گازهای آزمایشگاهی – مصارف و کاربردهای آنها چیست ؟
گازهای آزمایشگاهی به شکل ﻣﺎﯾﻊ ﯾﺎ ﮔﺎز ﻓﺸﺮده در کپسول ﺑﺎ ﺳﺎﯾﺰﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ با خلوص بالا می باشند . گازهای آزمایشگاهی بخش وسیعی از صنایع و آزمایشگاه ها را پوشش میدهد ، مانند صنعت داروسازی، غذایی ، پزشکی ، حفاری ، نفت ، گاز و…هم چنین در آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎه ﻫﺎی ﮐﺮوﻣﺎﺗﻮﮔﺮاﻓﯽ ﮔﺎزی (سوانگاری گازی)، ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﺘﺮی، ﻧﯿﻤﻪ ﻫﺎدی ، ﺟﺬب اﺗﻤﯽ، آﻻﯾﻨﺪﮔﯽ و … ﮐﺎرﺑﺮد ﻓﺮاواﻧﯽ دارﻧﺪ.
از مصارف و کاربردهای اصلی گازهای آزمایشگاهی اندازه گیری و آنالیز می باشد. کاربردهای گازهای آزمایشگاهی بسیار گسترده است و با توجه به نوع کاربرد گازهای آزمایشگاهی، نوع گاز و میزان خلوص آن مشخص می شود.
در خرید و فروش گازهای آزمایشگاهی توجه زیادی به درصد خلوص آنها می شود. هرچه درصد خلوص بیشتر باشد، قیمت گازهای آزمایشگاهی نیز افزایش می یابد. در اکثر موارد هرچه خلوص گازهای آزمایشگاهی بیشتر باشد نتایج و کیفیت و راندمان آزمایش افزایش پیدا می کند. هم چنین خلوص گازها باعث افزایش دقت دستگاه های تجزیه ای می شود و کالیبراسیون آنها را راحت تر می کند. در ادامه این مقاله از نشریه جهان شیمی فیزیک بیشتر با گازهای آزمایشگاهی و انواع و کاربردهای آنها آشنا می شوید .
گازهای آزمایشگاهی :
گازها ی خالص ممکن است به صورت یکی از شکل های زیر باشد :
تک اتم (مانند گاز نجیب مانند نئون)
مولکولهای بنیادی متشکل از یک نوع اتم (مانند اکسیژن )
مولکولهای ترکیبی متشکل از انواع اتمها (مانند دی اکسید کربن )
یک مخلوط گاز که شامل انواع گازهای خالص است ( مانند هوا)
ویژگی بارزی که گاز را از مایعات و جامدات متمایز می کند ، فاصله و جداسازی گسترده ذرات گاز است .این جداسازی ذرات گاز باعث می شود گاز بی رنگ به نظر بیاید.
آزمایشگاه های مدرن از تعدادی گاز بعنوان بخشی از کارهای روزمره خود استفاده می کنند. بعضی از گازها ی آزمایشگاهی برای پشتیبانی از کاربردهای مختلف از جمله طیف سنجی کروماتوگرافی GC و LC-MS ، ELSD و تهیه نمونه استفاده می شود ، که فقط چند مورد را نام برد.
هلیم ، هیدروژن و نیتروژن از متداول ترین گازهایی هستند که آزمایشگاه ها برای این کاربردها استفاده می کنند.از گازهای آزمایشگاهی می توان به دی اکسید کربن ، مونوکسید کربن ، هیدروژن ، آرگون ، نیتروژن ، هوا ، نئون، زنون ، هلیوم ، کریپتون ، اکسیژن ، هیدروژن سولفید ، اتیلن ، استیلن ، ایزوبوتان ، پروپان ، پنتان اشاره کرد.موارد زیر فقط برخی از گازها و کاربردهای مورد نیاز آزمایشگاه ها آورده شده است و لیست جامعی از گازهای آزمایشگاهی نیستند.
کاربردهای بعضی از گازهای آزمایشگاهی :
گاز نیتروژن و کاربردهای آن :
گاز نیتروژن با نماد N2 در شرایط معمولی به شکل گازی بدون رنگ ، بو و مزه است و حدود ۷۸% از جو کره‌ی زمین را تشکیل میدهد.گاز نیتروژن چهارمین عنصر فراوان ، بعد ازاکسیژن ، هیدروژن و کربن در بافت زنده است. گاز نیتروژن خاصیت واکنش پذیری دارد و با عناصر دیگر واکنش می دهد وترکیباتی مانند نیترات یا نیتریت و آمونیاک تولید می کند. از مهمترین کاربرهای نیتروژن خشک نمودن حلال اضافی می باشد.
