قوانين الغازات (فلاشات) / الحادي عشر كيمياء
قوانين الغازات (فلاشات) / الحادي عشر كيمياء
1) قانون بويل :
2) قانون شارل:
3) قانون جاي لوساك :
4) قوانين بويل وشارل وجاي لوساك معاً :
تجدونها في المرفقات
يتبع
الغـازات النبيلـة
هي العناصر الكيميائية الموجودة في المجموعة الثامنة عشر من الجدول الدوري
وهذه السلسلة الكيميائية تحتوي العناصر الآتية : الأرجون Ar، الهيليوم He , الكربتون Kr , النيون Ne , الرادون Rn , الزينونXe , بالإضافة إلى عنصر جديد قيد الأبحاث ( لم يكتشف بعد ) وهو الأنون أوكتيوم وله الرمز المؤقت Uuo
وخلافًا لمعظم العناصر الغازية، فإن الغازات النبيلة أحادية الذرة، أي توجد في الطبيعة على شكل ذرات منفردة بدلاً من جزيئات من ذرتين أو أكثر
ويتميز تركيب هذه الغازات بوجود ثمانية إلكترونات في المستوى الخارجي لها باستثناء الهيليوم حيث يحتوى المستوى الخارجي فيه على إلكترونين فقط , وهذا ما يفسر خمول فاعليتها واستقرارها
كانت الغازات النبيلة تعرف إلى عهد قريب بالغازات الخاملة نظراً لأنه لم يكن يعرف – حتى قبل عام 1962 – أنها تدخل في أي تفاعل كيميائي نظراً لارتفاع جهود تأينها ولأنها أقل العناصر ألفة إلكترونية ولكن الآن أصبح هذا التعبير ليس دقيق نظرا لأن عدد منها يدخل في تفاعلات كيميائية , كما انه كان يطلق عليها أيضا الغازات النادرة على الرغم من أنها توجد في الهواء الجوي بنسبة 1 % بالحجم تقريباً
تاريخ الغازات النبيلة ووجودها في الطبيعة
نظراً لعدم نشاط الغازات النبيلة الكيميائي فإنها لم تكتشف حتى 1868, حينما تم اكتشاف الهيليوم بواسطة المطياف في الشمس .
في سنة 1868 حدث كسوف كلي للشمس وأمكن بذلك دراسة الجو الضوئي المحيط بها بواسطة المطياف . وقد لاحظ جانسن (Janssen ) وجود خط في المنطقة الصفراء من الطيف يختلف في طول موجته عن الخط المميز لعنصر الصوديوم وقد استنتج فرانكلاند ( Frankland ) ولوكير ( Lockyer ) أن الخط لابد أن يكون لعنصر جديد لايوجد على الأرض وسمي هيليوم اشتقاقاً من الكلمة اليونانية Helios ومعناه الشمس نظراً لوجوده في جو الشمس بكثرة
وفي عام 1894 درس ويليام رامزي( Ramsay)
الغازات الناتجة من تسخين معدن الكليفيت ( Cleveite ) ولاحظ أنها تحتوي على الهيدروجين والنيتروجين والأرجون كما لاحظ أن طيفها يحتوي على الخط المميز للهيليوم الذي سبق اكتشافه في جو الشمس وقد دل ذلك على وجود الهيليوم في الأرض كما أثبت كايزر ( Kayser ) وجود الهيليوم في الهواء الجوي المحيط بالكرة الأرضية في عام 1895
يعد الهيليوم من أخف الغازات المعروفة بعد الهيدروجين , وثاني أكثر الغازات وفرة في الكون
يوجد غاز الهيليوم بوفرة كبيرة جداً في النجوم , ويعود ذلك إلى الاندماج النووي للهيدروجين , إلا أن وجوده في الغلاف الجوي للأرض قليل حيث يصل إلى 0.0005 % حجماً . بسبب أن الجاذبية الأرضية لهذا الغاز ليست قوية بما فيه الكفاية لإعاقة انفلاته التدريجي باتجاه الفضاء , ويعود السبب في وجود الهيليوم في الغلاف الجوي الأرضي نتيجة للتفكك التلقائي لبعض النظائر المشعة الثقيلة مع إصدار جسيمات ألفا التي تتحول إلى غاز الهيليوم
