تعريف الغازات النشطة
الغازات الرئيسية الموجودة في الغلاف الجوي هي الأكسجين بنسبة 21٪ والنيتروجين بنسبة 70٪، وكذلك ثاني أكسيد الكربون بنسبة تقل عن 1٪. هناك أيضا غازات نشطة أخرى مثل الهيدروجين (H) بعدد ذري 1، والنيتروجين (N) بعدد ذري 7، والفلور (F) بعدد ذري 9، والكلور (CI) بعدد ذري 17. يشمل الجدول الدوري أو جدول مندليف باقي العناصر الغازية النشطة. تسمى هذه الغازات النشطة لأنها غازات قوية يمكن أن تشارك بسهولة في جميع التفاعلات الكيميائية عن طريق الأكسدة أو الاختزال .
الخواص الكيميائية للغازات النشطة
- تكون درجة الغليان مرتفعة جدًا عند هذه العناصر .
- ارتفاع درجة الفعالية مع العناصر الأخرى .
- تتشابه العملية الكيميائية للإذابة والغليان في هذه العناصر .
- ارتفاع درجة الغليان والذوبان يعود سببه إلى القوى الجزيئية بين الجزيئات .
- لهذهِ العناصر رائحة قوية .
- منخفضة في طاقة التأين .
- عناصر قابلة للاشتعال بسهولة
- قدرة التجاذب بين ذراتها قوية جداً .
- سهل الحصول عليها بشكل سائل .
- ارتفاع الطاقة الكهرو سلبية .
- تقوم بتوليد عناصر أخرى .
- لديها أيونات سالبة وموجبة ايضاً .
- ليس لديها أي نظائر مستقلة .
العناصر الأكثر استخداما في الغازات النشطة
- الكلور
- الفلور
- الأكسجين
- النيتروجين
- الهيدروجين
- ثاني أكسيد الكربون
- نترات الامونيوم
- نترات الألومينيوم
- نترات الكالسيوم
- نترات الصوديوم
- بروكسيد الصوديوم
الغازات النشطة هي نوع من الغازات الرئيسية
تنقسم الغازات في المعيار NEN-EN-ISO 14175 إلى أربعة أنواع رئيسية وفرعية. هذه الأنواع تعتبر الأكثر استخداما والأهم. هذه هي الأنواع الرئيسية للغازات
- المجموعة الأولى الرئيسية هي الغازات الخاملة والمعروفة أيضا بالغازات النبيلة .
- تشمل المجموعات الرئيسية M1 إلى M3 الغازات المؤكسدة .
- المجموعة الرئيسية R – الغازات المختزلة .
- المجموعة الرئيسية غازات منخفضة التفاعل .
المجموعة الرئيسية – الغازات الخاملة
لمعرفة العناصر الخاملة وعددها الذري، يجب الاطلاع على الجدول الدوري (جدول مندليف)، ومن بين الغازات الواقية الخاملة الأرجوان والهيليوم، والتي لا تتفاعل بنشاط، وتتمتع بخصائص طبيعية مختلفة تماما .
- يزن الهيليوم الأخف بعشر مرات من الأرجوان، وبالتالي يجب أن يكون تدفق غاز الهيليوم أكبر من تدفق غاز الأرجوان لضمان درجة حماية كافية .
- يكون جهد القوس بالهيليوم أعلى بمقدار 1.5 إلى 2 فولت من الأرجواني .
- الأرجوان سهل التأين والهيليوم صعب التأين .
- يكّن استقرار قوس الهيليوم صعوبة، بينما يكون استقرار قوس الأرجوان سهلاً ومحكماً .
- الموصلية الحرارية للهيليوم أكبر بكثير من تلك الموجودة في الأرجوان، وهذا يعني أن عمق الاختراق يكون أكبر عند استخدام الهيليوم كغاز واقي. ونظرًا لضعف ثبات قوس الهيليوم بنسبة 100٪، فإنه يستخدم عادة كغاز مختلط مع الأرجوان بشكل حصري تقريبًا .
يتواجد غاز الهيليوم في العديد من المناطق في الأرض، ولا سيما في أمريكا الشمالية ووادي الشقوق في شرق أفريقيا، حيث يتولد من تفكك اليورانيوم أو الثوريوم. لا يوجد مصادر هيليوم تقريبًا في أوروبا، وغاز الطبيعي يحتوي على نسبة 1٪ من الهيليوم .
نقل الهيليوم على سبيل المثال من أمريكا الشمالية مكلف جدا ، يجب أن يتم نقلها في صورة سائلة ويمكن أن يتم ذلك فقط عند 269 درجة مئوية . بسبب المسافات الطويلة ستسخن المبردة قليلاً ، لذا يجب احياناً تنفيسها . هذا يعني أنه لن يكون هناك تسليم بنسبة 100% ، لهذا السبب يكون الهيليوم باهظ الثمن ويصبح أكثر تكلفة .
