पाठ 17 में " ऑक्सीजन प्राप्त करना» पाठ्यक्रम से « डमी के लिए रसायन शास्त्र» पता लगाएँ कि प्रयोगशाला में ऑक्सीजन कैसे प्राप्त की जाती है; जानें कि उत्प्रेरक क्या है और पौधे हमारे ग्रह पर ऑक्सीजन के उत्पादन को कैसे प्रभावित करते हैं।

मनुष्यों और अन्य जीवित जीवों के लिए सबसे महत्वपूर्ण पदार्थ जो हवा का हिस्सा है, वह ऑक्सीजन है। उद्योग में बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है, इसलिए यह जानना महत्वपूर्ण है कि इसे कैसे प्राप्त किया जाए।

एक रासायनिक प्रयोगशाला में ऑक्सीजन परमाणु सहित कुछ जटिल पदार्थों को गर्म करके ऑक्सीजन प्राप्त की जा सकती है। इन पदार्थों में केएमएनओ 4 पदार्थ है, जो आपके घरेलू प्राथमिक चिकित्सा किट में उपलब्ध है जिसे "पोटेशियम परमैंगनेट" कहा जाता है।

आप गैस प्राप्त करने की सरलतम युक्तियों से परिचित हैं। यदि इनमें से किसी एक उपकरण में थोड़ा सा KMnO4 पाउडर रखा जाए और गर्म किया जाए, तो ऑक्सीजन निकल जाएगी (चित्र 76):

हाइड्रोजन पेरोक्साइड एच 2 ओ 2 के अपघटन द्वारा भी ऑक्सीजन प्राप्त की जा सकती है। ऐसा करने के लिए, एच 2 ओ 2 के साथ एक टेस्ट ट्यूब में एक विशेष पदार्थ की बहुत कम मात्रा में जोड़ा जाना चाहिए - उत्प्रेरक- और एक गैस आउटलेट ट्यूब के साथ एक डाट के साथ टेस्ट ट्यूब को बंद करें (चित्र। 77)।

इस अभिक्रिया के लिए उत्प्रेरक एक पदार्थ है जिसका सूत्र MnO2 है। निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया होती है:

ध्यान दें कि समीकरण के बाईं या दाईं ओर कोई उत्प्रेरक सूत्र नहीं है। इसका सूत्र आमतौर पर प्रतिक्रिया समीकरण में बराबर चिह्न पर लिखा जाता है। उत्प्रेरक क्यों जोड़ा जाता है? कमरे की परिस्थितियों में एच 2 ओ 2 के अपघटन की प्रक्रिया बहुत धीमी गति से आगे बढ़ती है। इसलिए, पर्याप्त मात्रा में ऑक्सीजन प्राप्त करने में लंबा समय लगता है। हालांकि, उत्प्रेरक के अतिरिक्त इस प्रतिक्रिया को काफी तेज किया जा सकता है।

उत्प्रेरकएक ऐसा पदार्थ जो रासायनिक अभिक्रिया को गति तो देता है लेकिन उसमें स्वयं उपभोग नहीं किया जाता है।

ठीक है क्योंकि प्रतिक्रिया में उत्प्रेरक की खपत नहीं होती है, हम प्रतिक्रिया समीकरण के किसी भी हिस्से में इसका सूत्र नहीं लिखते हैं।

ऑक्सीजन प्राप्त करने का दूसरा तरीका प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह की क्रिया के तहत पानी का अपघटन है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है इलेक्ट्रोलीज़पानी। आप डिवाइस में ऑक्सीजन प्राप्त कर सकते हैं, योजनाबद्ध रूप से चित्र 78 में दिखाया गया है।

निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया होती है:

प्रकृति में ऑक्सीजन

वायुमंडल में भारी मात्रा में गैसीय ऑक्सीजन समाहित है, जो समुद्रों और महासागरों के पानी में घुल जाती है। सभी जीवित जीवों को सांस लेने के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है। ऑक्सीजन के बिना विभिन्न प्रकार के ईंधन को जलाकर ऊर्जा प्राप्त करना असंभव होगा। इन जरूरतों के लिए सालाना लगभग 2% वायुमंडलीय ऑक्सीजन की खपत होती है।

पृथ्वी पर ऑक्सीजन कहाँ से आती है, और इतनी खपत के बावजूद इसकी मात्रा लगभग स्थिर क्यों रहती है? हमारे ग्रह पर ऑक्सीजन का एकमात्र स्रोत हरे पौधे हैं, जो इसे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत उत्पन्न करते हैं। यह एक बहुत ही जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई चरण होते हैं। पौधों के हरे भागों में प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड और पानी ग्लूकोज सी 6 एच 12 ओ 6 और ऑक्सीजन में परिवर्तित हो जाते हैं। कुल
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में होने वाली प्रतिक्रियाओं के समीकरण को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

यह स्थापित किया गया है कि हरे पौधों द्वारा उत्पादित ऑक्सीजन का लगभग दसवां (11%) स्थलीय पौधों द्वारा प्रदान किया जाता है, और शेष नौ दसवां (89%) जलीय पौधों द्वारा प्रदान किया जाता है।