كما تعد مكامن الغاز الطبيعي والحقول الغازية مصدراً لغاز الهيليوم حيث تبلغ نسبته 2 % وهي المصدر التجاري الرئيسي لهذا الغاز
النيون
أكتشف النيون عام 1898 بواسطة كلاً من رامزي( Ramsay) وموريس وليم ترافرس ( Travers )
عندما كانا يقومان بتقطير الهواء المسال تقطيراً تجزيئياً فعندما قاما بتقطير الجزء الذي يحتوي على الأرجون المسال تقطيراً تجزيئياً تبين أنه يحتوي على بعض الهيليوم وغاز آخر سمي نيون طبقًا للكلمة الإغريقية (Neos) والتي تعني الجديد , وقد تنبأ رامزي بوجود هذا الغاز قبل ذلك بعام
يوجد هذا الغاز بكميات قليلة في الغلاف الجوي للأرض ( بنسبة 0.0018 % حجماً ) , وفي صخور قشرة الأرض . وغاز النيون أخف من الهواء
الأرجون
في عام 1892 لاحظ البارون رايلي
أن كثافة النيتروجين المحضر من الهواء أكبر من كثافة النيتروجين المحضر من مركباته وقد استنتج من ذلك أن نيتروجين الجو يحتوي على غاز آخر أثقل منه وقد نجح رامزي عام 1894 في فصل هذا الغاز من الهواء بعد إزالة الأكسجين والنيتروجين منه ونظراً لأن هذا الغاز يتميز بخمول كيميائي فقد أطلق عليه اسم الأرجون ومعناه باليونانية خامل أو كسول
يوجد الأرجون طبيعياً في الصخورويتشكل في الهواء الجوي بنسبة 0.93 % حجماً , ويعتبر أعلى الغازات النبيلة في نسبة تواجده
يتم إطلاق الأرجون بصفة مستمرة في الغلاف الجوي من انحلال البوتاسيوم المشعّ في قشرة الأرض
ويوجد الأرجون في جو المريخ بنسبة 1.6%
الكريبتون
أكتشف الكريبتون من قبل الكيميائيان البريطانيان السير ويليام رامزي وموريس ترافرس عام 1898م عند إجراء عملية التقطير التجزيئي للهواء المسال
وسمي كريبتون ومعناها باليونانية الخفي
يوجد القليل من غاز الكريبتون في الغاز الطبيعي وفي البراكين , ولكن معظم وجوده يكون في الغلاف الجوي للأرض حيث يوجد بنسبة 0.0001 % حجماً
الزينون
اكتشف الزينون عالما الكيمياء البريطانيان السير ويليام رامزي وموريس ترافرس عام 1898م عندما كانا يدرسان الهواء السائل.
وسمي زينون وتعني باليونانية غريب
يوجد الزينون بكميات قليلة في الجو (بنسبة 0.0000087 % ) , ويعتبر أقل الغازات النبيلة في نسبة تواجده في الغلاف الجوي للأرض , كما يوجد في جو المريخ بحدود حوالي 0.08 جزء بالمليون
الرادون
الرادون غاز مشع اكتشف عام 1900 م بواسطة العالم فريديريتش إيرنست دورن (Fredrich Ernst Dorn)
اشتق اسم الرادون من الراديوم حيث أنه يتكون بسبب الانحلال الإشعاعي لعنصر الراديوم. ويتكون الراديوم بدوره نتيجة للانحلال الإشعاعي لليورانيوم. ينطلق الرادون إلى الجو من التربة والصخور ويتسرب إلى المنازل من خلال الشقوق الموجودة في أرضيات وجدران الدور السفلي من المبنى
يسبب الرادون الشديد التركيز، سرطان الرئة، إذا تمَّ استنشاقه بكميات كبيرة. أما خارج المنازل، فيكون الرادون مخفّفًا إلى المستويات الآمنة التي لا تضر بالصحة العامة
أنون أوكتيوم Ununoctium
في عام 1999 أفادت الأبحاث في معمل لورانس بيركيلي القومي عن اكتشاف كل من العناصر 116, 118 في بحث تم نشره في (خطابات مراجعة الفيزياء)
وفى العام التالي , أعلنوا تراجعهم عن الإفادة السابقة بعد عدم استطاعة الأبحاث الوصول لنفس النتائج مرة أخرى. وفى يونيو عام 2022, أعلن مدير المعمل أن الإدعاء الأصلي باكتشاف العنصرين كان عن طريق فيكتور نينوف . أنون أوكتيوم هو اسم مؤقت بمعرفة (IUPAC)
