sản xuất oxi và nito

Công nghệ sản xuất khí oxi và nitơ I Tính chất vật lý II Tính chất hóa học III Công nghệ sản xuất IV Ứng dụng Công nghệ sản xuất khí oxi và nitơ trong công nghiệp và ứng dụng quan trọng của nó. Oxi và nitơ là 2 khí có tầm quan trọng trên trái đất.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

KHOA HÓA HỌC



BÀI TIỂU LUẬN HÓA HỌC VÔ CƠ

Đề tài: SẢN XUẤT OXI, NITO

Oxi có từ khi nào?

Hầu hết các nhà khoa học tin rằng lượng oxy tồn tại trong khí quyển không đáng kể cho đến 2,4 tỷ năm trước Vi khuẩn lam

(Cyanobacteria) được xem là loài sinh vật đầu tiên tạo ra oxy trên Trái Đất Điều này được xem như một Sự kiện Oxy hóa vĩ đại trong lịch sử

SẢN XUẤT O2, N2

A OXI

Ai là người tìm ra oxi?

Lịch sử ghi nhận năm tìm ra

oxi là năm 1774 và tác giả 

gồm có hai người của hai nước

khác nhau: Priestley người

Anh và Sile, người Thuỵ Điển

– tên La Tinh chính thức của

nguyên tố này là “oxygenium”,

do nhà hoá học Pháp Lavoadiê

đặt ra năm 1779

SẢN XUẤT O2, N2

- Oxi là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí.

- Cả hai dạng lỏng và rắn O2 là những chất trong suốt với

màu xanh da trời nhạt

- Khí oxi tan ít trong nước Độ hòa tan của oxi trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ, ở 0°C thì lượng hòa tan tăng gấp đôi

(14,6 mg/l) so với ở 20°C (7,6 mg/l).Ở nhiệt độ không khí 25°C

và 1 atm, một lít nước ngọt chứa khoảng 6,04 (ml) oxi, trong

khi đó, nước biển chứa khoảng 4,95 ml/l Ở 5°C, độ hòa tan tăng đến 9,0 ml/l (tăng 50% so với ở 25°C) trong nước ngọt và

7,2 ml/l(tăng hơn 45%) đối với nước biển

- Oxi ngưng tụ ở 90,20 K (−182.95°C, −297.31°F), và đóng băng

ở 54,36 K (−218.79°C, −361.82°F)

I TÍNH CHẤT VẬT LÍ

SẢN XUẤT O2, N2

- Nguyên tố oxi có độ âm điện lớn (3,44), chỉ đứng sau flo (3,98) Khi tham gia phản ứng, nguyên tử O dễ dàng nhận thêm 2e Do vậy, oxi là nguyên tố phi kim hoạt động, có tính oxi hóa mạnh Trong các hợp chất (trừ hợp chất với flo và hợp chất peoxit),

nguyên tố oxi có số oxi hóa là -2

- Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt…) và phi kim (trừ halogen) Oxi tác dụng với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ

- Qúa trình oxi hóa các chất trên đều tỏa nhiệt, phản ứng có thể xảy ra nhanh hay chậm khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện: nhiệt độ, bản chất và trạng thái của chất

II TÍNH CHẤT HÓA HỌC

SẢN XUẤT O2, N2

Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Pt, Au) tạo

Nhiều phi kim cháy trong khí oxi tạo ra oxit, là những hợp chất liên kết cộng hóa trị có cực.

Ở nhiệt độ cao, nhiều hợp chất cháy trong không khí oxi tạo

ra oxit, là những hợp chất liên kết cộng hóa trị có cực

III TẦM QUAN TRỌNG

- Oxi là nguyên tố phổ biến nhất ở vỏ Trái Đất Oxi là nguyên tố phổ biến thứ 3 trong vũ trụ sau hydro và heli Khoảng 0,9% khối lượng của Mặt Trời là oxi. Người ta ước tính nó chiếm khoảng 49,2% khối lượng của vỏ Trái Đất và chiếm khoảng 88,8% khối lượng các đại dươngvà khoảng 20% theo thể tích bầu khí quyển Trái Đất (là O2, oxi phân tử, hay O3, ozon

- Oxi thường gọi là dưỡng khí, là một trong những chất cơ bản tạo ra và duy trì sự sống

SẢN XUẤT O2, N2

TRÁI ĐẤT SẼ RA SAO NẾU OXI BIẾN MẤT TRONG 5 GIÂY?