वायु से ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्राप्त करना

वातावरण में ऑक्सीजन का विशाल भंडार विभिन्न उद्योगों में इसे प्राप्त करना और उपयोग करना संभव बनाता है। औद्योगिक परिस्थितियों में वायु से ऑक्सीजन, नाइट्रोजन तथा कुछ अन्य गैसें (आर्गन, नियॉन) प्राप्त होती हैं।

ऐसा करने के लिए, हवा को पहले इतने कम तापमान पर ठंडा करके एक तरल (चित्र 79) में परिवर्तित किया जाता है, जिस पर इसके सभी घटक एकत्रीकरण की तरल अवस्था में चले जाते हैं।

फिर इस तरल को धीरे-धीरे गर्म किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप, विभिन्न तापमानों पर, हवा में निहित पदार्थों को क्रमिक रूप से उबाला जाता है (अर्थात, गैसीय अवस्था में संक्रमण)। अलग-अलग तापमान पर उबलने वाली गैसों को इकट्ठा करके नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य पदार्थ अलग-अलग प्राप्त किए जाते हैं।

पाठ सारांश:

1. प्रयोगशाला परिस्थितियों में, ऑक्सीजन कुछ जटिल पदार्थों के अपघटन द्वारा प्राप्त की जाती है, जिसमें ऑक्सीजन परमाणु शामिल होते हैं।
2. उत्प्रेरक एक ऐसा पदार्थ है जो बिना उपभोग किए रासायनिक प्रतिक्रिया को गति देता है।
3. हमारे ग्रह पर ऑक्सीजन का स्रोत हरे पौधे हैं जिनमें प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया होती है।
4. उद्योग में, ऑक्सीजन हवा से प्राप्त की जाती है।

मुझे आशा है कि पाठ 17 " ऑक्सीजन प्राप्त करना' स्पष्ट और सूचनात्मक था। यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो उन्हें टिप्पणियों में लिखें।

ऑक्सीजन एक स्वादहीन, गंधहीन और रंगहीन गैस है। वातावरण में सामग्री के मामले में, यह नाइट्रोजन के बाद दूसरे स्थान पर है। ऑक्सीजन एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट और एक प्रतिक्रियाशील अधातु है। इस गैस की खोज 18वीं सदी में कई वैज्ञानिकों ने एक साथ की थी। स्वीडिश रसायनज्ञ शीले 1772 में ऑक्सीजन का उत्पादन करने वाले पहले व्यक्ति थे। ऑक्सीजन का अध्ययन फ्रांसीसी रसायनज्ञ लवॉज़ियर ने किया था, जिन्होंने इसे "ऑक्सीजन" नाम दिया था। एक सुलगती मशाल ऑक्सीजन का पता लगाने में मदद करती है: जब यह गैस के संपर्क में आती है, तो यह चमकीली हो जाती है।

ऑक्सीजन का महत्व

यह गैस दहन प्रक्रियाओं में शामिल होती है। हरे पौधों द्वारा ऑक्सीजन का उत्पादन किया जाता है, जिनकी पत्तियाँ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को अंजाम देती हैं, जो इस महत्वपूर्ण गैस से वातावरण को समृद्ध करती हैं।

ऑक्सीजन कैसे प्राप्त करें? औद्योगिक तरीके से हवा से गैस निकाली जाती है, जबकि हवा को शुद्ध और तरलीकृत किया जाता है। हमारे ग्रह में पानी का विशाल भंडार है, जिसका एक घटक ऑक्सीजन है। इसका मतलब है कि पानी को विघटित करके गैस प्राप्त की जा सकती है। आप इसे घर पर कर सकते हैं।

पानी से ऑक्सीजन कैसे प्राप्त करें

प्रयोग करने के लिए, आपको निम्नलिखित उपकरणों और सामग्रियों की आवश्यकता होगी:

शक्ति का स्रोत;

प्लास्टिक के गिलास (2 टुकड़े);

इलेक्ट्रोड (2 टुकड़े);

गैल्वेनिक स्नान।

आइए प्रक्रिया पर ही विचार करें। गैल्वेनिक स्नान में आधे से अधिक मात्रा में पानी डालें, फिर 2 मिली कास्टिक सोडा या पतला सल्फ्यूरिक एसिड डालें - इससे पानी की विद्युत चालकता बढ़ जाएगी।

हम प्लास्टिक के कप के तल में छेद बनाते हैं, हम उनके माध्यम से इलेक्ट्रोड खींचते हैं - कार्बन प्लेट। कांच और प्लेट के बीच हवा के अंतर को अलग करना आवश्यक है। हम ग्लास को बाथ में रखते हैं ताकि इलेक्ट्रोड पानी में रहे और ग्लास उल्टा हो। पानी की सतह और कांच के तल के बीच बहुत कम हवा होनी चाहिए।

प्रत्येक इलेक्ट्रोड के लिए एक धातु के तार को मिलाएं, एक शक्ति स्रोत से कनेक्ट करें। नकारात्मक ध्रुव से जुड़े इलेक्ट्रोड को कैथोड कहा जाता है, और सकारात्मक ध्रुव से जुड़े इलेक्ट्रोड को एनोड कहा जाता है।

