अक्रिय गैस

अक्रिय गैस ऐसी गैस होती है जो अन्य रासायनिक पदार्थों के साथ आसानी से रासायनिक प्रतिक्रियाओं से नहीं गुजरती है और इसलिए आसानी से रासायनिक यौगिक नहीं बनाती है। उत्कृष्ट गैस (नोबल गैस) प्रायः कई पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं और ऐतिहासिक रूप से इन्हें अक्रिय गैसों के रूप में जाना जाता है। अक्रिय गैसों का उपयोग आम तौर पर अवांछित रासायनिक प्रतिक्रियाओं से बचने के लिए किया जाता है जो एक नमूने को खराब करते हैं। ये अवांछनीय रासायनिक प्रतिक्रियाएं प्रायः हवा में ऑक्सीजन और नमी के साथ ऑक्सीकरण और हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं होती हैं। अक्रिय गैस शब्द संदर्भ-निर्भर है क्योंकि कुछ महान गैसों को कुछ शर्तों के तहत प्रतिक्रिया करने के लिए बनाया जा सकता है।

शुद्ध आर्गन गैस अपनी उच्च प्राकृतिक बहुतायत (78.3% N₂, 1% Ar हवा में) और कम सापेक्ष लागत के कारण सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली अक्रिय गैस है।

उत्कृष्ट गैसों के विपरीत, अक्रिय गैस अनिवार्य रूप से मौलिक नहीं होती है और प्रायः मिश्रित गैस होती है। महान गैसों की तरह, गैर-प्रतिक्रियाशीलता की प्रवृत्ति वैलेंस, सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल, सभी अक्रिय गैसों में पूर्ण होने के कारण होती है। यह एक प्रवृत्ति है, नियम नहीं, क्योंकि महान गैसें और अन्य "निष्क्रिय" गैसें यौगिक बनाने के लिए प्रतिक्रिया कर सकती हैं।

उत्पादन

अक्रिय गैसें हवा के भिन्नात्मक आसवन द्वारा हीलियम के अपवाद के साथ प्राप्त की जाती हैं, जो क्रायोजेनिक आसवन या झिल्ली पृथक्करण के माध्यम से इस तत्व में समृद्ध कुछ प्राकृतिक गैस स्रोतों से अलग होती है। विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए, साइट पर विशेष जनित्र (जनरेटर) द्वारा शुद्ध अक्रिय गैस का उत्पादन किया जाएगा। इनका उपयोग अक्सर रासायनिक टैंकरों और उत्पाद वाहक (छोटे जहाजों) के द्वारा किए जाते हैं। प्रयोगशालाओं के लिए बेंचटॉप विशेष जनरेटर भी उपलब्ध हैं।

अनुप्रयोग

अक्रिय गैसों के गैर-प्रतिक्रियाशील गुणों के कारण, वे अवांछनीय रासायनिक प्रतिक्रियाओं को होने से रोकने के लिए अक्सर उपयोगी होते हैं। पैकेट बंद भोजन से ऑक्सीजन गैस हटा कर अक्रिय गैस के साथ में पैक किया जाता है, यह बैक्टीरिया को बढ़ने से रोकता है। यह सामान्य हवा में ऑक्सीजन द्वारा रासायनिक ऑक्सीकरण को भी रोकता है। उदाहरण: खाद्य तेलों का बासीकरण (ऑक्सीकरण के कारण) है। सोडियम बेंजोएट (रोगाणुरोधी) या बीएचटी (एंटीऑक्सीडेंट) जैसे सक्रिय परिरक्षकों के विपरीत खाद्य पैकेजिंग में निष्क्रिय गैसों का उपयोग निष्क्रिय परिरक्षक के रूप में किया जाता है।

गिरावट से बचने के लिए ऐतिहासिक दस्तावेजों को अक्रिय गैस के तहत भी संग्रहीत किया जा सकता है। हीलियम का पहले प्रयोग किया गया था, लेकिन यह कम उपयुक्त था क्योंकि यह आर्गन की तुलना में मामले से अधिक तेजी से फैलता है।

