Dobijanje kiseonika. Industrijska metoda za proizvodnju kisika

Dom Za dobijanje kiseonika

, biće vam potrebne supstance koje su njime bogate. To su peroksidi, nitrati, hlorati. Koristićemo one koje se mogu nabaviti bez većih poteškoća.

Postoji nekoliko načina za dobivanje kisika kod kuće, pogledajmo ih redom.

Najjednostavniji i najpristupačniji način dobivanja kisika je korištenje kalijevog permanganata (ili ispravnije ime je kalijev permanganat). Svi znaju da je kalijum permanganat izvrstan antiseptik i da se koristi kao dezinficijens. Ako ga nemate, možete ga kupiti u apoteci.
Hajde da uradimo ovo. U epruvetu sipajte malo kalijum permanganata, zatvorite je epruvetom sa rupom, a u otvor ugradite cev za odvod gasa (kiseonik će teći kroz nju). Drugi kraj epruvete stavite u drugu epruvetu (treba je postaviti naopako, jer je oslobođeni kiseonik lakši od vazduha i dizaće se prema gore. Drugu epruvetu zatvaramo istim čepom.

Kao rezultat toga, trebale bi imati dvije epruvete povezane jedna s drugom cijevom za izlaz plina kroz čepove. U jednoj (neobrnutoj) epruveti nalazi se kalijum permanganat.

Zagrijati ćemo epruvetu sa kalijum permanganatom. Tamnoljubičasta boja trešnje kristala kalijum permanganata će nestati i pretvoriti se u tamnozelene kristale kalijum manganata.

Reakcija se odvija ovako:

2KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 +O 2 Dakle, iz 10 grama kalijum permanganata možete dobiti skoro 1 litar kiseonika.
Nakon nekoliko minuta, možete skinuti tikvicu s kalijum permanganatom s plamena. Dobili smo kiseonik u obrnutoj epruveti. Možemo to provjeriti. Da biste to učinili, pažljivo odvojite drugu cijev (s kisikom) od cijevi za izlaz plina, prekrivajući rupu prstom. Sada, ako unesete slabo zapaljenu šibicu u tikvicu sa kiseonikom, ona će sjajno buknuti!

Dobijanje kiseonika

Kada se nitrat jako zagrije, počinje se topiti, oslobađajući kisik. Reakcija ide ovako:

2KNO 3 → 2KNO 2 +O 2

Dobivena tvar je kalijev nitrit (ili natrijum nitrit, ovisno o tome kakva se šalitra koristi) - sol dušične kiseline.

Drugi način Za– koristite vodikov peroksid. Peroksid i hidroperit su ista supstanca. Vodikov peroksid se prodaje u tabletama iu obliku otopina (3%, 5%, 10%), koji se mogu kupiti u ljekarni.

Za razliku od prethodnih tvari, salitre ili kalijevog permanganata, vodikov peroksid je nestabilna tvar. Već u prisustvu svjetlosti počinje se razlagati na kisik i vodu. Stoga se u ljekarnama peroksid prodaje u tamnim staklenim bocama.

Osim toga, brzu razgradnju vodikovog peroksida u vodu i kisik olakšavaju katalizatori, na primjer, mangan oksid, aktivni ugljen, čelični prah (fine strugotine) pa čak i pljuvačka. Stoga, nema potrebe za zagrijavanjem vodikovog peroksida, dovoljan je katalizator!

Otkriće kiseonika označilo je novi period u razvoju hemije. Od davnina je poznato da je za sagorevanje potreban vazduh. Proces sagorijevanja tvari dugo vremena ostalo nejasno. U eri alkemije postala je raširena teorija flogistona, prema kojoj tvari izgaraju zbog interakcije s vatrenom materijom, odnosno s flogistonom koji se nalazi u plamenu.

