सीजन के 2s- और 2pz-AO की परस्पर क्रिया (ओवरलैप) से 2a1-बॉन्डिंग और 4a1-एंटीबॉन्डिंग MO का निर्माण होता है।

ऑक्सीजन के गुण और इसे प्राप्त करने की विधियाँ

ऑक्सीजन O2 पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। यह पृथ्वी की पपड़ी में विभिन्न पदार्थों के साथ रासायनिक यौगिकों के रूप में (50% भार तक), पानी में हाइड्रोजन के साथ संयोजन में (लगभग 86% भार) और वायुमंडलीय वायु में मुक्त अवस्था में बड़ी मात्रा में पाया जाता है। मुख्य रूप से 20.93% मात्रा में नाइट्रोजन के साथ एक मिश्रण। (23.15% वजन).

राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में ऑक्सीजन का बहुत महत्व है। इसका व्यापक रूप से धातु विज्ञान में उपयोग किया जाता है; रसायन उद्योग; धातुओं के गैस-लौ प्रसंस्करण, कठोर चट्टानों की अग्नि ड्रिलिंग, कोयले के भूमिगत गैसीकरण के लिए; चिकित्सा और विभिन्न श्वास उपकरणों में, उदाहरण के लिए उच्च ऊंचाई वाली उड़ानों के लिए, और अन्य क्षेत्रों में।

सामान्य परिस्थितियों में, ऑक्सीजन एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है जो ज्वलनशील नहीं है, लेकिन सक्रिय रूप से दहन का समर्थन करती है। बहुत कम तापमान पर, ऑक्सीजन तरल या ठोस में भी बदल जाती है।

ऑक्सीजन के सबसे महत्वपूर्ण भौतिक स्थिरांक इस प्रकार हैं:

ऑक्सीजन में अत्यधिक रासायनिक गतिविधि होती है और यह दुर्लभ गैसों को छोड़कर सभी रासायनिक तत्वों के साथ यौगिक बनाती है। कार्बनिक पदार्थों के साथ ऑक्सीजन की प्रतिक्रियाओं में एक स्पष्ट ऊष्माक्षेपी चरित्र होता है। इस प्रकार, जब संपीड़ित ऑक्सीजन वसायुक्त या बारीक बिखरे हुए ठोस दहनशील पदार्थों के साथ संपर्क करती है, तो उनका तत्काल ऑक्सीकरण होता है और उत्पन्न गर्मी इन पदार्थों के सहज दहन में योगदान करती है, जिससे आग या विस्फोट हो सकता है। ऑक्सीजन उपकरण संभालते समय इस संपत्ति को विशेष रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए।

ऑक्सीजन के महत्वपूर्ण गुणों में से एक व्यापक रेंज में ज्वलनशील गैसों और तरल ज्वलनशील वाष्प के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाने की क्षमता है, जिससे खुली लौ या यहां तक ​​कि चिंगारी की उपस्थिति में भी विस्फोट हो सकता है। गैस या वाष्प ईंधन के साथ हवा का मिश्रण भी विस्फोटक होता है।

ऑक्सीजन प्राप्त की जा सकती है: 1) रासायनिक तरीकों से; 2) पानी का इलेक्ट्रोलिसिस; 3) भौतिक रूप से वायु से।

विभिन्न पदार्थों से ऑक्सीजन के उत्पादन से जुड़ी रासायनिक विधियाँ अप्रभावी हैं और वर्तमान में केवल प्रयोगशाला महत्व की हैं।

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस, यानी इसके घटकों - हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में इसका अपघटन, इलेक्ट्रोलाइज़र नामक उपकरणों में किया जाता है। पानी के माध्यम से एक प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित की जाती है, जिसमें विद्युत चालकता बढ़ाने के लिए कास्टिक सोडा NaOH मिलाया जाता है; ऑक्सीजन एनोड पर और हाइड्रोजन कैथोड पर एकत्रित होता है। इस विधि का नुकसान उच्च ऊर्जा खपत है: प्रति 1 एम 3 0 2 में 12-15 किलोवाट की खपत होती है (इसके अलावा, 2 एम 3 एन 2 प्राप्त होता है)। ज. यह विधि सस्ती बिजली की उपस्थिति के साथ-साथ इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन के उत्पादन में तर्कसंगत है, जब ऑक्सीजन एक अपशिष्ट उत्पाद है।