रासायनिक उद्योग में अक्सर अक्रिय गैसों का उपयोग किया जाता है। एक रासायनिक निर्माण संयंत्र में, आग के खतरों या अवांछित प्रतिक्रियाओं को कम करने के लिए अक्रिय गैस के तहत प्रतिक्रियाएं की जा सकती हैं। ऐसे संयंत्रों और तेल रिफाइनरियों में, आग और विस्फोट की रोकथाम के उपाय के रूप में स्थानांतरण लाइनों और जहाजों को अक्रिय गैस से शुद्ध किया जा सकता है। बेंच पैमाने पर, रसायनज्ञ अक्रिय गैस के तहत उन्हें संभालने के लिए विकसित वायु-मुक्त तकनीकों का उपयोग करके वायु -संवेदनशील यौगिकों पर प्रयोग करते हैं। हीलियम, नियॉन, आर्गन, क्रिप्टन, क्सीनन और रेडॉन अक्रिय गैसें हैं।

जहाजों पर अक्रिय गैस प्रणाली

अक्रिय गैस जनरेटर में मिट्टी के तेल को जलाकर कच्चे तेल के वाहक (8,000 टन से ऊपर) (1 जनवरी 2016 से) पर अक्रिय गैस का उत्पादन किया जाता है। अक्रिय गैस प्रणाली का उपयोग कार्गो टैंकों या बंकरों में वातावरण को विस्फोटक सीमा में आने से रोकने के लिए किया जाता है। अक्रिय गैसें टैंक के वातावरण की ऑक्सीजन सामग्री को 5% से नीचे रखती हैं (कच्चे वाहकों पर, उत्पाद वाहक और गैस टैंकरों के लिए कम), इस प्रकार टैंक में किसी भी वायु/हाइड्रोकार्बन गैस मिश्रण को बहुत समृद्ध (ऑक्सीजन अनुपात में ईंधन से बहुत अधिक) बना देता है। प्रज्वलित करना अक्रिय गैसें निर्वहन के दौरान और गिट्टी यात्रा के दौरान सबसे महत्वपूर्ण होती हैं जब टैंक के वातावरण में अधिक हाइड्रोकार्बन वाष्प मौजूद होने की संभावना होती है। अक्रिय गैस का उपयोग गैस छोड़ने की तैयारी में अस्थिर वातावरण के टैंकों को शुद्ध करने के लिए भी किया जा सकता है। आप जिस हवा में सांस लेते हैं उसका वातावरण बदलना, या इसके विपरीत।

ग्रिप गैस प्रणाली बॉयलर के निकास को अपने स्रोत के रूप में उपयोग करती है, इसलिए यह महत्वपूर्ण है कि बॉयलर बर्नर में ईंधन/वायु अनुपात को ठीक से विनियमित किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि उच्च गुणवत्ता वाली अक्रिय गैसें उत्पन्न होती हैं। बहुत अधिक हवा के परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की मात्रा 5% से अधिक हो जाएगी, और बहुत अधिक ईंधन तेल के परिणामस्वरूप खतरनाक हाइड्रोकार्बन गैस का वहन हो जाएगा। ग्रिप गैस को स्क्रबर टॉवर द्वारा साफ और ठंडा किया जाता है। विभिन्न सुरक्षा उपकरण अत्यधिक दबाव, इंजन कक्ष में हाइड्रोकार्बन गैस की वापसी, या बहुत अधिक ऑक्सीजन सामग्री के साथ IG की आपूर्ति होने से रोकते हैं।

गैस टैंकर और उत्पाद वाहक ग्रिप गैस सिस्टम पर भरोसा नहीं कर सकते हैं (क्योंकि उन्हें 1% या उससे कम की O₂ सामग्री वाले IG की आवश्यकता होती है) और इसलिए इसके बजाय अक्रिय गैस जनरेटर का उपयोग करें। अक्रिय गैस जनरेटर में एक दहन कक्ष और पंखे द्वारा आपूर्ति की जाने वाली स्क्रबर इकाई और एक प्रशीतन इकाई होती है जो गैस को ठंडा करती है। सिस्टम के साथ श्रृंखला में एक ड्रायर डेक को आपूर्ति करने से पहले गैस से नमी को हटा देता है। गैस वाहक पर कार्गो टैंक निष्क्रिय नहीं होते हैं, लेकिन उनके चारों ओर की पूरी जगह होती है।