طرق استخلاص الغازات النبيلة
تحضر الغازات النبيلة عادةً بالتقطير التجزيئي للهواء المسال إذ يحتوي الجزء الأكثر تطايراً على غازات النيتروجين والهيليوم والنيون . ويمكن التخلص من النيتروجين بالإسالة أولاً ثم بامتزازه على الفحم المنشط
يستخلص غاز الهيليوم من الغاز الطبيعي والحقول الغازية , وتتلخص عملية الاستخلاص بإدخال الغاز تحت ضغط منخفض ( 0.3 إلى 0.5 ضغط جوي ) وينزع منه الماء والمركبات الهيدروكربونية القابلة للتكثف , ومن ثم يمرر في جهاز تنقية لإزالة الغبار , وبعد ذلك يمرر إلى أبراج الامتصاص لإزالة غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 بواسطة محلول من أحادي إيثانول أمين ( MEA ) وثنائي إيثيلين جليكول , وأخيراً يمرر في طبقة من البوكسيت , ولفصل الهيليوم الخام يدخل الغاز المنقى إلى وحدات خاصة ويبرد إلى درجة حرارة -156 درجة مئوية بواسطة التبادل الحراري مع الهيليوم الخام والغاز الطبيعي المستنزف , ويتم تمدد التيار المبرد في عمود فاصل حيث يتم تسييل الغاز الطبيعي وفصله , وذلك بواسطة مبردات حلزونية يمر فيها نيتروجين بارد تحت ضغط منخفض ويكون الغاز المتبقي عبارة عن 75 % هيليوم و25 % نيتروجين
ولتنقية غاز الهيليوم يتم أولاً فصل آثار الهيدروجين في مفاعل مع كمية صغيرة من الهواء , حيث يتم أكسدته إلى ماء فوق محفز من البلاتين , أما النيتروجين فيتم فصله بالتبريد إلى درجة حرارة أقل من -193 درجة مئوية , ويتم تنقيته من الشوائب الأخرى بواسطة الإمتزاز في وحدات خاصة .
ينتج الهيليوم في معظم الوحدات بدرجة غليان -268.9 درجة مئوية تحت ضغط جوي واحد بالمقارنة مع الهيدروجين الذي يغلي عند درجة حرارة -252 درجة مئوية
أما غاز الأرجون وكذلك النيون والكريبتون والزنيون فيتم تحضيرها تجارياً كمنتجات ثانوية من وحدات فصل الهواء بالتبريد , ويتم تقطير الهواء باستخدام أعمدة وأبراج مضاعفة خاصة , ويتم بعد ذلك فصل الغازات النبيلة عن طريق عمود في جانب الوحدة , يتم فصل الأرجون لأنه يغلي عند درجة أقل من درجة حرارة غليان الأكسجين , وبعد ذلك يسحب الأرجون من الطرف العلوي للعمود عند نقطة أعلى من مستوى منتج الأكسجين , ويتم تنقيته الأرجون الخام من الشوائب , مثل الأكسجين والنيتروجين في وحدات خاصة , وتتم إزالة الأكسجين على هيئة بخار ماء بإضافة الهيدروجين مع مادة محفزة عند درجة حرارة عالية , يجفف الغاز من بخار الماء الناتج في وحدات تجفيف خاصة , كما تتم إزالة النيتروجين بواسطة التقطير بالتبريد للحصول على الأرجون بنقاوة 99.999 %
أما الأنون أوكتيوم فقدأكتشف بقصف أهداف ( Pb ) بشعاع حادّ من أيونات الكريبتون الغنية بالطاقة
م/ن
ممكن تساعدوني محتاج مقال عن عن أثر الغازات الدفيئة على البيئة و طبقة الاوزون
أتمنى في أسرع وقت
الي عنده و يقدر ياساعدني يرسلي على al_ze_aim@************
في المرفقات
منقول
تفضلو مشروع الكيمياء من اعدادي انا …
ان شاء الله يعجبكم … معا انه ع قد الحال … والسموحه منكم
بس في كلمات يقول فيها ( قبل وبعد ) حط صور من عندك فالمساحه ذي
تجدونه بالمرفقات
لا تنسوني ف دعاوييكم ..
