Газ
Общие сведенья
В природе в нормальных условиях (при комнатной температуре и атмосферном давлении) сравнительно немногие химические вещества находятся в газообразном состоянии. К газообразным простым веществам, принадлежат: водород, кислород, азот, фтор, хлор и газы из элементов VIII группы таблицы Д. И. Менделеева.
Остальные газообразные вещества состоят из двух и более элементов, например СО, С02, СОС12 (фосген), СН3С1 (хлористый метил) и др. Интересно, что водород образует газообразные вещества со многими элементами. Почти со всеми неметаллами водород дает газообразные соединения, большинство из которых обладает неприятным запахом. К числу их можно отнести NH3, HF, HC1, ИВг, H2S, H2Se, H2Te, РН3, AsH3) SbH3, BiH3 и др. Некоторые из этих соединении (мышьяковистый водород) легко распадаются с выделением водорода. Другие, более устойчивые распадаются при нагревании (метан). Встречаются гидриды неметаллов, которые легко растворяются в воде и дают или кислую (H2S, HCI, ИВг), или щелочную (NH3) реакцию. Многие из них обладают восстановительной способностью (Н2Те, HI, H2S, H2Se, PH3 и др.). Некоторые гидриды легко окисляются, загораясь в воздухе (SiH4, SbH3).
Отбор пробы газа
Для отбора пробы газа из производственных аппаратов и трубопроводов применяются стеклянные аспираторы, газовые пипетки, газометры с гидравлическим затвором, сухие газометры, сосуды шарообразной формы и реже резиновые баллоны. Выбор емкости зависит от количества и состава газа и от давления в системе.
Аспиратор — это прибор, состоящий из двух склянок с боквыми тубусами.
Одна из склянок снабжена стеклянным краном и служит для забора газа. Другая является напорной уравнительной склянкой. Так как многие газы растворимы в воде, то в качестве напорной жидкости применяют насыщенный раствор поваренной соли, подкисленный соляной кислотой, или 10%-йый раствор серной кислоты, который подкрашивают метиловым оранжевым.
Перед отбором пробы склянку с краном заполняют напорной жидкостью доверху, а склянку без крана — до тубуса. Для насыщения напорной жидкости исследуемым газом его набирают через кран в заборную склянку и встряхивают аппарат в течение 3— 5 мин. Эту операцию повторяют 2—3 раза, беря каждый раз свежую порцию газа. Для уменьшения выделения газа из напорной жидкости уравнительную склянку аспиратора следует закрывать пробкой с капиллярной трубкой.
ВОЛЮМОМЕТРИЧЕСКИИ АНАЛИЗ ГАЗОВ
Для анализа газовых смесей, содержащих предельные и непредельные углеводороды, а также некоторые неуглеводородные компоненты (СО, С02) H2S, 02, Н2 и N2), применяются методы химического поглощения и сжигания.
МЕТОД ХИМИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ
Этот метод анализа сложной газовой смеси основан на последовательном поглощении отдельных компонентов различными химическими поглотителями. Измеряя объем газа до и после абсорбции, по разности определяют количество поглощенного компонента или суммы компонентов [в % (об.)]» реагирующих с'данным поглотителем.
Методом поглощения определяют диоксид углерода или сумму кислых газов, непредельные углеводородные газы или их сумму, кислород и оксид углерода. При использовании абсорбционного метода совершенно необходимо придерживаться определенной последовательности в операциях, так как одни и те же компоненты могут поглощаться в разных растворах.
Метод сжигания
Метод сжигания применяется для определения водорода и газообразных предельных углеводородов.
Водород сжигают в трубке с гранулированным оксидом меди (II) при 280—285 °С. Водород сгорает за счет кислорода оксида меди (II) с образованием воды, а оксид меди (И) восстанавливается до металлической меди. Температура выше 285°С недопустима, так как уже при 290 °С может начаться частичное горение метана и его гомологов. Образовавшиеся пары воды при охлаждении конденсируются. О количестве водорода в газе судят по уменьшению объема газа после сжигания.
Предельные углеводородные газы сжигают после определения водорода в той же трубке с оксидом меди(II) при 900—950°С. При сгорании образуются вода и диоксид углерода, а в результате термической диссоциации оксида меди(II) образуется кислород:
СпН2ч+* + (Зя + 1)СиО —> (л+1)Н20 + лС03+(Зл+l)Cu
После сжигания диоксид углерода поглощается раствором щелочи, а кислород—раствором пирогаллола. Водяные пары конденсируются при охлаждении газа до первоначальной температуры. По разности объемов анализируемого газа до и после сжигания судят о суммарном содержании предельных углеводородных газов.