विमान पर अक्रिय गैस प्रणाली

ईंधन टैंकों को निष्क्रिय करने के लिए बोर्ड वाणिज्यिक और सैन्य विमानों पर अक्रिय गैस का उत्पादन किया जाता है। गर्म दिनों में, ईंधन टैंक में ईंधन वाष्प एक ज्वलनशील या विस्फोटक मिश्रण बना सकता है, जो ऑक्सीकरण होने पर विनाशकारी परिणाम हो सकता है। परंपरागत रूप से, अक्रिय गैस उत्पन्न करने के लिए वायु पृथक्करण मॉड्यूल (एएसएम) का उपयोग किया गया है। एएसएम में चुनिंदा पारगम्य झिल्ली होते हैं। उन्हें संपीड़ित हवा खिलाया जाता है जिसे गैस टरबाइन इंजन के कंप्रेसर चरण से निकाला जाता है। नाइट्रोजन की तुलना में एएसएम के माध्यम से ऑक्सीजन की बढ़ती पारगम्यता के कारण दबाव हवा से ऑक्सीजन को अलग करता है। ईंधन टैंक निष्क्रियता के लिए, सभी ऑक्सीजन को निकालना आवश्यक नहीं है, बल्कि दुबला ज्वलनशीलता सीमा और दुबला विस्फोट सीमा से नीचे रहने के लिए पर्याप्त है। एक उड़ान के दौरान 10% से 12% की ऑक्सीजन सांद्रता आम है।

वेल्डिंग

गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (GTAW) में, टंगस्टन को संदूषण से बचाने के लिए अक्रिय गैसों का उपयोग किया जाता है। यह हवा में प्रतिक्रियाशील गैसों से द्रव धातु (चाप से निर्मित) को भी ढाल देता है जो ठोस वेल्ड पोखर में सरंध्रता पैदा कर सकता है। अलौह धातुओं की वेल्डिंग के लिए अक्रिय गैसों का उपयोग गैस मेटल आर्क वेल्डिंग (GMAW) में भी किया जाता है। कुछ गैसें जिन्हें आमतौर पर अक्रिय नहीं माना जाता है, लेकिन जो किसी उपयोग में आने वाली सभी परिस्थितियों में अक्रिय गैसों की तरह व्यवहार करती हैं, उन्हें अक्सर एक अक्रिय गैस के विकल्प के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। यह तब उपयोगी होता है जब एक उपयुक्त छद्म-अक्रिय गैस मिल जाती है जो सस्ती और सामान्य होती है। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कभी-कभी GMAW के लिए गैस मिश्रण में किया जाता है क्योंकि यह आर्क वेल्डिंग द्वारा बनाए गए वेल्ड पूल के लिए प्रतिक्रियाशील नहीं है। लेकिन यह चाप के प्रति प्रतिक्रियाशील है। अक्रिय गैस, जैसे आर्गन में जितनी अधिक कार्बन डाइऑक्साइड डाली जाएगी, आपकी पैठ बढ़ेगी। कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा अक्सर इस बात से निर्धारित होती है कि आप GMAW में किस प्रकार के स्थानांतरण का उपयोग करेंगे। स्प्रे आर्क ट्रांसफर सबसे आम है, और स्प्रे आर्क ट्रांसफर के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला गैस मिश्रण 90% आर्गन और 10% कार्बन डाइऑक्साइड है।

गोताखोरी (डाइविंग)

पानी के भीतर गोता लगाने में एक अक्रिय गैस श्वास मिश्रण का एक घटक है जो चयापचय रूप से सक्रिय नहीं है और गैस मिश्रण को पतला करने का काम करता है। अक्रिय गैस का गोताखोर पर प्रभाव हो सकता है, लेकिन इन्हें ज्यादातर शारीरिक प्रभाव माना जाता है, जैसे कि डीकंप्रेसन बीमारी में बुलबुले के कारण ऊतक क्षति। वाणिज्यिक डाइविंग के लिए सांस लेने वाली गैस में इस्तेमाल होने वाली सबसे आम अक्रिय गैस हीलियम है।

यह भी देखें

• श्वास गैस - मानव श्वसन के लिए प्रयुक्त गैस
• औद्योगिक गैस - उद्योग में उपयोग के लिए उत्पादित गैसीय सामग्री
• विमान के लिए निष्क्रिय प्रणाली
• टैंक कंबलिंग
• पर्जिंग (गैस), एक आग और विस्फोट की रोकथाम की प्रक्रिया, एक अक्रिय गैस के साथ एक बंद प्रणाली को फ्लश करके एक ज्वलनशील वातावरण के गठन से बचने के लिए।
• इनर्टिंग (गैस) - एक बंद प्रणाली में अक्रिय गैस का परिचय, एक आग और विस्फोट की रोकथाम की प्रक्रिया एक अक्रिय गैस को इंजेक्ट करके पूरा किया जाता है, जो एक ज्वलनशील वातावरण को सुरक्षित बनाता है।