एक विद्युत प्रवाह पानी से होकर गुजरता है - पानी का इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है।

पानी इलेक्ट्रोलिसिस

एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, जिसके दौरान दो गैसें बनती हैं। कैथोड के साथ कांच के अंदर हाइड्रोजन एकत्र किया जाता है, कांच में एनोड के साथ ऑक्सीजन एकत्र किया जाता है। इलेक्ट्रोड वाले ग्लास में गैसों का बनना पानी से उठने वाले हवा के बुलबुलों से निर्धारित होता है। ट्यूब के माध्यम से, हम कांच से ऑक्सीजन को दूसरे कंटेनर में निकालते हैं।

संरक्षा विनियम

पानी से ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रयोग करना तभी संभव है जब सुरक्षा नियमों का पालन किया जाए। पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान उत्पन्न गैसों को मिश्रित नहीं किया जाना चाहिए। परिणामी हाइड्रोजन विस्फोटक है, इसलिए इसे हवा के संपर्क में नहीं आना चाहिए। आप पता लगा सकते हैं कि घर पर गैसों के साथ कौन से प्रयोग करना सुरक्षित है।

प्रयोगशाला में ऑक्सीजन कैसे प्राप्त करें

विधि एक: परखनली में पोटैशियम परमैंगनेट डालें, परखनली में आग लगा दें। पोटेशियम परमैंगनेट को गर्म किया जाता है, ऑक्सीजन निकलती है। हम एक वायवीय स्नान के साथ गैस पकड़ते हैं। निचला रेखा: 10 ग्राम पोटेशियम परमैंगनेट से 1 लीटर ऑक्सीजन निकलती है।

स्टीफन हेल्स द्वारा वायवीय स्नान

विधि दो: परखनली में 5 ग्राम साल्टपीटर डालें, परखनली को कांच की नली से दुर्दम्य डाट से बंद करें। हम टेस्ट ट्यूब को एक तिपाई के साथ मेज पर ठीक करते हैं, अत्यधिक ताप से बचने के लिए इसके नीचे रेत का स्नान करते हैं। हम गैस बर्नर चालू करते हैं और आग को नमक के साथ एक टेस्ट ट्यूब में निर्देशित करते हैं। पदार्थ पिघलता है, ऑक्सीजन निकलती है। हम एक ग्लास ट्यूब के माध्यम से उस पर रखे गुब्बारे में गैस इकट्ठा करते हैं।

विधि तीन: एक परखनली में पोटैशियम क्लोरेट डालें और परखनली को कांच की नली से आग रोककर गैस बर्नर की आग पर रख दें। बर्टोलेटोवा नमक गर्म करने की प्रक्रिया में ऑक्सीजन छोड़ता है। हम उस पर एक गुब्बारा लगाकर ट्यूब के माध्यम से गैस एकत्र करते हैं।

विधि चार: हम एक तिपाई का उपयोग करके टेबल पर ग्लास टेस्ट ट्यूब को ठीक करते हैं, टेस्ट ट्यूब में हाइड्रोजन पेरोक्साइड डालते हैं। हवा के संपर्क में आने पर, अस्थिर यौगिक ऑक्सीजन और पानी में विघटित हो जाता है। ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए, परखनली में सक्रिय चारकोल डालें। हम परखनली को कांच की नली के साथ दुर्दम्य डाट से बंद करते हैं, नली पर एक गुब्बारा लगाते हैं और ऑक्सीजन एकत्र करते हैं।

ऑक्सीजन के गुण और इसके उत्पादन के तरीके

ऑक्सीजन O 2 पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। यह पृथ्वी की पपड़ी में विभिन्न पदार्थों (50% wt तक) के साथ रासायनिक यौगिकों के रूप में बड़ी मात्रा में पाया जाता है, पानी में हाइड्रोजन के साथ (लगभग 86% wt।) और वायुमंडलीय हवा में एक मुक्त अवस्था में, 20.93% वॉल्यूम की मात्रा में मुख्य रूप से नाइट्रोजन के साथ मिश्रित। (वजन के हिसाब से 23.15%)।

राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में ऑक्सीजन का बहुत महत्व है। यह व्यापक रूप से धातु विज्ञान में प्रयोग किया जाता है; रासायनिक उद्योग; धातुओं के ज्वाला उपचार के लिए, कठोर चट्टानों की अग्नि ड्रिलिंग, भूमिगत कोयला गैसीकरण; दवा और विभिन्न श्वास तंत्र 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 एक तरल और एक ठोस में भी बदल जाती है।

ऑक्सीजन के सबसे महत्वपूर्ण भौतिक स्थिरांक इस प्रकार हैं:

