Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Редукциялаушы агенттер бар атмосфера
Atmosphere containing reducing agents
Редукциялаушы атмосфера – оттегі мен басқа да тотықтырғыш газдар немесе булардың болмауы арқасында тотығу процесінің алдын алатын атмосфералық жағдай. Мұндай атмосферада сутек, көміртек оксиді, метан және күкірт сутегі сияқты, еркін оттекті жоюға дайын тұратын белсенді тотықтырғыш газдар болуы мүмкін. Ертедегі Жерде протерозой эонына дейін, шамамен 2,5 миллиард жыл бұрынғы неоархей кезеңінің соңында, пребиотикалық атмосфера редукцияланған болатын. Бірақ, Жер атмосферасы молекулалық оттегінің (диоксиген, O2) артық болуымен сипатталатын тотықтырғыш атмосфераға өтті, ал оттегі негізгі тотықтырғыш агентке айналды.
A reducing atmosphere is an atmospheric condition in which oxidation is prevented by absence of oxygen and other oxidizing gases or vapours, and which may contain actively reductant gases such as hydrogen, carbon monoxide, methane and hydrogen sulfide that would be readily oxidized to remove any free oxygen. Although Early Earth had had a reducing prebiotic atmosphere prior to the Proterozoic eon, starting at about 2.5 billion years ago in the late Neoarchaean period, the Earth's atmosphere experienced a significant rise in oxygen transitioned to an oxidizing atmosphere with a surplus of molecular oxygen (dioxygen, O2) as the primary oxidizing agent.
Құю жұмыстары
Темір құю зауыттарының басты міндеті – темір оксидтерін (тазартылған темір кендерін) темір металлына түрлендіру. Бұл тотығуды азайту әдетте табиғи газ, сутек (H2) және көміртек монооксидінің қоспасынан тұратын азайту атмосферасы арқылы жүзеге асырылады. Ал қалдық өнім – көмірқышқыл газы.
The principal mission of iron foundry is the conversion of iron oxides (purified iron ores) to iron metal. This reduction is usually effected using a reducing atmosphere consisting of some mixture of natural gas, hydrogen (H2), and carbon monoxide. The byproduct is carbon dioxide.
Металл өңдеу
Металл өңдеуде металлдың кернеуін коррозияға ұшыратпай босату үшін отқа жағу пештерінде тотықсыздандыру атмосферасы қолданылады. Окистендірмейтін газ, әдетте азот немесе аргон, тасымалдаушы газ ретінде қолданылады, сондықтан тотықсыздандыру газдарының азайтылған мөлшерін пайдалануға болады. Әдетте, бұл отынның жану өнімдерін пайдалану және CO:CO2 қатынасын реттеу арқылы жүзеге асырылады. Дегенмен, металл өңдеу өнеркәсібінде қолданылатын басқа да кең таралған атмосфералар диссоциацияланған аммиактан, вакуумнан және/немесе N2, Ar және H2 газдарының тиісті тазалықтағы қоспаларынан тұрады. Тотықсыздандыру атмосферасы керамикалық бұйымдарды пісіру кезінде нақты эффекттерді жасау үшін де қолданылады. Отынмен жұмыс істейтін пеште ауа ағынын азайту және пешке оттегіңің жеткізілуін шектеу арқылы тотықсыздандыру атмосферасы жасалады. Бұл оттегі деңгейінің төмендеуі отынның толық жануына кедері келтіреді және пештің ішіндегі көміртегі деңгейін арттырады. Жоғары температурада көміртегі глазурьдегі бояу ретінде қолданылатын металл оксидтеріндегі оттегімен байланысып, оларды жояды. Бұл оттегінің жоғалуы глазурьдің түсінің өзгеруіне әкеледі, себебі ол глазурьдегі металдарды тотықсызданған күйде көруге мүмкіндік береді. Тотықсыздандыру атмосферасы топырақ массасының түсіне де әсер етеді. Егер темір топырақ массасында болса, көптеген сырлы топырақтарда болатынындай, ол да тотықсыздандыру атмосферасының әсеріне ұшырайды. Көптеген коммерциялық күйдіргіштерде көміртегі бар түтін шығаруға ынталандыру үшін дәл осындай жағдайлар жасалады. Бұл түтіндер кейіннен қайта жану туннельдерінде тотықтырылады, онда оттегі біртіндеп қосылады. Экзотермиялық тотығу реакциясы қайта жану туннельдерінің температурасын сақтайды. Бұл жүйе күйдіргіш бөлімінде төмен температураны қолдануға мүмкіндік береді, онда қатты заттар көлемдік тұрғыдан азаяды.
In metal processing, a reducing atmosphere is used in annealing ovens for relaxation of metal stresses without corroding the metal. A non oxidizing gas, usually nitrogen or argon, is typically used as a carrier gas so that diluted amounts of reducing gases may be used. Typically, this is achieved through using the combustion products of fuels and tailoring the ratio of CO:CO2. However, other common reducing atmospheres in the metal processing industries consist of dissociated ammonia, vacuum, and/or direct mixing of appropriately pure gases of N2, Ar, and H2. A reducing atmosphere is also used to produce specific effects on ceramic wares being fired. A reduction atmosphere is produced in a fuel fired kiln by reducing the draft and depriving the kiln of oxygen. This diminished level of oxygen causes incomplete combustion of the fuel and raises the level of carbon inside the kiln. At high temperatures the carbon will bond with and remove the oxygen in the metal oxides used as colorants in the glazes. This loss of oxygen results in a change in the color of the glazes because it allows the metals in the glaze to be seen in an unoxidized form. A reduction atmosphere can also affect the color of the clay body. If iron is present in the clay body, as it is in most stoneware, then it will be affected by the reduction atmosphere as well. In most commercial incinerators, exactly the same conditions are created to encourage the release of carbon bearing fumes. These fumes are then oxidized in reburn tunnels where oxygen is injected progressively. The exothermic oxidation reaction maintains the temperature of the reburn tunnels. This system allows lower temperatures to be employed in the incinerator section, where the solids are volumetrically reduced.