भौतिक विधि गहरी शीतलन का उपयोग करके हवा को उसके घटकों में अलग करना है। यह विधि लगभग असीमित मात्रा में ऑक्सीजन प्राप्त करना संभव बनाती है और इसका प्रमुख औद्योगिक महत्व है। प्रति 1 मी 3 ओ 2 बिजली की खपत 0.4-1.6 किलोवाट है। एच, स्थापना के प्रकार पर निर्भर करता है।

हवा से ऑक्सीजन प्राप्त करना

वायुमंडलीय वायु मुख्य रूप से निम्नलिखित मात्रात्मक सामग्री के साथ तीन गैसों का एक यांत्रिक मिश्रण है: नाइट्रोजन - 78.09%, ऑक्सीजन - 20.93%, आर्गन - 0.93%। इसके अलावा, इसमें लगभग 0.03% कार्बन डाइऑक्साइड और थोड़ी मात्रा में दुर्लभ गैसें, हाइड्रोजन, नाइट्रस ऑक्साइड आदि शामिल हैं।

हवा से ऑक्सीजन प्राप्त करने में मुख्य कार्य हवा को ऑक्सीजन और नाइट्रोजन में अलग करना है। रास्ते में, आर्गन को अलग किया जाता है, जिसका उपयोग विशेष वेल्डिंग विधियों में लगातार बढ़ रहा है, साथ ही दुर्लभ गैसें, जो कई उद्योगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। नाइट्रोजन का वेल्डिंग, परिरक्षण गैस के रूप में, चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में कुछ उपयोग होता है।

विधि का सार हवा को गहराई से ठंडा करना, इसे तरल अवस्था में बदलना है, जिसे सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर -191.8 डिग्री सेल्सियस (द्रवीकरण की शुरुआत) से -193.7 डिग्री सेल्सियस (द्रवीकरण की समाप्ति) के तापमान रेंज में प्राप्त किया जा सकता है। ).

तरल को ऑक्सीजन और नाइट्रोजन में अलग करना उनके उबलते तापमान में अंतर का उपयोग करके किया जाता है, अर्थात्: टी बीपी। o2 = -182.97° C; उबलने का तापमान N2 = -195.8° C (760 मिमी Hg पर)।

तरल के क्रमिक वाष्पीकरण के साथ, नाइट्रोजन, जिसका क्वथनांक कम होता है, पहले गैसीय चरण में जाएगा, और जैसे ही यह निकलता है, तरल ऑक्सीजन से समृद्ध हो जाएगा। इस प्रक्रिया को कई बार दोहराने से आवश्यक शुद्धता की ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्राप्त करना संभव हो जाता है। द्रवों को उनके घटक भागों में अलग करने की इस विधि को परिशोधन कहा जाता है।

हवा से ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए, उच्च-प्रदर्शन इकाइयों से सुसज्जित विशेष उद्यम हैं। इसके अलावा, बड़े धातु उद्यमों के पास अपने स्वयं के ऑक्सीजन स्टेशन हैं।

हवा को द्रवीकृत करने के लिए आवश्यक निम्न तापमान तथाकथित प्रशीतन चक्रों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। आधुनिक प्रतिष्ठानों में उपयोग किए जाने वाले मुख्य प्रशीतन चक्रों की संक्षेप में नीचे चर्चा की गई है।

एयर थ्रॉटलिंग के साथ प्रशीतन चक्र जूल-थॉमसन प्रभाव पर आधारित है, यानी इसके मुक्त विस्तार के दौरान गैस के तापमान में तेज कमी। चक्र आरेख चित्र में दिखाया गया है। 2.