आणविक वजन	32
वजन 1 मीटर 3 0 डिग्री सेल्सियस और 760 मिमी एचजी पर। कला। किलो . में	1,43
वही 20 डिग्री सेल्सियस और 760 मिमी एचजी पर। कला। किलो . में	1,33
°С . में गंभीर तापमान	-118
किलोफ / एम 3 . में गंभीर दबाव	51,35
760 मिमी एचजी पर क्वथनांक। कला। °С . में	-182,97
-182, 97 डिग्री सेल्सियस और 760 मिमी एचजी पर 1 लीटर तरल ऑक्सीजन का वजन। कला। किलो में।	1,13
20 डिग्री सेल्सियस और 760 मिमी एचजी पर 1 लीटर तरल से प्राप्त गैसीय ऑक्सीजन की मात्रा। कला। l . में	850
760 मिमी एचजी पर जमना तापमान। कला। °С . में	-218,4

ऑक्सीजन में एक उच्च रासायनिक गतिविधि होती है और दुर्लभ गैसों को छोड़कर, सभी रासायनिक तत्वों के साथ यौगिक बनाती है। कार्बनिक पदार्थों के साथ ऑक्सीजन की प्रतिक्रियाओं में एक स्पष्ट एक्ज़ोथिर्मिक चरित्र होता है। इसलिए, जब संपीड़ित ऑक्सीजन वसायुक्त या बारीक बिखरे हुए ठोस दहनशील पदार्थों के साथ परस्पर क्रिया करती है, तो वे तुरंत ऑक्सीकृत हो जाते हैं और निकलने वाली गर्मी इन पदार्थों के सहज दहन में योगदान करती है, जिससे आग या विस्फोट हो सकता है। ऑक्सीजन उपकरण को संभालते समय इस संपत्ति को विशेष रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए।

ऑक्सीजन के महत्वपूर्ण गुणों में से एक दहनशील गैसों और तरल दहनशील वाष्प के साथ व्यापक रूप से विस्फोटक मिश्रण बनाने की क्षमता है, जिससे खुली लौ या एक चिंगारी की उपस्थिति में भी विस्फोट हो सकता है। विस्फोटक भी गैसीय या वाष्पशील दहनशील के साथ हवा का मिश्रण होते हैं।

ऑक्सीजन प्राप्त की जा सकती है: 1) रासायनिक साधनों द्वारा; 2) जल इलेक्ट्रोलिसिस; 3) हवा से भौतिक साधनों द्वारा।

रासायनिक विधियाँ, जिनमें विभिन्न पदार्थों से ऑक्सीजन प्राप्त करना शामिल है, अक्षम हैं और वर्तमान में केवल प्रयोगशाला महत्व है।

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस, यानी, घटकों में इसका अपघटन - हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, इलेक्ट्रोलाइज़र नामक उपकरण 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 को एनोड पर और हाइड्रोजन को कैथोड पर एकत्र किया जाता है। इस पद्धति का नुकसान उच्च बिजली की खपत है: प्रति 1 मीटर 3 0 2 में 12-15 किलोवाट की खपत होती है (इसके अलावा, 2 मीटर 3 एच 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 में गहरी शीतलन द्वारा हवा को घटकों में अलग करना शामिल है। यह विधि व्यावहारिक रूप से असीमित मात्रा में ऑक्सीजन प्राप्त करना संभव बनाती है और इसका प्रमुख औद्योगिक महत्व है। प्रति 1 मीटर 3 ओ 2 बिजली की खपत 0.4-1.6 किलोवाट है। h, स्थापना के प्रकार पर निर्भर करता है।

वायु से ऑक्सीजन प्राप्त करना

वायुमंडलीय वायु मूल रूप से निम्नलिखित मात्रा 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 दुर्लभ गैसों, हाइड्रोजन, नाइट्रस ऑक्साइड आदि की थोड़ी मात्रा होती है।

हवा से ऑक्सीजन प्राप्त करने का 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। वेल्डिंग में नाइट्रोजन के कुछ उपयोग परिरक्षण गैस के रूप में, दवा और अन्य क्षेत्रों में होते हैं।

विधि का सार एक तरल अवस्था में इसके रूपांतरण के साथ हवा की गहरी शीतलन में निहित है, जिसे सामान्य वायुमंडलीय दबाव में तापमान -191.8 डिग्री सेल्सियस (द्रवीकरण की शुरुआत) से -193.7 डिग्री सेल्सियस (द) तक प्राप्त किया जा सकता है। द्रवीकरण का अंत)।

ऑक्सीजन और नाइट्रोजन में तरल का पृथक्करण उनके क्वथनांक में अंतर का उपयोग करके किया जाता है, अर्थात्: टी किप। o2 \u003d -182.97 डिग्री सेल्सियस; क्वथनांक 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 इसे छोड़ा जाएगा, तरल ऑक्सीजन से समृद्ध होगा। 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 कहते हैं।

हवा से ऑक्सीजन के उत्पादन के लिए उच्च प्रदर्शन संयंत्रों से लैस विशेष उद्यम हैं। इसके अलावा, बड़े धातु उद्यमों के अपने ऑक्सीजन स्टेशन हैं।

हवा को द्रवीभूत करने के लिए आवश्यक निम्न तापमान तथाकथित प्रशीतन चक्रों के माध्यम से 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, अर्थात, इसके मुक्त विस्तार के दौरान गैस के तापमान में तेज कमी। चक्र आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 2.