المجموعة الرئيسية – الغازات المؤكسدة او النشطة
الغازات في المجموعة M، N، و R هي الغازات النشطة، وهذا يعني أن هذه الغازات سهلة التفاعل في التفاعلات الكيميائية .
تنقسم المجموعة الأولى من الغازات النشطة إلى ثلاثة أنواع، وهي غازات الترديع المؤكسدة التي تتراوح في قوتها بين خفيفة ومتوسطة وقوية. ومع زيادة كمية الغازات النشطة مع الغاز المختلط، تصبح أكثر نشاطًا .
على سبيل المثال ، يحدث تفاعل صعب بين غاز الترديع المكون من الأرجوان و0.5% من ثاني أكسيد الكربون مع قطرة الانصهار مما يسبب تأكسدها بشكل طفيف. كما يحدث تفاعل قوي بين غاز الترديع المكون من الأرجوان و25% إلى 50% من ثاني أكسيد الكربون و10% من الأكسجين مع قطرة الانصهار. لذلك، غاز ثاني أكسيد الكربون هو المؤكسد الشديد، والأكثر أكسدة هو غاز ثاني أكسيد الكربون بنسبة 100%، وربما يتم إضافة 0.5% إلى 30% من الأكسجين .
المجموعة الرئيسية – الغازات المختزلة
غازات مختزلة التدريع في تنكولوجيا اللحام عبارة عن غازات مختلطة تتكون من الأرجوان أو النيتروجين مع الهيدروجين . يستخدم الأرجوان مع الهيدروجين على سبيل المثال ، في TIG لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ، يتم أستخدام النيتروجين مع الهيدروجين كغازات دعم . تنبيه: أذا كانت نسبة الهيدروجين أكثر من 10% فيجب أن تشتعل بسبب خطر الحريق والأنفجار .
المجموعة الرئيسية – غازات منخفضة التفاعل
تتكون غازات الترديع المنخفضة التفاعل من خليط يتكون من الأرجواني ونسبة تتراوح بين 0.5% إلى 50% من النيتروجين. وفي بعض المخاليط، يتم إضافة نسبة تتراوح بين 0.5% و50% من الهيدروجين .
هذهِ الغازات ليست مناسبة لعملية TIG ومع ذلك ، هناك تطبيق لعملية MAG بالنسبة للحام المزدوج والفائق المزدوج ، يتم أستخدام غازات الترديع التي تحتوي على ما يصل 2% من النيتروجين و ما يصل 2% من ثاني أكسيد الكربون . ولكن في الغالب تستخدم هذه الغازات في اللحام والقطع بالليزر .
مصادر الغازات الواقية :
- الأرجوان .
- الهيليوم .
- ثاني أكسيد الكربون .
مصادر الغازات النشطة :
- الأرجون
- هيليوم
- تتم الحصول على هذه الغازات من مزيج من الغازات .
هل الغازات النشطة تتواجد في الغلاف الجوي
تهدف الغازات في الغلاف الجوي إلى حمايةه، وتتمثل في مجموعة من الغازات المعروفة باسم الغازات الدفينة أو غازات الاحتباس الحراري، حيث تقوم بامتصاص الأشعة تحت الحمراء، ولكن يمكن أن يتسبب زيادة هذه الغازات في الغلاف الجوي في الأوبئة والفيضانات التي تؤثر على الإنسان .
بعض من هذه الغازات :
- غاز الميثان : هذا الغاز يزيد درجة حرارة الجو بشكل كبير، ويتم إنتاجه بشكل رئيسي من تحلل المواد العضوية .
- غاز ثاني أكسيد الكربون : يعتبر هذا الغاز ضروريًا لعملية البناء الضوئي في النباتات، ويتم استخراجه من عملية التنفس التي يقوم بها الإنسان
- غاز الأوزون : الأوزون هو أهم غاز في الغلاف الجوي، حيث يحمي الأرض والإنسان من الإشعاعات الحمراء والفوق بنفسجية التي تصل إليها، ولكن هذا الغاز يتأثر ويتلف بسبب استخدام المواد الضارة في الأرض، مما يجعله يقترب من طبقات الجو القريبة من الأرض ويؤدي إلى إصابة الإنسان بالعديد من الأمراض عند استنشاقه .
- الكلوروفلوروكربون : إنها من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي التي تسبب ظاهرة الاحتباس الحراري .
- غاز أكسيد النيتروز N20 : يعتبر هذا الغاز واحدا من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي، ويتم إنتاجه خلال عمليات الاحتراق ومعالجة السماد الطبيعي وغيرها من العمليات الزراعية، وله تأثيرات ضارة عديدة، حيث يسبب زيادة تركيزه في الغلاف الجوي احتباس الحرارة، كما يستخدم في عمليات التبريد، وأهم ضرر يتسبب في تمدد ثقب الأوزون .