हवा को मल्टी-स्टेज कंप्रेसर 1 से 200 kgf/cm2 में संपीड़ित किया जाता है और फिर बहते पानी के साथ रेफ्रिजरेटर 2 से गुजारा जाता है। तरल कलेक्टर (द्रव) 4 से ठंडी गैस के रिवर्स प्रवाह से हीट एक्सचेंजर 3 में हवा की गहरी शीतलन होती है, थ्रॉटल वाल्व 5 में हवा के विस्तार के परिणामस्वरूप, यह अतिरिक्त रूप से और आंशिक रूप से ठंडा होता है द्रवीकृत.

कलेक्टर 4 में दबाव 1-2 kgf/cm 2 के भीतर नियंत्रित होता है। संग्रह से तरल को समय-समय पर वाल्व 6 के माध्यम से विशेष कंटेनरों में निकाला जाता है। हवा के गैर-तरलीकृत हिस्से को हीट एक्सचेंजर के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है, जिससे आने वाली हवा के नए हिस्से ठंडे हो जाते हैं।

वायु का द्रवीकरण तापमान तक ठंडा होना धीरे-धीरे होता है; जब इंस्टॉलेशन चालू किया जाता है, तो एक स्टार्ट-अप अवधि होती है जिसके दौरान कोई वायु द्रवीकरण नहीं देखा जाता है, लेकिन केवल इंस्टॉलेशन को ठंडा किया जाता है। इस अवधि में कई घंटे लग जाते हैं.

चक्र का लाभ इसकी सादगी है, लेकिन नुकसान इसकी अपेक्षाकृत उच्च बिजली खपत है - 4.1 किलोवाट तक। 200 kgf/cm 2 के कंप्रेसर दबाव पर h प्रति 1 किलो तरलीकृत हवा; कम दबाव पर, विशिष्ट ऊर्जा खपत तेजी से बढ़ जाती है। इस चक्र का उपयोग कम और मध्यम क्षमता वाले प्रतिष्ठानों में ऑक्सीजन गैस का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

अमोनिया के साथ वायु को थ्रॉटलिंग और प्री-कूलिंग करने का चक्र कुछ अधिक जटिल है।

एक विस्तारक में विस्तार के साथ मध्यम-दबाव प्रशीतन चक्र बाहरी कार्य की वापसी के साथ विस्तार के दौरान गैस के तापमान में कमी पर आधारित है। इसके अलावा, जूल-थॉमसन प्रभाव का भी उपयोग किया जाता है। चक्र आरेख चित्र में दिखाया गया है। 3.

हवा को कंप्रेसर 1 से 20-40 kgf/cm 2 में संपीड़ित किया जाता है, रेफ्रिजरेटर 2 से होकर गुजरता है और फिर हीट एक्सचेंजर्स 3 और 4 से गुजरता है। हीट एक्सचेंजर 3 के बाद, अधिकांश हवा (70-80%) पिस्टन विस्तार में भेजी जाती है मशीन-विस्तारक 6, और हवा का एक छोटा हिस्सा (20-30%) थ्रॉटल वाल्व 5 में और फिर संग्रह 7 में मुफ्त विस्तार के लिए जाता है, जिसमें तरल पदार्थ को निकालने के लिए वाल्व 8 होता है। विस्तारक 6 में

पहले हीट एक्सचेंजर में पहले से ही ठंडी हवा काम करती है - यह मशीन के पिस्टन को धक्का देती है, इसका दबाव 1 किग्रा/सेमी 2 तक गिर जाता है, जिसके कारण तापमान तेजी से गिरता है। विस्तारक से, लगभग -100 डिग्री सेल्सियस तापमान वाली ठंडी हवा, हीट एक्सचेंजर्स 4 और 3 के माध्यम से बाहर छोड़ी जाती है, जिससे आने वाली हवा ठंडी हो जाती है। इस प्रकार, विस्तारक कंप्रेसर में अपेक्षाकृत कम दबाव पर इंस्टॉलेशन को बहुत प्रभावी शीतलन प्रदान करता है। विस्तारक का कार्य उपयोगी रूप से उपयोग किया जाता है और यह कंप्रेसर में वायु संपीड़न पर खर्च की गई ऊर्जा की आंशिक रूप से भरपाई करता है।

