مخلوط هيدروجين وأكسجين: الفرق بين النسختين

[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
بوت: إضافة بوابة:الفيزياء
JarBot (نقاش | مساهمات)
ط بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي)
سطر 1:
'''مخلوط [[هيدروجين|الهيدروجين]] و[[أكسجين|الأكسجين]] ''' أو '''أوكسيهيدروجين''' (بالإنجليزية: Oxyhydrogen) هو مخلوط انفجاري من [[هيدروجين|الهيدروجين]] و[[أكسجين|الأكسجين]] بنسبة مئوية 2 :1 ، وهي نفس النسبة التي يتكون منها [[ماء|الماء]]..<ref name="encyclopedia"/>
يستخدم هذا المخلوط في القوس الهيدروجيني لإنتاج شعلات اللحام وتحضير المواد الشديدة المقاومة للحرارة ، وكان أول مخلوط يستخدم للحام. عمليا ، تستخدم نسبة من [[هيدروجين|الهيدروجين]] و[[أكسجين|الأكسجين]] 1:4 أو 1:5 لتفادي حدوث شعلة مؤكسدة.<ref>{{مرجع كتاب
| الأخير = Viall
| الأول = Ethan
| العنوانعنوان = Gas Torch and Thermite Welding
| الناشرناشر = McGraw-Hill
| سنة = 1921
| الصفحةصفحة = 4
}}</ref>
 
== خواصه ==
 
ينفجر مخلوط الهيدروجين والأكسجين بالنسبة 1:2 عندما تصل درجة حرارته 570 [[درجة حرارة مئوية|درجة مئوية]] من ذاته عند [[ضغط جوي|الضغط الجوي العادي]].<ref name="NASA"/> وأقل طاقة تلزم لاشعال المخلوط ولتكن شرارة صغيرة تبلغ 20 [[سوابق SIالنظام الدولي للوحدات|ميكرو]][[جول]].<ref name="NASA"/>
ويمكن حرق المخلوط إذا كانت نسبة الهيدروجين بين 4% و 95 % من حجم المخلوط عند درجة حرارة الغرفة.<ref name="NASA">{{مرجع كتاب
| الأخير = O'Connor
| الأول = Ken
| العنوانعنوان = NASA Glenn Research Center Glenn Safety Manual
| chapter = Hydrogen
| chapterurl = http://smad-ext.grc.nasa.gov/gso/manual/chapter_06.pdf}}</ref>
 
يتحول المخلوط إلى بخار الماء بالاشتعال وتنتج عن التفاعل حرارة ([[تفاعل طارد للحرارة|تفاعل ناشر للحرارة]]) ، تعمل على استمرار الاشتعال. وينتج عن تفاعل 1 [[مول]] من [[هيدروجين|الهيدروجين]] 8و241 [[جول|كيلو جول]] من [[طاقة|الطاقة]]. ولا يعتمد مقدار الطاقة الناتجة على طريقة الاشتعال ولكن [[درجة حرارة]] الشعلة قد تختلف.<ref name="encyclopedia">1911 Encyclopedia. "Oxyhydrogen Flame." ([http://www.1911encyclopedia.org/Oxyhydrogen_Flame Available here] Accessed 2008-01-19.) {{وصلة مكسورة|date= فبراير 2018 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20130123082049/http://www.1911encyclopedia.org/Oxyhydrogen_Flame |date=23 يناير 2013}}</ref>
 
تنتج أعلى درجة حرارة من التفاعل (نحو 2800 [[درجة حرارة مئوية|درجة مئوية]]) عند اشتعال مخلوط نقي [[قياس اتحادية العناصر|بنسبة اتحاد العناصر]] ، وهي نحو 700 درجة مئوية أعلى من احتراق الهيدروجين في الهواء (بسبب وجود النتروجين في الهواء).
.<ref>{{Citeمرجع webويب
| lastالأخير = Calvert
| firstالأول = James B.
| titleعنوان = Hydrogen
| publisherناشر = [[جامعة دنفر]]
| dateتاريخ = 2008-04-21
| accessdateتاريخ الوصول = 2009-04-23
| urlمسار = http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/hydrogen.htm
| quoteاقتباس = An air-hydrogen torch flame reaches 2045&nbsp;°C, while an oxyhydrogen flame reaches 2660&nbsp;°C.
| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20180104065336/http://mysite.du.edu:80/~jcalvert/phys/hydrogen.htm | تاريخ الأرشيفأرشيف = 04 يناير 2018 }}</ref><ref>{{Citeمرجع webويب
| titleعنوان = Adiabatic Flame Temperature
| workعمل = The Engineering Toolbox
| accessdateتاريخ الوصول = 2009-04-23
| urlمسار = http://www.engineeringtoolbox.com/adiabatic-flame-temperature-d_996.html
| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20171006051341/http://www.engineeringtoolbox.com:80/adiabatic-flame-temperature-d_996.html | تاريخ الأرشيفأرشيف = 06 أكتوبر 2017 }} "Oxygen as Oxidizer: 3473&nbsp;K, Air as Oxidizer: 2483&nbsp;K"
</ref><ref>{{Citeمرجع webويب
| titleعنوان = Temperature of a Blue Flame
| accessdateتاريخ الوصول = 2008-04-05
| urlمسار = http://hypertextbook.com/facts/1998/JamesDanyluk.shtml
| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20171201071309/http://hypertextbook.com:80/facts/1998/JamesDanyluk.shtml | تاريخ الأرشيفأرشيف = 01 ديسمبر 2017 }} "Hydrogen in air: 2,400&nbsp;K, Hydrogen in Oxygen: 3,080 K"</ref>
 
وعندما يخلط المخلوط بنسبة غير النسبة 1:2 أو عندما يخلط [[غاز خامل]] مثل [[نيتروجين|النيتروجين]] فإن درجة حرارة المخلوط تكون أقل بسبب انتشار الحرارة الناتجة في كمية أكبر من المواد.
.<ref name="encyclopedia"/>
 
سطر 49:
[[ملف:Hofmann voltameter.svg|thumb|جهاز تحليل الماء.]]
 