Kiseonik je dobio engleski hemičar Džozef Pristli 70-ih godina 18. veka. Hemičar je zagrijao crveni živin(II) oksid u prahu, uzrokujući razgradnju tvari da nastane metalna živa i bezbojni plin:

2HgO t° → 2Hg + O2

Oksidi– binarna jedinjenja koja sadrže kiseonik

Kada je tinjajuća krhotina unesena u posudu s plinom, ona je sjajno bljesnula. Naučnik je vjerovao da je tinjajući komadić unio flogiston u plin i on se zapalio.

D. Priestley Pokušao sam udahnuti nastali plin i bio sam oduševljen koliko je lako i slobodno disati. Tada naučnik nije ni zamišljao da je zadovoljstvo udisanja ovog gasa bilo dato svima.

D. Priestley je podijelio rezultate svojih eksperimenata sa francuskim hemičarem Antoineom Laurentom Lavoisierom. Imajući u to vrijeme dobro opremljenu laboratoriju, A. Lavoisier je ponovio i poboljšao eksperimente D. Priestleya.

A. Lavoisier je mjerio količinu gasa koji se oslobađa tokom razgradnje određene mase živinog oksida. Hemičar je zatim zagrijavao metalnu živu u zatvorenoj posudi sve dok nije postala živin(II) oksid. Otkrio je da je količina gasa oslobođena u prvom eksperimentu jednaka gasu apsorbovanom u drugom eksperimentu. Dakle, živa reaguje sa nekom supstancom u vazduhu. I ta ista supstanca se oslobađa tokom razgradnje oksida. Lavoisier je prvi zaključio da flogiston nema apsolutno nikakve veze s tim, a gorenje tinjajuće krhotine uzrokovano je nepoznatim plinom, koji je kasnije nazvan kisikom. Otkriće kiseonika označilo je kolaps teorije flogistona!

Metode za proizvodnju i sakupljanje kiseonika u laboratoriji

Laboratorijske metode za proizvodnju kisika su vrlo raznolike. Postoje mnoge supstance iz kojih se može dobiti kiseonik. Pogledajmo najčešće metode.

1) Razgradnja živinog (II) oksida

Jedan od načina za dobivanje kisika u laboratoriju je dobivanje pomoću gore opisane reakcije razgradnje oksida živa(II). Zbog visoke toksičnosti živinih spojeva i same živine pare, ova metoda se koristi izuzetno rijetko.

2) Raspadanje kalijum permanganata

Kalijum permanganat(u svakodnevnom životu to zovemo kalijum permanganat) je kristalna tvar tamno ljubičaste boje. Kada se kalijum permanganat zagrije, oslobađa se kisik.

Sipajte malo praha kalijum permanganata u epruvetu i pričvrstite je vodoravno u nogu stativa. Stavite komad vate blizu otvora epruvete. Epruvetu zatvaramo čepom u koji je umetnuta cijev za odvod plina, čiji se kraj spušta u prihvatnu posudu. Cijev za izlaz plina mora doseći do dna prijemne posude.

Vata koja se nalazi u blizini otvora epruvete potrebna je kako bi se spriječilo ulazak čestica kalijevog permanganata u prihvatnu posudu (tokom raspadanja, oslobođeni kisik nosi čestice permanganata).

Kada je uređaj sastavljen, počinjemo zagrijavati epruvetu. Počinje oslobađanje kisika.

Jednačina reakcije za razgradnju kalijum permanganata:

2KMnO4 t° → K2MnO4 + MnO2 + O2

Kako otkriti prisustvo kiseonika? Koristimo Priestleyjev metod. Zapalimo drvenu iver, pustimo da malo zagori, pa je ugasimo da jedva tinja. Spustimo iver koji tinja u posudu sa kiseonikom. Baklja jako bljeska!

Odvodna cijev za plin nije slučajno spušten na dno prihvatne posude. Kiseonik je teži od vazduha, stoga će se skupljati na dnu prijemnika, istiskujući vazduh iz njega.

Kiseonik se takođe može prikupiti istiskivanjem vode. Da biste to učinili, cijev za izlaz plina mora se spustiti u epruvetu napunjenu vodom i spustiti u kristalizator s vodom s rupom prema dolje. Kada kiseonik uđe, gas istiskuje vodu iz epruvete.