चक्र के फायदे हैं: अपेक्षाकृत कम संपीड़न दबाव, जो कंप्रेसर के डिजाइन को सरल बनाता है, और बढ़ी हुई शीतलन क्षमता (विस्तारक के लिए धन्यवाद), जो तरल रूप में ऑक्सीजन लेने पर स्थापना के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करता है।

एकेड द्वारा विकसित टर्बोएक्सपेंडर में विस्तार के साथ कम दबाव वाला प्रशीतन चक्र। पी. एल. कपित्सा, बाहरी कार्य के उत्पादन के साथ वायु टरबाइन (टर्बोएक्सपेंडर) में इस हवा के विस्तार के माध्यम से केवल ठंड के उत्पादन के साथ कम दबाव वाली हवा के उपयोग पर आधारित है। चक्र आरेख चित्र में दिखाया गया है। 4.

हवा को टर्बोकंप्रेसर 1 से 6-7 kgf/cm2 द्वारा संपीड़ित किया जाता है, रेफ्रिजरेटर 2 में पानी से ठंडा किया जाता है और पुनर्योजी 3 (हीट एक्सचेंजर्स) को आपूर्ति की जाती है, जहां इसे ठंडी हवा के रिवर्स प्रवाह द्वारा ठंडा किया जाता है। पुनर्योजी के बाद 95% हवा को टर्बोएक्सपैंडर 4 में भेजा जाता है, जो बाहरी कार्य के साथ 1 किग्रा/सेमी 2 के पूर्ण दबाव तक फैल जाती है और तेजी से ठंडी हो जाती है, जिसके बाद इसे कंडेनसर 5 के पाइप स्थान में आपूर्ति की जाती है। और शेष संपीड़ित वायु (5%) को संघनित करता है, जो वलय में प्रवेश करता है। कंडेनसर 5 से, मुख्य वायु प्रवाह पुनर्योजी को निर्देशित किया जाता है और आने वाली हवा को ठंडा करता है, और तरल हवा को थ्रॉटल वाल्व 6 के माध्यम से संग्रह 7 में पारित किया जाता है, जहां से इसे वाल्व 8 के माध्यम से निकाला जाता है। आरेख एक पुनर्योजी दिखाता है , लेकिन वास्तव में उनमें से कई हैं और वे एक-एक करके चालू हो जाते हैं।

टर्बोएक्सपेंडर के साथ कम दबाव वाले चक्र के फायदे हैं: पिस्टन-प्रकार की मशीनों की तुलना में टर्बोमशीनों की उच्च दक्षता, तकनीकी योजना का सरलीकरण, स्थापना की विश्वसनीयता और विस्फोट सुरक्षा में वृद्धि। साइकिल का उपयोग उच्च क्षमता वाले प्रतिष्ठानों में किया जाता है।

तरल हवा को घटकों में अलग करना सुधार की प्रक्रिया के माध्यम से किया जाता है, जिसका सार यह है कि तरल हवा के वाष्पीकरण के दौरान बनने वाले नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के वाष्पशील मिश्रण को कम ऑक्सीजन सामग्री वाले तरल के माध्यम से पारित किया जाता है। चूंकि तरल में ऑक्सीजन कम और नाइट्रोजन अधिक होती है, इसलिए इसमें से गुजरने वाली भाप की तुलना में इसका तापमान कम होता है, और इससे भाप से ऑक्सीजन का संघनन होता है और तरल से नाइट्रोजन का एक साथ वाष्पीकरण होने के साथ-साथ तरल का संवर्धन होता है। यानी, तरल के ऊपर वाष्प का संवर्धन।

सुधार प्रक्रिया के सार का अंदाजा चित्र में दिखाए गए चित्र से दिया जा सकता है। 5 तरल हवा के बार-बार वाष्पीकरण और संघनन की प्रक्रिया का एक सरलीकृत आरेख है।