در صنعت نفت از گاز نیتروژن در جهت جداسازی گازها از مخازن بزرگ و فرایند آماده سازی آن ها برای ذخیره سازینفت استفاده می کنند.از دیگر کاربردهای گاز نیتروژن به عنوان گاز آزمایشگاهی شرکت کردن درفرایند های تولید برخی از فلزات می باشد . بعضی از فلزات باید در محیط هایی فاقد از اکسیژن تولید شوند، تا از اکسیداسیون و تشکیل فلزات دیگر جلوگیری شود. از گاز نیتروژن در صنایع غذایی در فرایند بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود.
گاز اکسیژن و کاربرد های آن :
اکسیژن ، گازی بدون بو، رنگ و مزه، با فرمول شیمیایی ۲ O است که معمولا سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهد . گاز اکسیژن از گاز های خطرناک آزمایشگاهی محسوب می شود و به همین علت برای نگهداری از این گاز از کپسول استفاده می کنند. اکسیژن به عنوان گاز آزمایشگاهی در دستگاههای شناسایی و آنالیز مواد شیمیایی وکالیبراسیون دستگاه های آزمایشگاهی به کار می رود .
این گاز در صنایع مختلف نیز کاربردهای وسیعی دارد از اکسیژن در تصفیه آب و فاضلاب ، تولید متانول ، تولید اتیلن اکساید و به عنوان اکسید کننده در موشک ها ، سفید کردن خمیر کاغذ درکاغذ سازی ، در جوشکاری ، در ساخت فولاد و سیمان سازی کاربرد دارد .
گازهای مبرد و کاربرد های آن :
گاز مبرد دارای بیشترین تنوع در میان انواع گازهای آزمایشگاهی است . گازهای مبرد اغلب در خنک سازی یا تهویه هوا در سیستم های انتقال حرارت استفاده می شوند. از گازهای مبرد در مبدل ها و پمپ ها ی حرارتی و چرخه های تبرید استفاده می کنند. از پرکاربردترین گاز مبرد ، گازهای R۱۱، R۴۱۰، R۴۰۴، R۴۰۷، R۲۲، R۱۲، R۱۳۴ و R۱۴۱ می توان نام برد .
گاز هلیوم و کاربرد های آن :
هلیوم ( Helium ) با نماد شیمیایی He گازی بی بو ، بی رنگ ، بی مزه و غیر سمی می باشد و بعد از هیدروژن دومین عنصر سبک جهان است. گاز هلیوم جزء گازهای آزمایشگاهی است که کاربرد های زیادی دارد از آن به عنوان گاز حامل در کروماتوگرافی گازی استفاده می کنند. این موضوع بیشتر به دلیل خصلت بی‌اثر بودن این گاز است. از گاز هلیوم به عنوان گاز بالانس در صنایع شیمیایی، نفت و گاز، پالایش و پتروشیمی استفاده می شود.
گاز های هیدروژن و کاربرهای آن :
هیدروژن با نماد شیمیایی (H) ، ماده ای گازی بی رنگ ، بی بو ، بی مزه است که فراوان ترین عنصر موجود در جهان می باشد. گاز هیدروژن از ساده ترین عضو خانواده عناصر شیمیایی محسوب می شود که در جهت ساخت انواع ترکیبات پرکاربرد آزمایشگاه استفاده می شود.
از کاربردهای گاز آزمایشگاهی هیدروژن این است که به عنوان گاز حامل دردستگاه‌های آنالایزر کروماتوگرافی استفاده می شوند . در برخی موارد از گاز هیدروژن جهت گاز خنک‌کننده استفاده می‌کنندو صنایع غذایی برای ساخت روغن های جامد به کار می رود.
از این گاز در صنایع نفتی به منظور انجام اصلاحات نفت خام و تسهیل فرایند استخراج نفت استفاده می شود. گاز هیدروژن در صنایع شیمیایی برای ساخت ترکیبات شیمیایی مانند متانول و تریتیوم ، آمونیاک (برای کودهای شیمیایی)، اسید هیدروکلریک و سیکلو هگزان که واسطه های تولید پلاستیک و داروسازی هستند ، به کار می روند.
گاز آرگون و کاربرد های آن :
آرگون با نماد شیمیایی Ar عنصری بی بو ،بی رنگ است که در گروه ۸ جدول تناوبی قرار دارد و جزء گروه گاز نجیب است و حدود یک درصد از اتمسفر زمین از آرگون تشکیل شده است. همچنین به دلیل بی اثر بودن این گاز از آن به عنوان گاز حامل در کروموتوگرافی گازی استفاده می کنند. در دستگاه های تجزیه ای اسپکترومتری جذب اتمی برای گاز پوششی در کوره گرافیتی و دراسپکترومتری ICPبه عنوان گاز انتابی استفاده می شود. همچنین برای تولید گازهای کربن مونواکسید و گاز کربن دی اکسید از گاز آرگون در فرایند جوش قوس الکتریکی استفاده می کنند. در کاربردهای تبریدی دما پایین و عاری از CFC نیز از گاز آرگون در مخلوط گاری R-740 استفاده می شود.