Razgradnja vodikovog peroksida

Vodikov peroksid- supstanca poznata svima. Prodaje se u ljekarnama pod nazivom "vodikov peroksid". Ovaj naziv je zastario; ispravnije je koristiti izraz "peroksid". Hemijska formula vodikov peroksid H2O2

Vodikov peroksid se tokom skladištenja polako razlaže na vodu i kiseonik. Da biste ubrzali proces razgradnje, možete zagrijati ili primijeniti katalizator.

Katalizator– supstanca koja ubrzava brzinu hemijske reakcije

Sipajte vodikov peroksid u tikvicu i dodajte katalizator u tečnost. Katalizator može biti crni prah - mangan oksid MnO2. Smjesa će se odmah početi pjeniti zbog oslobađanja velika količina kiseonik. Unesimo tinjajuću krhotinu u tikvicu - ona sjajno bukti. Jednačina reakcije za razgradnju vodikovog peroksida je:

2H2O2 MnO2 → 2H2O + O2

Napomena: katalizator koji ubrzava reakciju je napisan iznad strelice ili znaka «=», jer se ne troši tokom reakcije, već je samo ubrzava.

Razgradnja kalijum hlorata

Kalijum hlorat– kristalna supstanca bijela. Koristi se u proizvodnji vatrometa i drugih raznih pirotehničkih proizvoda. Postoji trivijalno ime za ovu tvar - "Bertholletova sol". Supstanca je dobila ovo ime u čast francuskog hemičara koji ju je prvi sintetizirao, Claude Louis Berthollet. Hemijska formula kalijum hlorata je KSlO3.

Kada se kalijum hlorat zagrijava u prisustvu katalizatora - mangan oksida MnO2, Berthollet sol se razlaže prema sljedećoj shemi:

2KClO3 t°, MnO2 → 2KCl + 3O2.

Razgradnja nitrata

Nitrati- supstance koje sadrže jone NO3⎺. Veze ove klase koristi se kao mineralna đubriva i uključuje se u pirotehničke proizvode. Nitrati– jedinjenja su termički nestabilna, a kada se zagreju razlažu se oslobađanjem kiseonika:

Imajte na umu da su sve razmatrane metode za proizvodnju kisika slične. U svim slučajevima kisik se oslobađa prilikom razgradnje složenijih tvari.

Reakcija razgradnje

IN opšti pogled Reakcija razlaganja može se opisati dijagramom slova:

AB → A + B.

Reakcije razgradnje mogu se javiti kada su izložene razni faktori. Ovo može biti grijanje, akcija električna struja, upotreba katalizatora. Postoje reakcije u kojima se tvari spontano razgrađuju.

Proizvodnja kiseonika u industriji

U industriji se kiseonik dobija odvajanjem iz vazduha. Vazduh– mješavina plinova čije su glavne komponente prikazane u tabeli.

Suština ove metode je duboko hlađenje vazduha, pretvarajući ga u tečnost, koja u normalnim uslovima, atmosferski pritisak može se postići na temperaturi od oko -192°S. Odvajanje tekućine na kisik i dušik vrši se korištenjem razlike u njihovim temperaturama ključanja, i to: Tb. O2 = -183°C; Tačka ključanja N2 = -196°S(pri normalnom atmosferskom pritisku).

Sa postepenim isparavanjem tečnosti u gasovitu fazu, azot, koji ima više niske temperature ključanja, a kako se oslobađa, tečnost će biti obogaćena kiseonikom. Višestruko ponavljanje ovog procesa omogućava dobijanje kiseonika i azota potrebne čistoće. Ova metoda razdvajanja tekućina na sastavne dijelove naziva se rektifikacija tečnog vazduha.