हम मानते हैं कि हवा में केवल नाइट्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। आइए कल्पना करें कि कई बर्तन (I-V) एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं; शीर्ष में 21% ऑक्सीजन युक्त तरल हवा है। जहाजों की चरणबद्ध व्यवस्था के लिए धन्यवाद, तरल नीचे बह जाएगा और साथ ही धीरे-धीरे ऑक्सीजन से समृद्ध हो जाएगा, और इसका तापमान बढ़ जाएगा।

आइए मान लें कि बर्तन II में 30% 0 2, बर्तन III में - 40%, बर्तन IV में - 50% और बर्तन V में - 60% ऑक्सीजन युक्त तरल है।

वाष्प चरण में ऑक्सीजन सामग्री निर्धारित करने के लिए, हम एक विशेष ग्राफ - चित्र का उपयोग करेंगे। 6, जिसके वक्र विभिन्न दबावों पर तरल और वाष्प में ऑक्सीजन सामग्री को दर्शाते हैं।

आइए बर्तन V में 1 kgf/cm2 के पूर्ण दबाव पर तरल को वाष्पित करना शुरू करें। जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 6, इस बर्तन में तरल के ऊपर, जिसमें 60% 0 2 और 40% एन 2 शामिल है, 26.5% 0 2 और 73.5% एन 2 युक्त एक संतुलन वाष्प संरचना हो सकती है, जिसका तापमान तरल के समान है। हम इस भाप को बर्तन IV में डालते हैं, जहां तरल में केवल 50% 0 2 और 50% N 2 होता है और इसलिए यह ठंडा होगा। चित्र से. 6 से पता चलता है कि इस तरल के ऊपर के वाष्प में केवल 19% 0 2 और 81% एन 2 हो सकता है, और केवल इस मामले में इसका तापमान इस बर्तन में तरल के तापमान के बराबर होगा।

नतीजतन, पोत V से पोत IV को आपूर्ति की गई भाप, जिसमें 26.5% O 2 है, का तापमान पोत IV में तरल की तुलना में अधिक है; इसलिए, वाष्प की ऑक्सीजन बर्तन IV के तरल में संघनित हो जाती है, और इसमें से नाइट्रोजन का कुछ हिस्सा वाष्पित हो जाएगा। परिणामस्वरूप, बर्तन IV में तरल ऑक्सीजन से समृद्ध होगा, और इसके ऊपर का वाष्प नाइट्रोजन से समृद्ध होगा।

इसी तरह की प्रक्रिया अन्य जहाजों में भी होगी और, इस प्रकार, जब ऊपरी जहाजों से निचले जहाजों में प्रवाहित होता है, तो तरल ऑक्सीजन से समृद्ध होता है, इसे बढ़ते वाष्प से संघनित किया जाता है और उन्हें अपना नाइट्रोजन दिया जाता है।

प्रक्रिया को ऊपर की ओर जारी रखते हुए, आप लगभग शुद्ध नाइट्रोजन से युक्त भाप प्राप्त कर सकते हैं, और निचले हिस्से में - शुद्ध तरल ऑक्सीजन। वास्तव में, ऑक्सीजन संयंत्रों के आसवन स्तंभों में होने वाली सुधार प्रक्रिया वर्णित की तुलना में कहीं अधिक जटिल है, लेकिन इसकी मौलिक सामग्री समान है।

स्थापना की तकनीकी योजना और प्रशीतन चक्र के प्रकार के बावजूद, हवा से ऑक्सीजन उत्पादन की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

1) धूल, जलवाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड से हवा को साफ करना। CO 2 बंधन एक जलीय NaOH समाधान के माध्यम से हवा पारित करके प्राप्त किया जाता है;

2) रेफ्रिजरेटर में शीतलन के बाद कंप्रेसर में हवा का संपीड़न;

3) हीट एक्सचेंजर्स में संपीड़ित हवा को ठंडा करना;

4) संपीड़ित हवा को ठंडा और द्रवीकृत करने के लिए थ्रॉटल वाल्व या विस्तारक में इसका विस्तार;

5) ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का उत्पादन करने के लिए हवा का द्रवीकरण और सुधार;

6) तरल ऑक्सीजन को स्थिर टैंकों में निकालना और गैसीय ऑक्सीजन को गैस टैंकों में छोड़ना;

7) उत्पादित ऑक्सीजन का गुणवत्ता नियंत्रण;

8) परिवहन टैंकों को तरल ऑक्सीजन से भरना और सिलेंडरों को गैसीय ऑक्सीजन से भरना।

गैसीय और तरल ऑक्सीजन की गुणवत्ता प्रासंगिक GOSTs द्वारा नियंत्रित होती है।

GOST 5583-58 के अनुसार, गैसीय तकनीकी ऑक्सीजन तीन ग्रेड में उत्पादित होती है: उच्चतम - 99.5% O 2 से कम नहीं की सामग्री के साथ, पहला - 99.2% O 2 से कम नहीं और दूसरा - 98.5% O 2 से कम नहीं, बाकी आर्गन और नाइट्रोजन (0.5-1.5%) है। नमी की मात्रा 0.07 g/f 3 से अधिक नहीं होनी चाहिए। पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त ऑक्सीजन में मात्रा के अनुसार 0.7% से अधिक हाइड्रोजन नहीं होना चाहिए।

GOST 6331-52 के अनुसार, तरल ऑक्सीजन दो ग्रेड में उत्पादित होती है: ग्रेड ए जिसमें कम से कम 99.2% ओ 2 की सामग्री होती है और ग्रेड बी कम से कम 98.5% ओ 2 की सामग्री के साथ होती है। तरल ऑक्सीजन में एसिटिलीन की मात्रा 0.3 सेमी 3/लीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए।

धातुकर्म, रसायन और अन्य उद्योगों में विभिन्न प्रक्रियाओं को तेज करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया ऑक्सीजन में 90-98% O 2 होता है।

गैसीय और तरल ऑक्सीजन का गुणवत्ता नियंत्रण विशेष उपकरणों का उपयोग करके उत्पादन प्रक्रिया के दौरान सीधे किया जाता है।

प्रशासन लेख की समग्र रेटिंग: प्रकाशित: 2012.06.01

यह पाठ ऑक्सीजन उत्पादन के आधुनिक तरीकों के अध्ययन के लिए समर्पित है। आप सीखेंगे कि प्रयोगशाला और उद्योग में ऑक्सीजन किन तरीकों से और किन पदार्थों से प्राप्त की जाती है।

विषय: पदार्थ और उनके परिवर्तन

पाठ:ऑक्सीजन प्राप्त करना

औद्योगिक उद्देश्यों के लिए, ऑक्सीजन बड़ी मात्रा में और सबसे सस्ते तरीके से प्राप्त की जानी चाहिए। ऑक्सीजन उत्पादन की यह विधि नोबेल पुरस्कार विजेता प्योत्र लियोनिदोविच कपित्सा द्वारा प्रस्तावित की गई थी। उन्होंने हवा को द्रवीकृत करने के लिए एक उपकरण का आविष्कार किया। जैसा कि आप जानते हैं, हवा में मात्रा के हिसाब से लगभग 21% ऑक्सीजन होती है। आसवन द्वारा तरल वायु से ऑक्सीजन को अलग किया जा सकता है, क्योंकि वायु बनाने वाले सभी पदार्थों का क्वथनांक अलग-अलग होता है। ऑक्सीजन का क्वथनांक -183°C है, और नाइट्रोजन का क्वथनांक -196°C है। इसका मतलब यह है कि तरलीकृत हवा को आसवित करते समय, नाइट्रोजन पहले उबलेगी और वाष्पित होगी, उसके बाद ऑक्सीजन।

प्रयोगशाला में ऑक्सीजन की उतनी बड़ी मात्रा में आवश्यकता नहीं होती जितनी उद्योग में। इसे आम तौर पर नीले स्टील सिलेंडर में वितरित किया जाता है जिसमें इसे दबाव दिया जाता है। कुछ मामलों में, रासायनिक रूप से ऑक्सीजन प्राप्त करना अभी भी आवश्यक है। इस प्रयोजन के लिए, अपघटन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है।

