Кіріспе
Берілген жағдайларда химиялық реакцияға түспейтін газ. Инерт газ – басқа химиялық заттармен оңай химиялық реакцияға түспейтін, демек, химиялық қосылыстарды да оңай түзбейтін газ. Көбінесе асыл газдар көптеген заттармен әрекеттеспейді және тарихи тұрғыдан инерт газ деп аталды. Инерт газдардың негізгі қолданылуы – сынаманың сапасын төмендетуі мүмкін жағымсыз химиялық реакцияларды болдырмау. Мұндай жағымсыз реакциялар көбінесе ауадағы оттегі мен ылғалмен болатын тотығу және гидролиз реакциялары болып табылады. "Инерт газ" термині контекстке байланысты, себебі кейбір асыл газдарды белгілі бір жағдайларда реакцияға түсіруге болады. Тазартылған аргон газы – табиғатта кең таралғандығы (ауада 78,3% N2, 1% Ar) және салыстырмалы түрде төмен құнының арқасында ең көп қолданылатын инерт газ. Асыл газдардан өзгеше, инерт газ міндетті түрде таза элемент емес, көбінесе қосылыс газ болып табылады. Асыл газдар сияқты, реакцияға түспеуге бейімділік – барлық инерт газдарда сыртқы электрон қабатын құрайтын валенттіліктің толық болуымен байланысты. Бұл қағида емес, тек бейімділік, өйткені барлық асыл газдар мен басқа да "инерт" газдар белгілі бір жағдайларда қосылыстар құруы мүмкін.
An inert gas is a gas that does not readily undergo chemical reactions with other chemical substances and therefore does not readily form chemical compounds. The noble gases often do not react with many substances and were historically referred to as the inert gases. Inert gases are used generally to avoid unwanted chemical reactions degrading a sample. These undesirable chemical reactions are often oxidation and hydrolysis reactions with the oxygen and moisture in air. The term inert gas is context dependent because several of the noble gases can be made to react under certain conditions. Purified argon gas is the most commonly used inert gas due to its high natural abundance (78.3% N2, 1% Ar in air ) and low relative cost. Unlike noble gases, an inert gas is not necessarily elemental and is often a compound gas. Like the noble gases, the tendency for non reactivity is due to the valence, the outermost electron shell, being complete in all the inert gases. This is a tendency, not a rule, as all noble gases and other "inert" gases can react to form compounds under some conditions.
Қажеттілік пен қажеттілік
Инерт газдар ауаның фракциялық айнымалы қайнату арқылы алынады, гелийден басқа, ол осы элементке бай кейбір табиғи газ көздерінен криогендік айнымалы қайнату немесе мембраналық бөліну арқылы бөлінеді. Арнайы қолданыстар үшін тазартылған инерт газдар арнайы генераторлармен орнында өндіріледі. Олар көбінесе химиялық танкерлер мен өнім тасымалдаушы кемелерде (кішкентай кемелерде) қолданылады. Лабораториялар үшін үстелге қойылатын арнайы генераторлар да қолжетімді.
Инертті газға арналған қолдану
Инерт газдардың реакцияға түспейтін қасиеттеріне байланысты, олар не қажет емес химиялық реакциялардың алдын алу үшін жиі қолданылады. Тағамды оттегі газын жою үшін инерт газға қаптамалайды. Бұл бактериялардың өсуін тоқтатады. Сонымен қатар, ол қалыпты ауадағы оттегінің химиялық тотығуын болдырмайды. Мысалы, тамаққа қолданылатын майлардың сақындануы (тотығу нәтижесінде пайда болады). Тағам қаптамасында инерт газдар пассивті консервант ретінде қолданылады, ал натрий бензоаты (антимикробтық) немесе BHT (антиоксидант) сияқты белсенді консерванттардан өзгеше. Тарихи құжаттарды бұзылудан қорғау үшін инерт газ астында сақтауға болады. Мысалы, АҚШ Конституциясының түпнұсқа құжаттары ылғалданған аргон астында сақталады. Бұрын гелий қолданылған, бірақ аргонға қарағанда ол тез таралып кеткендіктен, тиімді болмады. Инерт газдар химия өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Химиялық өндіріс орнында, өрт қаупін немесе қажетсіз реакцияларды азайту үшін реакциялар инерт газ астында жүргізілуі мүмкін. Мұндай орныларда және мұнай өңдеу зауыттарында, өрт пен жарылыстың алдын алу үшін тасымалдау құбырлары мен ыдыстар инерт газбен тазартылады. Лабораториялық тәжірибелерде химиктер ауаға сезімтал заттармен жұмыс істегенде, оларды инерт газ астында қолдануға арналған, ауасыз әдістерді пайдаланады. Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон және радон – инерт газдар.