SẢN XUẤT O2, N2

Những người đang ở ngoài trời sẽ bị cháy nắng hết vì các phân

tử Oxi đóng vai trò che chắn các tia cực tím (UV) có hại phát ra

từ Mặt Trời Không có Oxi, bạn sẽ mất đi lá chắn bảo vệ bạn trước các tia độc hại đó

1 Con người sẽ đen thui nếu ra ngoài trời

SẢN XUẤT O2, N2

III TẦM QUAN TRỌNG

Không có Oxi, bầu khí quyển không còn đủ các phần tử dùng để tán xạ ánh sáng từ Mặt Trời.

2 Bầu trời ban ngày tối đen như mực

III TẦM QUAN TRỌNG

SẢN XUẤT O2, N2

Đơn giản vì Oxi cũng chiếm khoảng 49% thành phần trong lớp

vỏ của Trái Đất Thiếu Oxi, mặt đất sẽ nứt nẻ, vỡ vụn ra và thụt xuống thành những hố sâu không đáy

3 "Hố địa ngục" xuất hiện ở khắp nơi

III TẦM QUAN TRỌNG

SẢN XUẤT O2, N2

Tai trong của chúng ta sẽ bị tổn thương nghiêm trọng do áp suất không khí bị thay đổi Oxi chiếm 21% thành phần trong không khí Việc mất oxi đột ngột sẽ tương đương với việc bạn đang

đứng từ mặt đất và chuyển lên độ cao 2.000 mét trong nháy

Tất cả các động cơ đốt trong sẽ không hoạt động được, máy bay chuẩn bị cất cánh sẽ gặp nạn ngay trên đường băng còn máy bay đang bay mà không có oxi thì sẽ chuyển sang "chế độ lượn" trong một thời gian ngắn.

5 Máy bay, xe máy ngừng hoạt động

III TẦM QUAN TRỌNG

SẢN XUẤT O2, N2

V SẢN XUẤT

CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN KHÔNG KHÍ

CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN KHÔNG KHÍ

thấp, thời gian hoàn

vốn đầu tư rất nhanh

- Rất tin cậy trong vận

V SẢN XUẤT

Sản xuất oxi bằng phương pháp điện phân nước.

Ưu điểm: 

- Chi phí thấp

- Sử dụng chất điện phân để tách hydro và oxy

ra khỏi nước với giá rẻ

- Khả năng ứng dụng cao, có thể chế tạo phục

vụ được cho nhiều ứng dụng khác nhau ở quy

mô công nghiệp

- Độ an toàn cao, tạo ra được nguồn oxi và

hydro sạch, an toàn và không gặp khó khăn

trong việc bảo quản và vận chuyển

- Sử dụng các thiết bị và linh kiện lắp ráp có

Nitơ được khám phá như thế nào?

- Được Daniel Rutherford phát hiện

năm 1772, ông gọi nó là “không khí

hỏng” hay không khí cố định

- Khí nitơ là trơ đến mức Antoine

Lavoisier coi nó như là azote vào năm

1789, có nghĩa là không có sự sống

- Năm 1790, Jean Antoine Chaptal đặt

ra tên gọi nitrogen để chỉ nitơ

B NITO

SẢN XUẤT O2, N2

- Nitơ ngưng tụ tại điểm sôi -195,8oC (-320.4oF), với một chất lỏng không màu, không mùi và cực kỳ lạnh Tiếp xúc với chất lỏng hoặc hơi N2 có thể gây ra bỏng lạnh.