بحـــث وكتابــــه
هناك أربعة أنظمة تستخدم لتسيل الغازات :
1- منظومة لند Linde البسيطة ..
2- منظومة هامسون Hampson system ..
هاتان المنظومتين تستخدم فيهما ضاغطات ترددية لإنتاج الغازات المسالة بمرحلتين أو ثلاثة أو أربع
مراحل بعد غسل الهواء أو الغاز وتجفيفه . مع استخدام مبادلات حرارية بعد كل مرحلة لتبريد الهواء .
ويتم ضغط الهواء إلى 200 بار أو أكثر في المراحل المتعددة , ثم يمر بمجفف وتبريده مرة أخرى
ويخنق الهواء المضغوط ويتمدد ثم يدخل أخيرا إلى مبادل حراري بالتدفق المتعاكس ويخرج سائلا
ويعبئ باسطوانات ذات قوة انضغاط 300 بار مصنوعة من معدن الحديد أو الألمنيوم للاستخدام الخاص
3- منظومة لند ذات الضغطيين ، التي يتم تمدد الهواء المضغوط بمرحلتين ..
4- منظومة كلود Claude System ، يستخدم فيها توربين صغير لتمدد جزء من الهواء المضغوط ..
تسيل الغاز الطبيعي
تجري عملية تسييل الغاز المكون أساساً من الميثان والإيثان وبعض البر وبان في برج التسييل الرئيسي الذي يبلغ ارتفاعه 180 قدماً وقطره 13 قدماً ووزنه 200 طن، والذي يتألف من ثلاث مجموعات من الأنابيب الحلزونية المصنوعة من الالومنيوم التي يبلغ طولها 515 ميلاً وقطرها 11 ملليمترا. ويدخل الغاز إلى المجموعة السفلى من الأنابيب ودرجة حرارته 34 درجة مئوية تحت الصفر ويخرج منها في درجة لحرارة ويخرج منها في درجة حرارة 50 مئوية تحت الصفر، وفي هذه المرحلة يتكثف معظم ما به من يروبان ويتم عزله وضخه إلى قسم التجزئة، ثم يمرر الغاز غير المكثف إلى المجموعة الوسطى من الأنابيب قبل أن يدفع إلى المجموعة العليا مها حيث تصل درجة حرارته إلى 160 درجة مئوية تحت الصفر، ويتحول بالتالي إلى غاز طبيعي مسال يرسل إلى صهاريج التخزين.
تسيل الغاز
صناعة الغاز واحدة من الصناعات الحديثة بالغة التعقيد، خاصة وأن مصادر الغاز عديدة والمواد المتداخلة في الغاز الخام متعددة، مما يتطلب تقنية عالية لاستخلاص الغاز النقي، كما أن نقل الغاز من مصادر إنتاجه إلى أسواق استهلاكه يتطلب تسييله، وتسييله يتطلب خفض درجة حرارته إلى 160 درجة مئوية تحت الصفر. ويعتبر مصنع أدجاز لتسييل الغاز في جزيرة داس من أحدث المصانع في هذا الميدان، وهو فريد في نوعه إذ أنه المصنع الوحيد في العالم المهيأ لتسييل الغاز الطبيعي المستخرج من المكامن، ولتسييل الغاز المصاحب الذي يستخرج مع النفط الخام، كما أنه المصنع الوحيد الذي يستقبل الغاز الخام تحت خمسة مستويات مختلفة من الضغط ، وتأتي إمدادات الغاز في البداية من خلال أحد عشر خطاً، ثم يتم تجميع الغازات ذات الضغوط المتساوية في خطوط موحدة، بحيث يضخ الغاز في النهاية إلى المصنع من خلال خمسة خطوط كل منها يحتوي على الغاز تحت ضغط يختلف عن الآخر.