प्रयोग 1. पेट्री डिश में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का घोल डालें। कमरे के तापमान पर, हाइड्रोजन पेरोक्साइड धीरे-धीरे विघटित होता है (हमें प्रतिक्रिया का कोई संकेत नहीं दिखता है), लेकिन घोल में मैंगनीज (IV) ऑक्साइड के कुछ दाने जोड़कर इस प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है। काले ऑक्साइड के दानों के आसपास तुरंत गैस के बुलबुले दिखाई देने लगते हैं। यह ऑक्सीजन है. इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रतिक्रिया कितनी देर तक होती है, मैंगनीज (IV) ऑक्साइड के कण घोल में नहीं घुलते हैं। यानी, मैंगनीज (IV) ऑक्साइड प्रतिक्रिया में भाग लेता है, इसे तेज करता है, लेकिन इसमें खपत नहीं होती है।

वे पदार्थ जो प्रतिक्रिया को तेज तो करते हैं लेकिन प्रतिक्रिया में समाप्त नहीं होते, कहलाते हैं उत्प्रेरक.

उत्प्रेरकों द्वारा त्वरित की जाने वाली अभिक्रियाएँ कहलाती हैं उत्प्रेरक.

उत्प्रेरक द्वारा किसी प्रतिक्रिया का त्वरण कहलाता है कटैलिसीस.

इस प्रकार, मैंगनीज (IV) ऑक्साइड हाइड्रोजन पेरोक्साइड की अपघटन प्रतिक्रिया में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। प्रतिक्रिया समीकरण में, उत्प्रेरक सूत्र बराबर चिह्न के ऊपर लिखा जाता है। आइए प्रतिक्रिया का समीकरण लिखें। जब हाइड्रोजन पेरोक्साइड विघटित होता है, तो ऑक्सीजन निकलती है और पानी बनता है। किसी घोल से ऑक्सीजन की रिहाई को ऊपर की ओर इशारा करते हुए एक तीर द्वारा दर्शाया गया है:

2. डिजिटल शैक्षिक संसाधनों का एकीकृत संग्रह ()।

3. पत्रिका "रसायन विज्ञान और जीवन" का इलेक्ट्रॉनिक संस्करण ()।

गृहकार्य

साथ। 66-67 नंबर 2 - 5 रसायन विज्ञान में कार्यपुस्तिका से: 8वीं कक्षा: पी.ए. द्वारा पाठ्यपुस्तक तक। ऑर्ज़ेकोवस्की और अन्य। 8वीं कक्षा" / ओ.वी. उषाकोवा, पी.आई. बेस्पालोव, पी.ए. ओरज़ेकोव्स्की; अंतर्गत। ईडी। प्रो पी.ए. ऑर्ज़ेकोवस्की - एम.: एएसटी: एस्ट्रेल: प्रोफ़िज़डैट, 2006।

हरे पौधों और प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं के उद्भव के साथ पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन प्रकट हुई। ऑक्सीजन के लिए धन्यवाद, एरोबिक जीव श्वसन या ऑक्सीकरण करते हैं। उद्योग में ऑक्सीजन प्राप्त करना महत्वपूर्ण है - इसका उपयोग धातु विज्ञान, चिकित्सा, विमानन, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था और अन्य उद्योगों में किया जाता है।

गुण

ऑक्सीजन आवर्त सारणी का आठवां तत्व है। यह एक गैस है जो दहन का समर्थन करती है और पदार्थों का ऑक्सीकरण करती है।

चावल। 1. आवर्त सारणी में ऑक्सीजन.