हवा को एक मल्टी-स्टेज कंप्रेसर 1 से 200 kgf/cm 2 में संपीड़ित किया जाता है और फिर कूलर 2 से बहते पानी के साथ गुजरता है। डीप एयर कूलिंग हीट एक्सचेंजर 3 में लिक्विड कलेक्टर (लिक्विफायर) 4 से ठंडी गैस के रिवर्स फ्लो द्वारा होता है। थ्रॉटल वाल्व 5 में हवा के विस्तार के परिणामस्वरूप, यह अतिरिक्त रूप से ठंडा और आंशिक रूप से द्रवीभूत होता है।

संग्रह 4 में दबाव 1-2 किग्रा/सेमी 2 के भीतर नियंत्रित किया जाता है। तरल को समय-समय पर कलेक्टर से वाल्व 6 के माध्यम से विशेष कंटेनरों में निकाला जाता है। हवा के बिना तरल हिस्से को हीट एक्सचेंजर के माध्यम से हटा दिया जाता है, आने वाली हवा के नए हिस्से को ठंडा करता है।

वायु को धीरे-धीरे द्रवीकरण तापमान तक ठंडा किया जाता है; जब इकाई चालू होती है, तो एक स्टार्ट-अप अवधि होती है जिसके दौरान कोई वायु द्रवीकरण नहीं देखा जाता है, लेकिन केवल इकाई ठंडा हो जाती है। इस अवधि में कई घंटे लगते हैं।

चक्र का लाभ इसकी सादगी है, और नुकसान अपेक्षाकृत उच्च बिजली की खपत है - 4.1 किलोवाट तक। 200 किग्रा/सेमी 2 के कंप्रेसर दबाव पर प्रति 1 किग्रा तरलीकृत हवा; कम दबाव पर, विशिष्ट बिजली की खपत तेजी से बढ़ जाती है। इस चक्र का उपयोग गैसीय ऑक्सीजन के उत्पादन के लिए छोटी और मध्यम क्षमता के प्रतिष्ठानों में किया जाता है।

अमोनिया प्री-कूलिंग के साथ थ्रॉटलिंग चक्र कुछ अधिक जटिल है।

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

हवा कंप्रेसर 1 से 20-40 किग्रा / सेमी 2 में संपीड़ित होती है, रेफ्रिजरेटर 2 से गुजरती है और फिर हीट एक्सचेंजर्स 3 और 4 से गुजरती है। हीट एक्सचेंजर 3 के बाद, अधिकांश हवा (70-80%) भेजी जाती है। पिस्टन विस्तार मशीन-विस्तारक 6, और छोटे हिस्से की हवा (20-30%) थ्रॉटल वाल्व 5 और फिर कलेक्टर 7 में मुफ्त विस्तार के लिए जाती है, जिसमें तरल 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, जिससे तापमान तेजी से गिरता है। विस्तारक से, ठंडी हवा, जिसका तापमान लगभग -100 ° C होता है, को हीट एक्सचेंजर्स 4 और 3 के माध्यम से आने वाली हवा को ठंडा करके बाहर निकाला जाता है। इस प्रकार, विस्तारक कंप्रेसर में अपेक्षाकृत कम दबाव पर संयंत्र की एक बहुत ही कुशल शीतलन प्रदान करता है। विस्तारक का कार्य उपयोगी रूप से उपयोग किया जाता है और यह आंशिक रूप से कंप्रेसर में हवा को संपीड़ित करने पर खर्च की गई ऊर्जा की भरपाई करता है।

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

एकेड द्वारा विकसित टर्बो-विस्तारक में विस्तार के साथ कम दबाव वाला प्रशीतन चक्र। पी एल कपित्सा, बाहरी कार्य के उत्पादन के साथ एक वायु टरबाइन (टर्बो विस्तारक) में इस हवा के विस्तार के कारण केवल ठंडे उत्पादन के साथ कम दबाव वाली हवा के उपयोग पर आधारित है। चक्र आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 4.

हवा को टर्बोचार्जर 1 से 6-7 किग्रा/सेमी 2 द्वारा संपीड़ित किया जाता है, कूलर 2 में पानी से ठंडा किया जाता है और पुनर्योजी 3 (हीट एक्सचेंजर्स) में प्रवेश किया जाता है, जहां इसे ठंडी हवा के विपरीत प्रवाह द्वारा ठंडा किया जाता है। पुनर्योजी को टर्बो विस्तारक 4 में भेजे जाने के बाद 95% तक हवा, बाहरी कार्य के प्रदर्शन के साथ 1 किग्रा / सेमी 2 के पूर्ण दबाव तक फैल जाती है और तेजी से ठंडी हो जाती है, जिसके बाद इसे ट्यूब स्पेस में खिलाया जाता है कंडेनसर 5 और शेष संपीड़ित हवा (5%) को एनलस 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 थ्रॉटल वाल्व 6 से कलेक्टर 7 तक जाती है, जहां से यह वाल्व 8 के माध्यम से निकलती है। आरेख एक पुनर्योजी दिखाता है , लेकिन वास्तव में वे कई स्थापित होते हैं और बदले में चालू होते हैं।