طرق تسييل الغازات
~ صنع يدي ~
بــاسبورد فــك الضغط :
uae.ii5ii.com
___________________________________________
بحث وكتابة عن :
طريقة تسييل الغازات
لمــــــــادة الكيمياء
إعداد :
——————————
بإشراف المعلمة :
—————————–
تاريخ التسليم :
—————————–
مقدمة :
نحتاج في حياتنا العملية واليومية إلى غازات متنوعة وكثير مثل الأوكسجين والهيدروجين والهليوم والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون الأمونيا وغاز الطبخ (البوتان)….الخ في
المجال الطبي والصناعي .
لكن على هيئة مائع أو سائل للاستفادة منه بشكل أوسع (زيادة في حجم )ومعبئ باسطوانات خاصة وبمختلف الأحجام أو بأنابيب للنقل .
الموضوع :
هناك أربعة أنظمة تستخدم لتسيل الغازات .
1_ منظومة لند Linde البسيطة .
2_ منظومة هامسون Hampson system .
هاتان المنظومتين تستخدم فيهما ضاغطات ترددية لإنتاج الغازات المسالة بمرحلتين أو ثلاثة أو أربع
مراحل بعد غسل الهواء أو الغاز وتجفيفه . مع استخدام مبادلات حرارية بعد كل مرحلة لتبريد الهواء .
ويتم ضغط الهواء إلى 200 بار أو أكثر في المراحل المتعددة , ثم يمر بمجفف وتبريده مرة أخرى
ويخنق الهواء المضغوط ويتمدد ثم يدخل أخيرا إلى مبادل حراري بالتدفق المتعاكس ويخرج سائلا
ويعبئ باسطوانات ذات قوة انضغاط 300 بار مصنوعة من معدن الحديد أو الألمنيوم للاستخدام الخاص
3_ منظومة لند ذات الضغطيين . التي يتم تمدد الهواء المضغوط بمرحلتين .
4_ منظومة كلود Claude System . يستخدم فيها توربين صغير لتمدد جزء من الهواء المضغوط
(( تسيل الغاز الطبيعي ))
تجري عملية تسييل الغاز المكون أساساً من الميثان والإيثان وبعض البر وبان في برج التسييل الرئيسي الذي يبلغ ارتفاعه 180 قدماً وقطره 13 قدماً ووزنه 200 طن، والذي يتألف من ثلاث مجموعات من الأنابيب الحلزونية المصنوعة من الالومنيوم التي يبلغ طولها 515 ميلاً وقطرها 11 ملليمترا. ويدخل الغاز إلى المجموعة السفلى من الأنابيب ودرجة حرارته 34 درجة مئوية تحت الصفر ويخرج منها في درجة لحرارة ويخرج منها في درجة حرارة 50 مئوية تحت الصفر، وفي هذه المرحلة يتكثف معظم ما به من يروبان ويتم عزله وضخه إلى قسم التجزئة، ثم يمرر الغاز غير المكثف إلى المجموعة الوسطى من الأنابيب قبل أن يدفع إلى المجموعة العليا مها حيث تصل درجة حرارته إلى 160 درجة مئوية تحت الصفر، ويتحول بالتالي إلى غاز طبيعي مسال يرسل إلى صهاريج التخزين.