SẢN XUẤT O2, N2

II TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- Vì có liên kết ba với năng lượng liên kết lớn (EN≡N = 946kJ/mol) nên phân tử nitơ rất bền Ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hóa học nhưng ở nhiệt độ cao nitơ trở nên hoạt động hơn và có thể tác dụng với nhiều chất

- Nguyên tử nitơ có độ âm điện lớn chỉ nhỏ hơn độ âm điện của flo, clo và oxi Tùy thuộc vào chất phản ứng mà nitơ thể hiện tính oxi hóa hay tính khử Tuy nhiên, tính oxi hóa vẫn trội hơn tính

khử

SẢN XUẤT O2, N2

1 Tính oxi hóa

a) Tác dụng với hiđro

Ở nhiệt độ cao (trên 400  oC), áp suất cao và có chất xúc tác, nitơ tác dụng trực tiếp với hiđro tạo ra khí amoniac Đây là phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt

N2 + 3H2 2NH3

b) Tác dụng với kim loại

- Ở nhiệt độ thường, nitơ chỉ tác dụng với kim loại liti

2 Tính khử

Ở nhiệt độ khoảng 3000oC (hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện), nitơ kết hợp trực tiếp với oxi tạo ra khí nitơ monooxit (NO)

III ỨNG DỤNG

1 Bơm lốp máy bay

N2 là khí khô và không duy trì sự cháy, vì vậy N2 được sử dụng trong tất cả các lốp máy bay Lốp máy bay sẽ được điền khí N2 và đẩy các hơi nước ngưng trong lốp khi ở trên cao

* Khí nito

SẢN XUẤT O2, N2

2 Diệt vi khuẩn

Việc sử dụng N2 thay cho không khí có chứa O2 sẽ có tác dụng diệt vi khuẩn, giúp chất hữu cơ không bị xâm nhập bởi vi khuẩn và nấm mốc

III ỨNG DỤNG

SẢN XUẤT O2, N2

3 Bảo quản đồ uống

N2 được sử dụng rất rộng rãi trong việc bảo quản sản phẩm khỏi quá trình oxy hóa, enzim hóa và phản ứng của các vi sinh vật N2 là chất khí không màu, không mùi, không hòa tan và không độc hại

III ỨNG DỤNG

SẢN XUẤT O2, N2

4 Cắt laze

Cắt bằng N2 rất phổ biến trong việc cắt Inox và nhôm Với hệ thống máy móc hiện đại, độ chính xác cao, N2 được sử dụng rất nhiều để cắt laze

III ỨNG DỤNG

SẢN XUẤT O2, N2

Khí Nito trong công nghiệp được dùng như chất làm trơ bình

chứa hoặc xử lí bình chứa Khí Nito được bơm vào nhằm loại bỏ môi trường độc hại, ngăn chặn cháy nổ do môi trường khí. Để

triệt tiêu khả năng gây nổ trong thùng nhiên liệu, N2 được sử dụng

để phủ các khoảng trống của bồn

III ỨNG DỤNG

SẢN XUẤT O2, N2

Khí nito trong công nghiệp là loại khí thay thế không khí trong

các thiết bị chạy bằng khí nén, thời gian sử dụng của các thiết

bị này phụ thuộc rất nhiều vào độ khô của khí nén Do N2 có độ khô rất lớn (>60oC) so với khí nén Vì vậy thiết bị sử dụng khí

N2 có tuổi thọ rất cao

III ỨNG DỤNG

SẢN XUẤT O2, N2

- Khí N2 là giải pháp phòng cháy tuyệt vời và là công cụ

chữa cháy, làm giảm nồng độ oxy một cách hiệu quả nhất

- N2 phân tử sử dụng nhiều trong công nghệ bảo quản chống lại sự oxi hóa

Ứng dụng khác

* Nito lỏng

- Làm lạnh để vận chuyển thực phẩm

- Sử dụng trong phân tích sắc ký, làm môi trường trơ Và trong một số phản ứng hóa học thì cũng cần Nitơ làm môi trường phản ứng

- Bảo quản các bộ phận cơ thể cũng như các tế bào trứng và tinh trùng, các mẫu và chế phẩm sinh học

- Dùng như tác nhân làm lạnh

- Dùng trong da liễu học để loại bỏ các tổn thương da ác tính hay xấu xí, tiềm năng gây ung thư, ví dụ như các mụn cóc, các vết chai sần trên da…

- Có thể sử dụng với mục đích làm tản nhiệt để tăng tốc độ CPU, GPU, hay các dạng phần cứng khác

III ỨNG DỤNG

SẢN XUẤT O2, N2

Loại bỏ các vết chai sần trên da Làm mát các linh kiện điện tử

Làm lạnh kem

IV SẢN XUẤT NITO

2 Hệ thống sản xuất Nito bằng phương pháp hấp phụ (PSA)

IV SẢN XUẤT NITO