ينتج مخلوط الهيدروجين والأكسجين بالتحليل الكهربائي للماء ، وفيه ينفصل غاز الأكسجين عن غاز الهيدروجين. كما يمكن تفكك الماء بالحرارة إلا أن ذلك يحتاج غلأى [[درجة حرارة]]عالية تصل إلى 2500 [[درجة حرارة مئوية|درجة مئوية]].<ref>Grundzüge der Anorganischen Chemie I: Hauptgruppenelemente (SS 2003); www.weidenbruch.chemie.uni-oldenburg.de/wac1S.pdf.</ref>
 
وينشأ انفصال الهيدروجين عن الأكسجين في الماء بواسطة [[تيار كهربائي]]. يغمس القطبان الكهربيان في الماء ويضاف إليه قليل من [[حمض]] يساعد على التوصيل ويفضل [[حمض الكبريتيك]] أو [[قلوي|محلول قلوي]]. كما يمكن استخدام [[ملح الطعام]] ك [[كهرل]] ولكن بحسب شدة التيار ونوع القطبان يمكن أن ينفصل [[كلور|الكلور]] بدلا من [[أكسجين|الأكسجين]].
 
== التفاعل الانفجاري ==
 
يشتعل مخلوط الهيدروجين والأكسجين بالنسبة 1:2 في انفجار شديد لأنه [[تفاعل طارد للحرارة|تفاعل ناشر للحرارة]] exothermic ، وتصل سرعة الانفجار 2820 [[متر]]/[[ثانية]]. وهو عملية احتراق.
 
معادلة التفاعل:
سطر 61:
:<math>\mathrm{2 \ H_2 + O_2 \longrightarrow 2 \ H_2O}</math>
 
مجرد احداث شرارة في هذا المخلوط ينتج عنها تفاعلات تسلسلية تنتشر سريعا في كل حجم المخلوط المتاح ، تتفاعل فيه الهيدروجين والأكسجين وجزيئات [[مجموعة هيدروكسيل|هيدروكسيل]] OH-.
 
:<math>\mathrm{H_2 \ \xrightarrow {Energy} \ H{\cdot} + {\cdot}H \quad (Chain -beginn)}</math>
سطر 71:
:<math>\mathrm{{\cdot}OH + H_2 \longrightarrow H_2O + H{\cdot}}</math>
 
وينتج عن تفاعل [[هيدروجين|الهيدروجين]] و[[أكسجين|الأكسجين]] [[ماء|الماء]].
 
يكون إنتاج 1 [[مول]] من الماء مصحوبا بحرارة صادرة قدرها 571,6 [[سوابق SIالنظام الدولي للوحدات|كيلو]][[جول]]/[[مول]] (Δ<sub>r</sub>H<sup>0</sup> = −571,6 kJ/mol).<ref name="Uni Heidelberg">[http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~ltemgoua/chemie/Knallgas.html.] {{وصلة مكسورة}} {{وصلة مكسورة|تاريخ= مايو 2019 |bot=JarBot}}</ref>
 
ويتغير [[إنثالبيمحتوى حراري|الإنثالبي]]
''H'' لواحد [[مول]] من الماء الناتج بمقدار −286 كيلوجول/مول.
 
كما يؤدي التفاعل إلى تفاعل جانبي ينتج [[بيروكسيد الهيدروجين|فوق أكسيد الهيدروجين]]:
 
:<math>\mathrm{H_2 + O_2 \longrightarrow H_2O_2}</math>
سطر 84:
:<math>\mathrm{O_2 + 4 \ e^- + 4 \ H^+ \longrightarrow 2 \ H_2O}</math>
 
ويحدث تفاعل الهيدروجين والأكسجين أيضا في [[خلية وقود|خلية الوقود]]. وطبقا لتصميم تلك الخلايا تُستغل الطاقة الحرة من التفاعل (وهي [[فرق الإنثالبي]] للمواد الداخلة في التفاعل والماء الناتج) ، وهي هنا بصفة أدق [[طاقة غيبس الحرة|طاقة جيبس الحرة]] ΔG لإنتاج [[تيار كهربائي|التيار الكهربي]] ويضيع جزء منها كحرارة. ويسري التفاعل في الخلية الوقود بطيئا ومُتحكم فيه.
 
== المراجع ==
سطر 91:
== انظر أيضا ==
* [[انثالبي قياسي للتكوين]]
* [[محتوى حراري|سخانة]]
* [[نظرية بنسون]]
* [[إنتروبيا]]
* [[تبلور]]
* [[مسعرية|قياس الحرارة]] Calorimetry
* [[مسعر]]
* [[عملية متساوية درجة الحرارة|عملية ثابتة الحرارة]] Isenthalpic process
* [[قواعد بيانات ترموديناميكية للمواد النقية]] Thermodynamic databases for pure substances
* [[حرارة التسامي|انثالبي التسامي]]
 
== وصلات خارجية ==