انواع دسته بندی گاز های آزمایشگاهی :
گازهای خفه کننده :
این نوع گاز ها باعث رقیق شدن اکسیژن هوا می شوند وتنفس دراز مدت در این محیط سبب مرگ در اثر خفگی می شود. گازهای خفه کننده عبارتند از نیتروژن ، آرگون و هلیوم.
گازهای خورنده :
اینها گازهایی هستند که مواد یا الیافی را که با آنها در تماس هستند، خورده و یا در حضور آب این کار را انجام می دهند. سولفور دی اکسید (SO2) ، نیتریک اکسید (NO) ، هیدروژن سولفید (H2S) ، هیدروژن گازهای خورنده در صنایع از جمله نفت، گاز، تهیه کاغذ و … استفاده می شود.
گازهای برودتی :
این نوع گاز ها در فشار جوی، نقطه جوش -۱۳۰ درجه فارنهایت و یا ۹۰- درجه سانتی گراد دارا می باشند و به شدت سرد هستند.این گاز های آزمایشگاهی ظرفیت گرمایی بالایی دارند و در دمای معمولی به حالت گاز هستند و اگرآنها را فشرده یا سرد کنند به فرم مایع در می آیند. گاز های برودتی اشتعال زا نمی باشند و سمی نیستند .
آمونیاک گاز ، گاز پروپان (R-290) و گاز ایزوبوتان (R-600a) ، گاز سرمایشی کلروفلوئوروکربنها (CFC’s) از این دسته می باشند.
گازهای قابل اشتعال :
گاز قابل اشتعال زمانی که در معرض مخلوط یک اکسیدان قرار می گیرد و توسط یک منبع احتراق تامین می شود می سوزند . مانند پروپان ، هیدروژن ، بوتان ، متان
گازهای خنثی :
اینها گازهایی هستند که در دما و فشار معمولی هوا، با مواد دیگر واکنش نشان نمی دهند.این گاز های آزمایشگاهی بی رنگ، بی بو، غیر سمی و غیر قابل اشتعال هستند.
گازهای اکسید کننده :
این دسته از گازها آتشزا نیستند ولی به احتراق کمک می کنند و می توانند در هوا جایگزین اکسیژن شوند.(به استثنای خود O2).
گازهای سمی یا مسموم کننده :
گاز های سمی اثرات مهلک و کشنده در صورت بلعیدن، استنشاق، یا تماس با پوست بدن می توانند به همراه داشته باشند. مونوکسید کربن (CO)
گاز های آتش زا :
گاز های آتش زا در دمای ۵۴ درجه سانتی گراد یا کمتربه صورت خود به خود آتش می گیرند . گازهایی مانند دی بوران،آرسین ، سیلان، فسفین گاز های آتش زا هستند .
درصد خلوص گازهای آزمایشگاهی :
درصد خلوص بالای ۹۹% نیز دارای گرید ها و درجه بندی می باشد . این درجه بندی ها با کاربردهای آزمایشگاهی متناسب است. مطمئنا گازهایی که دارای خلوص بالایی می باشند باعث می شوند تا دستگاه های آنالیز آزمایشگاهی به صورت بهینه کار کنند . به عبارت دیگر هرچه گاز آزمایشگاهی خلوص بیشتری داشته باشد ، کیفیت نتایج نیز بهتر می شود .
خرید و فروش گازهای آزمایشگاهی :
گازهای آزمایشگاهی دارای طیف گسترده و متنوعی هستند. هیدروکربن های چند جزئی مانند اتان, اتیلن, پروپان, پروپیلن, ایزوبوتین و N-بوتان در صنایع پتروشیمی و مخلوط های گازی کالیبراسیون در صنایع آزمایشگاهی و تحقیقاتی و انواع مخلوط های گازهای کمیاب و نادر که شامل زنون ,نئون و یا کریپتون می شود.
هریک از گازهای آزمایشگاهی در صنایع مختلف کاربرد دارند پس در نتیجه پیش از خرید باید دقیقا هدف و قصد خریدتان مشخص باشد. در خرید و فروش گازهای آزمایشگاهی همیشه اولویت دستیابی به بالاترین سطوح خلوص و آماده سازی مخزن دقیق می باشد.
در کارهای آزمایشگاهی وجود ناخالصی گازهای آزمایشگاهی می تواند مشکل ساز باشد پس برای در انجام کارهای آزمایشگاهی حتما باید از گاز هایی با خلوص بالا تر از ۹۹ درصد استفاده کرد. این بدان معناست که می توانید از کیفیت ، حداکثر دقت و پایداری گاز اطمینان حاصل کنید.
مخزن گاز های آزمایشگاهی دارای انواع مختلفی است ، انتخاب نوع مخزن باید متناسب با هدف خرید شما باشد . برای خرید و فروش گاز های آزمایشگاهی بهتر است به شرکت های مطمئن مراجعه شود . خرید این گاز ها باید از شرکت هایی انجام گیرد که بتوان به کیفیت محصولات آن ها مطمئن بود.
