سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای بی اثر تماس بگیرید.02146837072 – 09033158778
گازهای بی اثر (Inert Gases) یا گازهای نجیب به دسته‌ای از عناصر و ترکیبات گفته می‌شود که به دلیل پایداری شیمیایی و واکنش‌ناپذیری بسیار پایین، در شرایط عادی به ندرت وارد واکنش‌های شیمیایی می‌شوند. این ویژگی باعث شده که در صنایع مختلف، پژوهش‌های علمی، پزشکی و حتی زندگی روزمره انسان‌ها جایگاه ویژه‌ای داشته باشند. هلیوم، آرگون و نیتروژن سه نمونه مهم از این گازها هستند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای گسترده‌ای دارند. در این مقاله تلاش می‌کنیم با بررسی ساختار اتمی، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، کاربردها، روش‌های تولید و ذخیره‌سازی این گازها، تصویری جامع از اهمیت آنها در دنیای امروز ارائه دهیم.
تعریف گازهای بی اثر
اصطلاح “گاز بی‌اثر” به موادی اطلاق می‌شود که تمایل کمی به شرکت در واکنش‌های شیمیایی دارند. این گازها عمدتاً شامل گازهای نجیب (گازهای بی اثر ) جدول تناوبی مانند هلیوم (He)، نئون (Ne)، آرگون (Ar)، کریپتون (Kr)، زنون (Xe) و رادون (Rn) هستند. اما در عمل برخی گازهای دیگر نظیر نیتروژن (N2) نیز به دلیل پایداری مولکولی و واکنش‌پذیری پایین در بسیاری از فرآیندها به عنوان گاز بی‌اثر شناخته می‌شوند.
ویژگی اصلی این گازها، داشتن لایه‌ی ظرفیت کامل یا پیوند سه‌گانه پایدار (در مورد نیتروژن) است که آنها را از نظر شیمیایی غیرفعال می‌کند. همین ویژگی موجب شده است که بتوان از آنها در محیط‌هایی استفاده کرد که نیاز به جلوگیری از اکسیداسیون، احتراق یا واکنش‌های ناخواسته وجود دارد.
هلیوم (Helium) یکی از گازهای بی اثر
ویژگی‌ها و خواص
هلیوم دومین عنصر سبک جدول تناوبی پس از هیدروژن است. این گاز بی‌رنگ، بی‌بو، غیرسمی و بی‌مزه بوده و نقطه جوش آن نزدیک به صفر مطلق است (حدود 268- درجه سانتی‌گراد). همین ویژگی باعث شده که هلیوم به عنوان سردکننده در صنایع حساس مورد استفاده قرار گیرد.
از نظر شیمیایی، هلیوم کاملاً پایدار است و هیچ ترکیب شیمیایی پایداری در شرایط عادی تشکیل نمی‌دهد. به همین دلیل به عنوان “خنثی‌ترین گاز نجیب” شناخته می‌شود.
منابع و تولید
هلیوم در کره زمین عمدتاً از طریق استخراج از ذخایر گاز طبیعی به دست می‌آید. این گاز به دلیل فروپاشی رادیواکتیو عناصر سنگین در پوسته زمین تولید و در حفره‌های گازی تجمع می‌یابد. پس از جداسازی و خالص‌سازی، هلیوم به صورت مایع یا فشرده در سیلندرهای صنعتی عرضه می‌شود.
کاربردها
پزشکی: در دستگاه‌های MRI به عنوان خنک‌کننده ابررساناها
هوافضا: پر کردن بالون‌ها، کشتی‌های هوایی و کنترل فشار در سوخت‌رسانی موشک‌ها
جوشکاری: به عنوان گاز محافظ در جوشکاری قوس الکتریکی
تحقیقات علمی: خنک‌سازی تجهیزات فیزیک هسته‌ای و کوانتومی
صنعت غواصی: ترکیب با اکسیژن برای کاهش خطر نیتروژن نارکوز
آرگون (Argon) یکی از گازهای بی اثر
ویژگی‌ها و خواص
آرگون سومین گاز نجیب جدول تناوبی و فراوان‌ترین گاز نجیب در اتمسفر زمین است. این گاز بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه بوده و مانند سایر گازهای نجیب از نظر شیمیایی بسیار پایدار است. نقطه جوش آرگون حدود 186- درجه سانتی‌گراد است و قابلیت مایع‌سازی بالاتری نسبت به هلیوم دارد.