(( تسيل الغاز ))
صناعة الغاز واحدة من الصناعات الحديثة بالغة التعقيد، خاصة وأن مصادر الغاز عديدة والمواد المتداخلة في الغاز الخام متعددة، مما يتطلب تقنية عالية لاستخلاص الغاز النقي، كما أن نقل الغاز من مصادر إنتاجه إلى أسواق استهلاكه يتطلب تسييله، وتسييله يتطلب خفض درجة حرارته إلى 160 درجة مئوية تحت الصفر. ويعتبر مصنع أدجاز لتسييل الغاز في جزيرة داس من أحدث المصانع في هذا الميدان، وهو فريد في نوعه إذ أنه المصنع الوحيد في العالم المهيأ لتسييل الغاز الطبيعي المستخرج من المكامن، ولتسييل الغاز المصاحب الذي يستخرج مع النفط الخام، كما أنه المصنع الوحيد الذي يستقبل الغاز الخام تحت خمسة مستويات مختلفة من الضغط ، وتأتي إمدادات الغاز في البداية من خلال أحد عشر خطاً، ثم يتم تجميع الغازات ذات الضغوط المتساوية في خطوط موحدة، بحيث يضخ الغاز في النهاية إلى المصنع من خلال خمسة خطوط كل منها يحتوي على الغاز تحت ضغط يختلف عن الآخر. وتشمل عمليات الغاز رفع مستوى ضغط الإمدادات ذات الضغوط التي تقل عن 780 رطلاً للبوصة المربعة، ثم تنقيه الغاز، ثم إزالة الرطوبة منه، ثم فصل المكونات الثقيلة عنه، يلي ذلك تجزئة هذه المكونات لاستخلاص المنتجات المختلفة. وتسييل المكونات الخفيفة منه لإنتاج الغاز الطبيعي المسال.
(( الغاز الطبيعي ))
إزالة الغازات الحمضية من الغاز الطبيعي يعد من أهم التحديات التي تواجه العاملين في شركات صناعة الغاز الطبيعي. وجود الغاز الحمضي في مكونات الغاز الطبيعي يسبب مشاكل في تكلفة عمليات تسييل الغاز والبيئة في آن واحد. من أهداف المشروع استحداث فكرة مبتكرة في تحليه الغاز الطبيعي و إزالة الغازات الحمضية منه حيث تمت الدراسة على حقل ينتج 240 مول/ث حيث يشكل كبرتيد الهيدروجين 6.97 % و ثاني أكسيد الكربون 3.39% من الإنتاج و يعد هذين الغازين الحمضيين من أهم الملوثات في الغاز الطبيعي.
وتمت الدراسة في المشروع بتناول مختلف الطرق المستخدمة في الصناعة أو مجال الأبحاث لمعرفة إيجابيات و سلبيات كل طريقة على حدة ومن ثم اختيار الطريقة المثلى و جمع المعلومات الأساسية عنها و تحضير لتجارب في المختبر من أجل الحصول على نتائج يستطاع من خلالها إقامة و حدة تحليه للغاز الطبيعي.
الطرق التي تمت دراستها هي الامتصاص الكيميائي باستخدام مذيب كيميائي , الامتصاص باستخدام مواد صلبة نشطة كيمائيا , الـتفاعل البيولوجي باستخدام بكتيريا صديقة للبيئة. وتم من خلال الدراسة مقارنة الطرق الثلاثة السابقة و دراستها تم اختيار الامتصاص الكيميائي على أن يكون أنسب طريقة لإزالة الغازات
الحمضية.
و اتضح من خلال الدراسة شيوع استخدام مذيبات كيميائية تنتمي لعائلة " الكان أمين" التي تحسن من عملية إزالة الغاز الحمضي, وبالأخص داي إيثل أمين.
و لتحسين أداء العملية حيث تم استخدام نوع خاص من المواد المفرغة التي تحوي على نسبة فراغات عالية حيث تحبس "داي إيثل أمين " داخل هذه الفراغات مما يحسن من أداء الـحلية للغاز ويعطي نتائج عالية.
بالإضافة إلى ذلك يعمل هذا التحسين الجديد على تقليل كمية "الأمين" المستخدمة و خفض تكاليف الإنتاج و خفض المساحة المشغولة لوحدة التحلية.
الخاتمة :
وأخيرا كما قدمت لكم من شرح عن ( طريقة تسييل الغازات ) والمواد التي توجد كغازات عند درجة حرارة الغرفة وتستخدم على شكل سوئل ,,,, أرجو إنكم استفدتم من ذلك .
المراجع :
معهد الامارات التعليمي www.uae.ii5ii.com
_________________________
تجـــدونهــا مع الترتيب فـــي المرفقــاآت