Өмірдің пайда болуы
Ертедегі Жер атмосферасы кеңінен тотығуға қарсы (reducing) жағдайға ие болған деп есептеледі. Миллер-Юри эксперименті, өмірдің пайда болуына қатысты кейбір гипотезалармен байланысты, метан, аммиак және күкірт сутегінің қоспасынан тұратын тотығуға қарсы атмосферадағы реакцияларды қамтыды. Өмірдің пайда болуына қатысты кейбір гипотезалар сутек цианиді (HCN) құрамындағы атмосфераның болуын қарастырады. Эксперименттер көрсеткендей, HCN аммиактың қатысуымен полимерленіп, әр түрлі өнімдерді, соның ішінде аминқышқылдарын бере алады. Осы принцип Марс, Венера және Титанға да қатысты. Цианобактериялар алғашқы фотоавтотрофтар болып, оттегілік фотосинтезді дамытқан деп саналады, ол Архей дәуірінің соңғы жартысында Жердің мұхиттарындағы, жер бетіндегі және атмосферасындағы барлық тотығуға қарсы заттарды (reductants) сарқып, атмосферадағы оттегінің концентрациясын біртіндеп арттырып, оны тотықтырғыш атмосфера деп белгіледі. Бұл оттегінің артуы бастапқыда 300 миллион жылға созылған мұз дәуірін тудырды, ол сол кездегі анаэробтық биосфераны жойды, аман қалған анаэробтық колонияларды жаңа пайда болған аэробтармен симбиоздық микробтық қабаттарға эволюцияға мәжбүр етті. Кейбір аэробты бактериялар ақырында басқа анаэробтардың (вероятно, археялардың) ішінде эндосимбионтқа айналды, ал нәтижедегі симбиогенез өмірдің мүлдем жаңа тармағының – митохондриялық аэробты тыныс алу арқылы жасушалық қызметтерін қуаттандыратын эукариоттардың эволюциясына әкелді, бұл өмірдің гүлденуіне және одан әрі күрделі формаларға дамуына мүмкіндік берді. Атмосферадағы оттегінің артуы сонымен қатар озон қабатын құрады, ол зиянды иондаушы ультракүлгін сәулеленуден қорғады, әйтпесе ол жер бетіндегі суды фотодиссоциациялап, құрлықта және мұхит бетінде өмірді мүмкін емес ететін еді. Гипотеза бойынша ертедегі тотығуға қарсы атмосфераға қарамастан, Гадей атмосферасының оттегі деңгейі бүгінгі деңгейге ұқсас екенін көрсететін дәлелдер бар. Бұл нәтижелер пребиотикалық құрылыс блоктарының галактиканың басқа бөліктерінен жеткізілгенін ұсынады. Алайда, бұл нәтижелер өмірдің анаэробты организмдерден аэробты организмдерге қарай дамуы туралы қазіргі теорияларға қайшы келмейді. Нәтижелер ертедегі атмосферадағы көміртек, сутек және күкіртті қамтитын газ молекулаларының сипатын анықтайды, бірақ олар ауадағы еркін оттегінің кейінгі артуына түсінік бермейді.
The atmosphere of Early Earth is widely speculated to have been reducing. The Miller–Urey experiment, related to some hypotheses for the origin of life, entailed reactions in a reducing atmosphere composed of a mixed atmosphere of methane, ammonia and hydrogen sulfide. Some hypotheses for the origin of life invoke a reducing atmosphere consisting of hydrogen cyanide (HCN). Experiments show that HCN can polymerize in the presence of ammonia to give a variety of products including amino acids. The same principle applies to Mars, Venus and Titan. Cyanobacteria are suspected to be the first photoautotrophs that evolved oxygenic photosynthesis, which over the latter half of the Archaen eon eventually depleted all reductants in the Earth's oceans, terrestrial surface and atmsophere, gradually increasing the oxygen concentration in the atmosphere, changing it to what is known as an oxidizing atmosphere. This rising oxygen initially led to a 300 million year long ice age that devastated the then mostly anaerobe dominated biosphere, forcing the surviving anaerobic colonies to evolve into symbiotic microbial mats with the newly evolved aerobes. Some aerobic bacteria eventually became endosymbiont within other anaerobes (likely archaea), and the resultant symbiogenesis led to the evolution of a completely new lineage of life — the eukaryotes, who took advantage of mitochondrial aerobic respiration to power their cellular activities, allowing life to thrive and evolve into ever more complex forms. The increased oxygen in the atmosphere also eventually created the ozone layer, which shielded away harmful ionizing ultraviolet radiation that otherwise would have photodissociated away surface water and rendered life impossible on land and the ocean surface. In contrast to the hypothesized early reducing atmosphere, evidence exists that Hadean atmospheric oxygen levels were similar to those of today. These results suggests prebiotic building blocks were delivered from elsewhere in the galaxy. The results however do not run contrary to existing theories on life's journey from anaerobic to aerobic organisms. The results quantify the nature of gas molecules containing carbon, hydrogen, and sulphur in the earliest atmosphere, but they shed no light on the much later rise of free oxygen in the air.