टर्बो-विस्तारक के साथ कम दबाव चक्र के फायदे हैं: पिस्टन-प्रकार की मशीनों की तुलना में टर्बोमशीन की उच्च दक्षता, तकनीकी योजना का सरलीकरण, और संयंत्र की विश्वसनीयता और विस्फोट सुरक्षा में वृद्धि। चक्र का उपयोग उच्च उत्पादकता वाले प्रतिष्ठानों में किया जाता है।

घटकों में तरल हवा का पृथक्करण एक सुधार 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 होता है, इसलिए इसमें से गुजरने वाली वाष्प की तुलना में इसका तापमान कम होता है, और इससे वाष्प से ऑक्सीजन का संघनन होता है और तरल से नाइट्रोजन का एक साथ वाष्पीकरण के साथ तरल का संवर्धन होता है, अर्थात। , तरल के ऊपर वाष्प का संवर्धन।

सुधार प्रक्रिया के सार का एक विचार अंजीर में दिखाया गया है। 5 तरल वायु के बहु-वाष्पीकरण और संघनन की प्रक्रिया का एक सरलीकृत आरेख है।

हम मानते हैं कि हवा में केवल नाइट्रोजन और ऑक्सीजन होती है। कल्पना कीजिए कि कई बर्तन एक दूसरे से जुड़े हुए हैं (I-V), ऊपरी एक में 21% ऑक्सीजन की मात्रा के साथ तरल हवा है। जहाजों की कंपित व्यवस्था के कारण, तरल नीचे बहेगा और साथ ही, धीरे-धीरे ऑक्सीजन से समृद्ध होगा, और इसका तापमान बढ़ जाएगा।

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 की मात्रा निर्धारित करने के लिए, हम एक विशेष ग्राफ - अंजीर का उपयोग करते हैं। 6, जिसके वक्र विभिन्न दबावों पर तरल और वाष्प में ऑक्सीजन की मात्रा को दर्शाते हैं।

आइए बर्तन V में 1 kgf/cm 2 के निरपेक्ष दबाव पर तरल को वाष्पित करना शुरू करें। जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 6, इस बर्तन में तरल के ऊपर, 60% 0 2 और 40% एन 2 से मिलकर, संरचना में एक संतुलन वाष्प हो सकता है, जिसमें 26.5% 0 2 और 73.5% एन 2 होता है, जिसमें तरल के समान तापमान होता है। हम इस वाष्प को बर्तन IV में भरते हैं, जहां तरल में केवल 50% 0 2 और 50% N 2 होता है और इसलिए यह ठंडा होगा। अंजीर से। 6 यह देखा जा सकता है कि इस तरल के ऊपर, वाष्प में केवल 19% 0 2 और 81% N 2 हो सकते हैं, और केवल इस मामले में इसका तापमान इस बर्तन में तरल के तापमान के बराबर होगा।

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

इसी तरह, प्रक्रिया अन्य जहाजों में होगी और इस प्रकार, ऊपरी जहाजों से निचले जहाजों में जाने पर, तरल ऑक्सीजन से समृद्ध होता है, इसे बढ़ते वाष्प से संघनित करता है और उन्हें अपना नाइट्रोजन देता है।

प्रक्रिया को जारी रखते हुए, आप लगभग शुद्ध नाइट्रोजन से युक्त वाष्प 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 बहुत अधिक जटिल है, लेकिन इसकी मौलिक सामग्री समान है।

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

1) धूल, जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड से वायु शोधन। सीओ 2 का बंधन NaOH के जलीय घोल से हवा पास करके प्राप्त किया जाता है;

2) रेफ्रिजरेटर में बाद में शीतलन के साथ कंप्रेसर में वायु संपीड़न;

3) हीट एक्सचेंजर्स में संपीड़ित हवा का ठंडा होना;

4) थ्रॉटल वाल्व या विस्तारक में संपीड़ित हवा का विस्तार इसके शीतलन और द्रवीकरण के लिए;

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

6) स्थिर टैंकों में तरल ऑक्सीजन का निर्वहन और गैस धारकों में गैसीय ऑक्सीजन को हटाना;

7) परिणामी ऑक्सीजन की गुणवत्ता नियंत्रण;

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

गैसीय और तरल ऑक्सीजन की गुणवत्ता को संबंधित GOST द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

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

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

धातुकर्म, रसायन और अन्य उद्योगों के उद्यमों में विभिन्न प्रक्रियाओं को तेज करने के लिए उपयोग किया जाता है, तकनीकी ऑक्सीजन में 90-98% O 2 होता है।

गैसीय, साथ ही तरल ऑक्सीजन का गुणवत्ता नियंत्रण विशेष उपकरणों का उपयोग करके सीधे उत्पादन प्रक्रिया में किया जाता है।