منابع و تولید
آرگون به طور طبیعی در جو زمین وجود دارد و حدود 0.93 درصد از هوای اتمسفر را تشکیل می‌دهد. تولید صنعتی آرگون از طریق تقطیر جزء به جزء هوا انجام می‌شود، جایی که اکسیژن، نیتروژن و آرگون از یکدیگر جدا می‌شوند.
کاربردها
جوشکاری و برش فلزات: به عنوان گاز محافظ برای جلوگیری از اکسید شدن فلزات
صنایع روشنایی: پر کردن لامپ‌های رشته‌ای و فلورسنت
آزمایشگاه‌ها: ایجاد محیط بی‌اثر در واکنش‌های شیمیایی حساس
صنعت نیمه‌هادی: جلوگیری از آلودگی در فرآیندهای تولید تراشه‌های الکترونیکی
نگهداری آثار هنری: محافظت از اسناد و اشیای تاریخی در محفظه‌های عایق هوا
نیتروژن (Nitrogen) یکی از گازهای بی اثر
ویژگی‌ها و خواص
نیتروژن یکی از فراوان‌ترین عناصر کره زمین است و 78 درصد از جو زمین را تشکیل می‌دهد. این گاز در حالت مولکولی (N2) به صورت بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه است و به دلیل وجود پیوند سه‌گانه قوی بین اتم‌های نیتروژن، بسیار پایدار می‌باشد.
منابع و تولید
نیتروژن از طریق تقطیر جزء به جزء هوا و همچنین از طریق فناوری‌های غشایی و جذب مولکولی (PSA) تولید می‌شود.
کاربردها
صنایع غذایی: بسته‌بندی مواد غذایی برای جلوگیری از فساد و اکسیداسیون
صنایع شیمیایی: تولید آمونیاک، اسید نیتریک و سایر ترکیبات نیتروژنی
صنایع فلزی: ایجاد اتمسفر خنثی در عملیات حرارتی و ذوب فلزات
پزشکی: کرایوتراپی و ذخیره‌سازی سلول‌ها و نمونه‌های زیستی با نیتروژن مایع
انرژی و هوافضا: استفاده در سیستم‌های خنک‌سازی و فشاردهی مخازن سوخت
مقایسه گازهای بی اثر مانند هلیوم، آرگون و نیتروژن
اگرچه هر سه گاز به عنوان بی‌اثر شناخته می‌شوند، اما تفاوت‌های قابل توجهی میان آنها وجود دارد. هلیوم سبک‌ترین و پایدارترین گاز نجیب است و در صنایع پیشرفته استفاده می‌شود. آرگون در مقیاس صنعتی به دلیل فراوانی و قیمت پایین‌تر، کاربرد گسترده‌تری دارد. نیتروژن نیز به دلیل فراوانی بسیار زیاد در اتمسفر، ارزان‌ترین و در دسترس‌ترین گاز بی‌اثر برای صنایع مختلف است.
ایمنی در کار با گازهای بی اثر
یکی از نکات مهم در کار با این گازها، رعایت اصول ایمنی است. اگرچه این گازها غیرسمی هستند، اما به دلیل بی‌بو و بی‌رنگ بودن می‌توانند باعث خفگی شوند؛ چرا که جایگزین اکسیژن در هوا می‌شوند. بنابراین استفاده از سیستم‌های تهویه مناسب، آشکارسازهای گاز و رعایت دستورالعمل‌های حمل و نگهداری سیلندرهای تحت فشار ضروری است.
ذخیره‌سازی و حمل
گازهای بی اثر در سیلندرهای فولادی یا آلومینیومی تحت فشار بالا ذخیره می‌شوند. برخی مانند هلیوم و نیتروژن می‌توانند به صورت مایع در تانک‌های کرایوژنیک نیز نگهداری شوند. برای حمل ایمن این گازها، استفاده از ترولی مخصوص سیلندر، کلاهک محافظ و سیستم‌های ایمنی الزامی است.
گازهای بی اثر نقش کلیدی در توسعه فناوری‌های نوین، صنایع سنگین، پزشکی، پژوهش‌های علمی و حتی زندگی روزمره دارند. هلیوم با ویژگی‌های منحصر به فرد خود در پزشکی و هوافضا، آرگون با گستره وسیع کاربرد در جوشکاری و صنایع الکترونیک، و نیتروژن با استفاده‌های فراوان در صنایع غذایی و شیمیایی، نشان می‌دهند که چرا شناخت و استفاده درست از این گازها برای پیشرفت علمی و صنعتی اهمیت حیاتی دارد.