• U laboratoriji se kisik proizvodi reakcijama razgradnje
• Reakcija razgradnje- reakcija uslijed koje se složene tvari razlažu na jednostavnije
• Kiseonik se može prikupiti metodom istiskivanja vazduha ili metodom istiskivanja vode
• Da bi se otkrio kiseonik, koristi se tinjajuća krhotina;
• Katalizator- supstanca koja ubrzava hemijsku reakciju, ali se u njoj ne troši

Ova lekcija je posvećena učenju savremenim metodama dobijanje kiseonika. Saznat ćete kojim metodama i od kojih tvari se kisik dobiva u laboratoriji i industriji.

Tema: Supstance i njihove transformacije

lekcija:2KMnO 4 → MnO 2 + K 2 MnO 4 +O 2

Za industrijske potrebe kisik se mora dobiti u velikim količinama i na najjeftiniji mogući način. Ovu metodu proizvodnje kiseonika predložio je laureat Nobelova nagrada Pyotr Leonidovich Kapitsa. Izumio je uređaj za ukapljivanje vazduha. Kao što znate, vazduh sadrži oko 21% kiseonika po zapremini. Kiseonik se može odvojiti od tečnog vazduha destilacijom, jer imaju sve supstance koje sačinjavaju vazduh različite temperature ključanje. Tačka ključanja kiseonika je -183°C, a azota -196°C. To znači da će prilikom destilacije ukapljenog zraka dušik prvo proključati i ispariti, a zatim kisik.

U laboratoriji kiseonik nije potreban u takvim slučajevima velike količine, kao u industriji. Obično se isporučuje u plavim čeličnim cilindrima u kojima je pod pritiskom. U nekim slučajevima i dalje je potrebno kemijski dobiti kisik. U tu svrhu koriste se reakcije razgradnje.

EKSPERIMENT 1. Sipajte rastvor vodonik peroksida u Petrijevu posudu. Na sobnoj temperaturi vodonik peroksid se sporo razgrađuje (ne vidimo znakove reakcije), ali ovaj proces se može ubrzati dodavanjem nekoliko zrna mangan(IV) oksida u otopinu. Oko zrna crnog oksida odmah počinju da se pojavljuju mjehurići plina. Ovo je kiseonik. Bez obzira koliko dugo se reakcija odvija, zrnca mangan(IV) oksida se ne otapaju u rastvoru. Odnosno, mangan(IV) oksid učestvuje u reakciji, ubrzava je, ali se u njoj ne troši.

Supstance koje ubrzavaju reakciju, ali se ne troše u reakciji nazivaju se katalizatori.

Reakcije ubrzane katalizatorima nazivaju se katalitički.

Ubrzanje reakcije katalizatorom se naziva kataliza.

Dakle, mangan (IV) oksid služi kao katalizator u reakciji razgradnje vodikovog peroksida. U jednadžbi reakcije, formula katalizatora je napisana iznad znaka jednakosti. Zapišimo jednačinu reakcije. Kada se vodikov peroksid raspada, oslobađa se kisik i nastaje voda. Oslobađanje kisika iz otopine prikazano je strelicom usmjerenom prema gore:

2. Pojedinačna kolekcija digitalni obrazovni resursi ().

3. Elektronska verzija časopisa “Hemija i život” ().

Domaći

With. 66-67 br. 2 – 5 od Radna sveska iz hemije: 8. razred: do udžbenika P.A. Oržekovski i drugi „Hemija. 8. razred” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ispod. ed. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.

Kiseonik je jedan od gasova koje čovečanstvo najviše koristi; Metalurgija, hemijska industrija, medicina, nacionalna ekonomija, vazduhoplovstvo - ovo je samo kratka lista oblasti u kojima se ova supstanca ne može izbeći.

Kiseonik se proizvodi u skladu sa dvije tehnologije: laboratorijskom i industrijskom. Prve metode za proizvodnju bezbojnog gasa zasnivale su se na hemijske reakcije. Kiseonik se proizvodi razgradnjom kalijum permanganata, bertolet soli ili vodikovog peroksida u prisustvu katalizatora. Međutim, laboratorijske tehnike ne mogu u potpunosti zadovoljiti potrebe za ovim jedinstvenim hemijskim elementom.