प्रशासन लेख की समग्र रेटिंग: प्रकाशित: 2012.06.01

यह पाठ ऑक्सीजन प्राप्त करने के आधुनिक तरीकों के अध्ययन के लिए समर्पित है। आप सीखेंगे कि प्रयोगशाला और उद्योग में ऑक्सीजन किन विधियों 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 यथासंभव सस्ते में प्राप्त की जानी चाहिए। ऑक्सीजन प्राप्त करने की यह विधि नोबेल पुरस्कार विजेता पीटर लियोनिदोविच कपित्सा द्वारा प्रस्तावित की गई थी। उन्होंने वायु द्रवीकरण संयंत्र का आविष्कार किया। जैसा कि आप जानते हैं, लगभग 21% ऑक्सीजन की मात्रा हवा में है। आसवन द्वारा ऑक्सीजन को तरल वायु से अलग किया जा सकता है, क्योंकि हवा में सभी पदार्थों के अलग-अलग क्वथनांक होते हैं। ऑक्सीजन का क्वथनांक -183 डिग्री सेल्सियस है, और नाइट्रोजन का -196 डिग्री सेल्सियस है। इसका मतलब है कि तरलीकृत हवा के आसवन के दौरान, नाइट्रोजन पहले उबालेगा और वाष्पित होगा, और फिर ऑक्सीजन।

प्रयोगशाला में, उद्योग में इतनी बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। आमतौर पर इसे नीले स्टील के सिलेंडर में लाया जाता है जिसमें यह दबाव में होता है। कुछ मामलों में, अभी भी रासायनिक रूप से ऑक्सीजन प्राप्त करना आवश्यक है। इसके लिए, अपघटन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है।

प्रयोग 1. एक पेट्री डिश में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का घोल डालें। कमरे के तापमान पर, हाइड्रोजन पेरोक्साइड धीरे-धीरे विघटित होता है (हम प्रतिक्रिया के संकेत नहीं देखते हैं), लेकिन समाधान में मैंगनीज (IV) ऑक्साइड के कुछ दाने जोड़कर इस प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है। ब्लैक ऑक्साइड के दानों के आसपास, गैस के बुलबुले तुरंत बाहर निकलने लगते हैं। यह ऑक्सीजन है। प्रतिक्रिया में कितना भी समय लगे, मैंगनीज (IV) ऑक्साइड के दाने घोल में नहीं घुलते हैं। यानी मैंगनीज (IV) ऑक्साइड प्रतिक्रिया में भाग लेता है, इसे तेज करता है, लेकिन खुद इसमें खपत नहीं होता है।

वे पदार्थ जो अभिक्रिया में तेजी लाते हैं लेकिन अभिक्रिया में उपभोग नहीं करते हैं, कहलाते हैं उत्प्रेरक.

उत्प्रेरकों द्वारा त्वरित अभिक्रियाएँ कहलाती हैं उत्प्रेरक.

उत्प्रेरक द्वारा अभिक्रिया का त्वरण कहलाता है कटैलिसीस.

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

2. डिजिटल शैक्षिक संसाधनों का एकल संग्रह ()।

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

गृहकार्य

साथ। 66-67 2 - 5 रसायन शास्त्र में कार्यपुस्तिका से: 8 वीं कक्षा: पाठ्यपुस्तक के लिए पी.ए. ओरज़ेकोवस्की और अन्य। "रसायन विज्ञान। ग्रेड 8 ”/ ओ.वी. उशाकोवा, पी.आई. बेस्पालोव, पी.ए. ओरज़ेकोवस्की; नीचे। ईडी। प्रो पीए ओरज़ेकोव्स्की - एम .: एएसटी: एस्ट्रेल: प्रोफिज़डैट, 2006।

नमस्ते। आप मेरे लेख Tutoronline.ru ब्लॉग पर पहले ही पढ़ चुके हैं। आज मैं आपको ऑक्सीजन और इसे प्राप्त करने के तरीके के बारे में बताऊंगा। मैं आपको याद दिलाता हूं, यदि आपके पास मेरे लिए प्रश्न हैं, तो आप उन्हें लेख की टिप्पणियों में लिख सकते हैं। यदि आपको रसायन विज्ञान में किसी सहायता की आवश्यकता है, तो अनुसूची में मेरी कक्षाओं के लिए साइन अप करें। मुझे आपकी मदद करने में खुशी होगी।

ऑक्सीजन प्रकृति में आइसोटोप 16 ओ, 17 ओ, 18 ओ के रूप में वितरित किया जाता है, जिसका पृथ्वी पर निम्नलिखित प्रतिशत है - क्रमशः 99.76%, 0.048%, 0.192%।

मुक्त अवस्था में ऑक्सीजन तीन . के रूप में होती है एलोट्रोपिक संशोधन : परमाणु ऑक्सीजन - O o, डाइअॉॉक्सिन - O 2 और ओजोन - O 3। इसके अलावा, परमाणु ऑक्सीजन निम्नानुसार प्राप्त की जा सकती है:

केसीएलओ 3 \u003d केसीएल + 3ओ 0

केएनओ 3 = केएनओ 2 + ओ 0

ऑक्सीजन 1400 से अधिक विभिन्न खनिजों और कार्बनिक पदार्थों का हिस्सा है, वातावरण में इसकी सामग्री मात्रा से 21% है। मानव शरीर में 65% तक ऑक्सीजन होती है। ऑक्सीजन एक रंगहीन और गंधहीन गैस है, जो पानी में थोड़ा घुलनशील है (ऑक्सीजन की 3 मात्रा 20 डिग्री सेल्सियस पर पानी की 100 मात्रा में घुल जाती है)।