ऑक्सीजन की आधिकारिक तौर पर खोज 1774 में हुई थी। अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रिस्टले ने मर्क्यूरिक ऑक्साइड से तत्व को अलग किया:

2HgO → 2Hg + O2।

हालाँकि, प्रीस्टली को यह नहीं पता था कि ऑक्सीजन हवा का हिस्सा है। वायुमंडल में ऑक्सीजन के गुण और उपस्थिति को बाद में प्रीस्टली के सहयोगी, फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी लावोइसियर द्वारा निर्धारित किया गया था।

ऑक्सीजन की सामान्य विशेषताएँ:

• रंगहीन गैस;
• कोई गंध या स्वाद नहीं है;
• हवा से भारी;
• अणु में दो ऑक्सीजन परमाणु (O 2) होते हैं;
• तरल अवस्था में इसका रंग हल्का नीला होता है;
• पानी में खराब घुलनशील;
• एक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट है।

चावल। 2. तरल ऑक्सीजन.

गैस वाले बर्तन में सुलगती हुई किरच डालकर ऑक्सीजन की उपस्थिति आसानी से जांची जा सकती है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में मशाल जलने लगती है।

इसे कैसे पाएं?

औद्योगिक और प्रयोगशाला स्थितियों में विभिन्न यौगिकों से ऑक्सीजन का उत्पादन करने की कई ज्ञात विधियाँ हैं। उद्योग में, हवा को दबाव में और -183°C के तापमान पर द्रवीकृत करके ऑक्सीजन प्राप्त की जाती है। तरल हवा वाष्पीकरण के अधीन है, अर्थात। धीरे-धीरे गर्म करें। -196°C पर, नाइट्रोजन वाष्पित होने लगती है और ऑक्सीजन तरल बनी रहती है।

प्रयोगशाला में, ऑक्सीजन लवण, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप बनता है। गर्म करने पर लवणों का अपघटन होता है। उदाहरण के लिए, पोटेशियम क्लोरेट या बर्थोलाइट नमक को 500°C तक गर्म किया जाता है, और पोटेशियम परमैंगनेट या पोटेशियम परमैंगनेट को 240°C तक गर्म किया जाता है:

• 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2;
• 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2।

चावल। 3. बर्थोलेट नमक को गर्म करना।

आप नाइट्रेट या पोटेशियम नाइट्रेट को गर्म करके भी ऑक्सीजन प्राप्त कर सकते हैं:

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड को विघटित करते समय, मैंगनीज (IV) ऑक्साइड - MnO 2, कार्बन या लौह पाउडर का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है। सामान्य समीकरण इस प्रकार दिखता है:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.

सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल का इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है। परिणामस्वरूप, पानी और ऑक्सीजन बनते हैं:

4NaOH → (इलेक्ट्रोलिसिस) 4Na + 2H 2 O + O 2।

इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करके ऑक्सीजन को पानी से अलग किया जाता है, इसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित किया जाता है:

2H 2 O → 2H 2 + O 2.

परमाणु पनडुब्बियों पर, ऑक्सीजन सोडियम पेरोक्साइड - 2Na 2 O 2 + 2CO 2 → 2Na 2 CO 3 + O 2 से प्राप्त किया गया था। यह विधि दिलचस्प है क्योंकि ऑक्सीजन की रिहाई के साथ-साथ कार्बन डाइऑक्साइड भी अवशोषित होता है।

का उपयोग कैसे करें

शुद्ध ऑक्सीजन जारी करने के लिए संग्रह और पहचान आवश्यक है, जिसका उपयोग उद्योग में पदार्थों को ऑक्सीकरण करने के लिए किया जाता है, साथ ही अंतरिक्ष में, पानी के नीचे और धुएँ वाले कमरों में सांस लेने को बनाए रखने के लिए किया जाता है (अग्निशामकों के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है)। चिकित्सा में, ऑक्सीजन सिलेंडर सांस लेने में कठिनाई वाले रोगियों को सांस लेने में मदद करते हैं। ऑक्सीजन का उपयोग श्वसन रोगों के इलाज के लिए भी किया जाता है।

ऑक्सीजन का उपयोग ईंधन जलाने के लिए किया जाता है - कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस। धातु विज्ञान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में ऑक्सीजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, धातु को पिघलाने, काटने और वेल्डिंग करने के लिए।

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