Druga metoda proizvodnje kisika je kriogena rektifikacija ili korištenje adsorpcionih ili membranskih tehnologija. Prva metoda osigurava visoku čistoću proizvoda separacije, ali ima duži period pokretanja (u odnosu na druge metode).

Postrojenja za adsorpciju kiseonika su se pokazala kao jedan od najboljih sistema visokih performansi za proizvodnju vazduha obogaćenog kiseonikom. Oni omogućavaju dobijanje bezbojnog gasa čistoće do 95% (do 99% uz pomoć dodatnog koraka prečišćavanja). Njihova upotreba je ekonomski opravdana, posebno u situacijama kada nema potrebe za kiseonikom visoke čistoće, za šta bi se trebalo preplatiti.

Glavne karakteristike kriogenih sistema

Da li ste zainteresovani za proizvodnju kiseonika čistoće do 99,9%? Zatim obratite pažnju na instalacije koje rade na bazi kriogene tehnologije. Prednosti sistema za proizvodnju kiseonika visoke čistoće:

• dugi vijek trajanja instalacije;
• visoke performanse;
• mogućnost dobijanja kiseonika čistoće od 95 do 99,9%.

Ali zbog velikih dimenzija kriogenih sistema, nemogućnosti brzog pokretanja i zaustavljanja i drugih faktora, upotreba kriogene opreme nije uvek preporučljiva.

Princip rada adsorpcionih jedinica

Dijagram rada sistema kiseonika koji koriste adsorpcionu tehnologiju može se predstaviti na sledeći način:

• komprimovani vazduh se kreće u prijemnik, u sistem za obradu vazduha da bi se oslobodio mehaničkih nečistoća i vlage iz filtera;
• pročišćeni zrak se šalje u jedinicu za odvajanje adsorpcionog zraka, koja uključuje adsorbere sa adsorbentom;
• tokom rada adsorberi su u dva stanja - apsorpcija i regeneracija; u fazi apsorpcije, kisik ulazi u prijemnik kisika, a dušik u fazi generiranja se ispušta u atmosferu; nakon čega se kisik šalje potrošaču;
• ako je potrebno, tlak plina se može povećati korištenjem kompresora za povišenje kisika, a zatim dopuniti u cilindre.

Adsorpcioni kompleksi odlikuju se visokim nivoom pouzdanosti, potpunom automatizacijom, lakoćom održavanja, malim dimenzijama i težinom.

Prednosti sistema za odvajanje gasa

Instalacije i stanice koje koriste adsorpcijsku tehnologiju za proizvodnju kisika imaju široku primjenu u većini različitim oblastima: pri zavarivanju i rezanju metala, u građevinarstvu, uzgoju ribe, uzgoju dagnji, škampa itd.

Prednosti sistema za odvajanje gasa:

• sposobnost automatizacije procesa proizvodnje kisika;
• nema posebnih zahtjeva za prostorije;
• brzo pokretanje i zaustavljanje;
• visoka pouzdanost;
• niska cijena proizvedenog kisika.

Prednosti adsorpcionih instalacija NPK Grasys

Jeste li zainteresirani za proizvodnju kisika industrijskim metodama? Želite li primati kisik na minimalnom nivou finansijski troškovi? Istraživačko-proizvodna kompanija Grasys pomoći će u rješavanju vašeg problema na najvišem nivou. Nudimo pouzdane i efikasne sisteme za dobijanje kiseonika iz vazduha. Evo glavnih karakteristične karakteristike proizvodi koje proizvodimo:

• potpuna automatizacija;
• dizajni osmišljeni do najsitnijih detalja;
• savremeni sistemi kontrola i upravljanje.