Кемедегі инерттік газ жүйелері
Иннертті газды өндіру үшін арнайы иннертті газ генераторларында керосин жағылады, бұл мұнай тасымалдаушы кемелерде (2016 жылдың 1 қаңтарынан бастап 8000 тоннадан асатын кемелерде) жүзеге асырылады. Иннертті газ жүйесі жүк таңқыларындағы немесе бункерлердегі атмосфераның жарылғыш шегіне жетуін болдырмау үшін қолданылады. Иннертті газдар таңқы атмосферасының оттегі мөлшерін 5% төмен ұстайды (жартылай өңделген мұнай тасымалдаушыларда, өнім тасымалдаушылар мен газ тасымалдаушыларда бұл көрсеткіш одан да төмен), соның салдарынан таңқыдағы ауа мен көмірсутек газының қоспасы жанғысыз болады (жану үшін отын мен оттегі арақатынасы тым жоғары). Иннертті газдар таңқыны түсіру кезінде және балласттық сапар кезінде ең маңызды, себебі осы кезде таңқы атмосферасында көмірсутек буларының концентрациясы жоғары болуы мүмкін. Иннертті газды таңқыны газды босатуға дайындық үшін, оның құрамындағы ұшқыш атмосфераны ауамен алмастыру үшін немесе керісінше қолдануға болады. Түтін газы жүйесі қазандықтың түтін газын бастапқы көз ретінде пайдаланады, сондықтан қазандықтағы отын мен ауа арақатынасы дұрыс реттелуі және жоғары сапалы иннертті газ өндірілуі маңызды. Ауаның артық болуы оттегінің 5% шегінен асуына, ал отынның артық болуы қауіпті көмірсутек газының тасымалдануына әкелуі мүмкін. Түтін газы тазалау мұнарасы арқылы тазартылып, салқындатылады. Әртүрлі қауіпсіздік құрылғылары қысымның артуына, көмірсутек газының машина бөліміне қайтуына немесе оттегінің мөлшері тым жоғары иннертті газдың пайда болуына жол бермейді. Газ тасымалдаушылар мен өнім тасымалдаушылар түтін газы жүйелеріне сене алмайды (өйткені оларға 1% немесе одан аз оттегі бар иннертті газ қажет), сондықтан олар иннертті газ генераторларын пайдаланады. Иннертті газ генераторы жану камерасынан және желдеткіштермен жабдықталған тазалау блогынан, сондай-ақ газды салқындататын тоңазытқыштан тұрады. Жүйеге жалғанған кептіргіш газды палубаға жібермес бұрын одан ылғалды алып тастайды. Газ тасымалдаушылардағы жүк таңқылары иннерттендірілмейді, бірақ оларды қоршаған кеңістік иннерттендіріледі.
Әуе кемесіндегі инерттік газ жүйелері
Инертті газ коммерциялық және әскери ұшақтарда отын бактерілерін пассивтеу үшін жасалады. Ыстық күндері отын бактерілеріндегі отын буы тұтанғыш немесе жарылғыш қоспа құруы мүмкін, ал ол тотықса, қатты салдарга әкелуі мүмкін. Көбінесе, инертті газды жасау үшін ауаны бөлу модульдері (ASM) қолданылады. ASM-дерде таңдамалы өткізгіш мембраналар болады. Оларға газ турбиналық қозғалтқыштың компрессорлық кезеңінен алынған қысылған ауа жіберіледі. Қысым, азотқа қарағанда ASM арқылы оттегінің жоғары өткізгіштігіне байланысты, ауадан оттегіні бөліп шығаруға көмектеседі. Отын бактерілерін пассивтеу үшін барлық оттегіні алу қажет емес, жақын тұтанғыштық шегінен және жарылыс шегінен төмендеу үшін жеткілікті мөлшерде алу керек. Ұшу кезінде оттегінің концентрациясы әдетте 10%-дан 12%-ға дейін болады.
Дәнекерлеу
Газбен вольфрамды доғамен дәнекерлеуде (GTAW) вольфрамды ластанудан қорғау үшін инертті газдар қолданылады. Ол сонымен қатар доғадан пайда болатын сұйық металлды ауадағы реактивті газдардан қорғайды, бұл қатайған дәнекерлеу шоғырындағы кеуектілікке себеп болады. Инертті газдар темір емес металдарды дәнекерлеу үшін газбен металл доғасын дәнекерлеуде (GMAW) де қолданылады. Көбінесе инертті деп есептелмейтін, бірақ кейбір қолдану жағдайларында инертті газдар сияқты мінез-құлық танытатын газдарды инертті газдың орнына пайдалануға болады. Бұл арзан әрі қолжетімді псевдоинертті газды табу мүмкін болғанда тиімді. Мысалы, көмірқышқыл газы кейде GMAW үшін газ қоспаларында қолданылады, себебі ол доғамен дәнекерлеу арқылы жасалған дәнекерлеу шоғырына қатыспайды. Бірақ ол доғаға реакция жасайды. Аргон сияқты инертті газға көмірқышқыл газын қосу дәнекерлеудің тереңдігін арттырады. Көмірқышқыл газының мөлшері көбінесе GMAW-да қолданылатын трансфер түріне байланысты анықталады. Ең көп таралғаны – шашырату аркасымен тасымалдау, ал шашырату аркасымен тасымалдау үшін ең көп қолданылатын газ қоспасы – 90% аргон және 10% көмірқышқыл газы.
Суға түсу
Су астына түсу кезінде инерттік газ – бұл метаболизмде қатыспайтын және тыныс қоспасын сұйылтуға арналған тыныс алу қоспасының құрамына кіретін газ. Инерттік газ суға түсушіге әсер етуі мүмкін, бірақ бұл әсерлер көбінесе физикалық сипатта болады, мысалы, декомпрессиялық ауру кезінде пайда болатын көпіршіктердің тіндерге зақым келтіруі. Кәсіби суға түсу үшін қолданылатын ең көп таралған инерттік газ – гелий.