प्रयोगशाला में, कुछ पदार्थों के मध्यम ताप से ऑक्सीजन प्राप्त की जाती है:

1) मैंगनीज यौगिकों (+7) और (+4) को विघटित करते समय:

2केएमएनओ 4 → के 2 एमएनओ 4 + एमएनओ 2 + ओ 2
परमैंगनेट मैंगनेट
पोटेशियम पोटेशियम

2 एमएनओ 2 → 2 एमएनओ + ओ 2

2) जब परक्लोरेट्स विघटित हो जाते हैं:

2KClO 4 → KClO 2 + KCl + 3O 2
perchlorate
पोटैशियम

3) बर्थोलेट नमक (पोटेशियम क्लोरेट) को विघटित करते समय.
इस मामले में, परमाणु ऑक्सीजन बनता है:

2KClO 3 → 2KCl + 6O 0
क्लोरट
पोटैशियम

4) जब हाइपोक्लोरस अम्ल के लवण प्रकाश में अपघटित हो जाते हैं- हाइपोक्लोराइट्स:

2NaClO → 2NaCl + O 2

Ca(ClO) 2 → CaCl 2 + O 2

5) नाइट्रेट्स को गर्म करते समय।
यह परमाणु ऑक्सीजन पैदा करता है। गतिविधि श्रृंखला में नाइट्रेट धातु किस स्थिति में है, इसके आधार पर विभिन्न प्रतिक्रिया उत्पाद बनते हैं:

2नानो 3 → 2नानो 2 + ओ 2

Ca(NO 3) 2 → CaO + 2NO 2 + O 2

2एजीएनओ 3 → 2 एजी + 2एनओ 2 + ओ 2

6) पेरोक्साइड को विघटित करते समय:

2एच 2 ओ 2 ↔ 2एच 2 ओ + ओ 2

7) निष्क्रिय धातुओं के ऑक्साइड को गर्म करते समय:

2एजी 2 ओ ↔ 4एजी + ओ 2

यह प्रक्रिया रोजमर्रा की जिंदगी में प्रासंगिक है। तथ्य यह है कि तांबे या चांदी से बने व्यंजन, एक ऑक्साइड फिल्म की एक प्राकृतिक परत वाले, गर्म होने पर सक्रिय ऑक्सीजन बनाते हैं, जो एक जीवाणुरोधी प्रभाव है। निष्क्रिय धातुओं, विशेष रूप से नाइट्रेट्स के लवणों के घुलने से भी ऑक्सीजन का निर्माण होता है। उदाहरण के लिए, सिल्वर नाइट्रेट को घोलने की समग्र प्रक्रिया को चरणों में दर्शाया जा सकता है:

एग्नो 3 + एच 2 ओ → एगोह + एचएनओ 3

2AgOH → Ag 2 O + O 2

2एजी 2 ओ → 4एजी + ओ 2

या सारांश रूप में:

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

8) उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था के क्रोमियम लवण को गर्म करते समय:

4K 2 Cr 2 O 7 → 4K 2 CrO 4 + 2Cr 2 O 3 + 3 O 2
डाइक्रोमेट क्रोमेट
पोटेशियम पोटेशियम

उद्योग में, ऑक्सीजन प्राप्त की जाती है:

1) पानी का इलेक्ट्रोलाइटिक अपघटन:

2एच 2 ओ → 2 एच 2 + ओ 2

2) पेरोक्साइड के साथ कार्बन डाइऑक्साइड की बातचीत:

सीओ 2 + के 2 ओ 2 → के 2 सीओ 3 + ओ 2

यह विधि पृथक प्रणालियों में सांस लेने की समस्या का एक अनिवार्य तकनीकी समाधान है: पनडुब्बी, खदानें, अंतरिक्ष यान।

3) जब ओजोन कम करने वाले एजेंटों के साथ बातचीत करता है:

ओ 3 + 2 केजे + एच 2 ओ → जे 2 + 2 केओएच + ओ 2

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में ऑक्सीजन का उत्पादन विशेष महत्व रखता है।पौधों में होता है। पृथ्वी पर सारा जीवन मूल रूप से इसी प्रक्रिया पर निर्भर करता है। प्रकाश संश्लेषण एक जटिल बहु-चरणीय प्रक्रिया है। शुरुआत उसे रोशनी देती है। प्रकाश संश्लेषण में ही दो चरण होते हैं: प्रकाश और अंधेरा। प्रकाश चरण में, पौधों की पत्तियों में निहित वर्णक क्लोरोफिल तथाकथित "प्रकाश-अवशोषित" परिसर बनाता है, जो पानी से इलेक्ट्रॉनों को लेता है, और इस तरह इसे हाइड्रोजन आयनों और ऑक्सीजन में विभाजित करता है:

2H 2 O \u003d 4e + 4H + O 2

संचित प्रोटॉन एटीपी के संश्लेषण में योगदान करते हैं:

एडीपी + एफ = एटीपी

अंधेरे चरण में, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं। और ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में जारी किया जाता है:

6CO 2 + 6H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6 + O 2

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