Kiseonik koji proizvode naše adsorpcione jedinice za odvajanje vazduha ima čistoću do 95% (sa mogućnošću naknadne obrade do 99%). Plin s takvim karakteristikama se široko koristi u metalurgiji za zavarivanje i rezanje metala, u nacionalne ekonomije. Oprema koju proizvodimo koristi moderne tehnologije, koji pružaju jedinstvene mogućnosti u oblasti separacije gasa.

Karakteristike naših postrojenja za adsorpciju kiseonika:

• visoka pouzdanost;
• niska cijena proizvedenog kisika;
• inovativni visoko inteligentan sistem za nadzor i kontrolu;
• jednostavnost održavanja;
• mogućnost proizvodnje kiseonika čistoće do 95% (sa mogućnošću dodatnog prečišćavanja do 99%);
• produktivnost je do 6000 m³/h.

Postrojenja za adsorpciju kiseonika NPK Grasys jedinstvena su kombinacija globalnog dizajnerskog iskustva u proizvodnji opreme za separaciju gasa i domaćih inovativnih tehnologija.

Glavni razlozi saradnje sa NPK Grasys

Industrijska metoda proizvodnje kisika korištenjem instalacija zasnovanih na adsorpcionoj tehnologiji danas je jedna od najperspektivnijih. Omogućava vam da dobijete bezbojni plin uz minimalne troškove energije potrebne čistoće. Supstanca sa ovim parametrima je tražena u metalurgiji, mašinstvu, hemijska industrija, lijek.

Metoda kriogene rektifikacije je optimalno rješenje kada je potrebno proizvesti kisik visoke čistoće (do 99,9%).

Presenter domaća kompanija Grasys nudi visoko efikasne sisteme za proizvodnju kiseonika koristeći adsorpcionu tehnologiju po povoljnim uslovima. Imamo veliko iskustvo u realizaciji raznih projekata po sistemu ključ u ruke, tako da se ne plašimo ni najsloženijih zadataka.

Prednosti rada sa odgovornim dobavljačem opreme NPK Grasys:

• naša kompanija je direktni proizvođač, tako da se troškovi prodatih instalacija ne povećavaju dodatnim posredničkim provizijama;
• visoke kvalitete proizvodi;
• kompletan asortiman servisnih usluga i održavanje postrojenja za proizvodnju kisika;
• individualni pristup svakom klijentu;
• dugogodišnje iskustvo u sektoru proizvodnje kiseonika.

Pozovite naše menadžere da razjasnimo nijanse saradnje.

Detaljnije sa opremom za kiseonik (generatori kiseonika, instalacije kiseonika, stanice za kiseonik) možete se upoznati na stranici

Kiseonik zauzima 21% atmosferskog vazduha. Većina unutra je zemljine kore, svježa voda i živih mikroorganizama. Koristi se u mnogim oblastima industrije i koristi se za ekonomske i medicinske potrebe. Potražnja za supstancom je zbog njenih hemijskih i fizičkih svojstava.

Kako se kisik proizvodi u industriji. 3 metode

Proizvodnja kiseonika u industriji se odvija fisijom atmosferski vazduh. Za to se koriste sljedeće metode:

Proizvodnja kiseonika u industrijske razmjere nosi veliki značaj. Velika pažnja se mora posvetiti odabiru tehnologije i odgovarajuće opreme. Učinjene greške mogu negativno utjecati na tehnološki proces i dovesti do povećanja troškova klanja.

Tehničke karakteristike opreme za proizvodnju kiseonika u industriji

Generatori industrijskog tipa “OXIMAT” pomažu da se uspostavi proces dobijanja kiseonika u gasovitom stanju. Njihova tehničke specifikacije a karakteristike dizajna su usmjerene na dobivanje ove tvari u industriji potrebne čistoće i potrebne količine tokom cijelog dana (bez prekida). Treba napomenuti da oprema može raditi u bilo kojem načinu rada, sa i bez zaustavljanja. Jedinica radi pod pritiskom. Na ulazu treba biti osušeni zrak u komprimiranom stanju, bez vlage. Dostupni su modeli malog, srednjeg i velikog kapaciteta.