氢气等物理化学特性

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氢气、氧气、乙炔、六氟化硫物理及化学特性

一、氢气

物理特性:在通常情况下,氢气是一种无色、无味、无嗅的气体。比空气轻,难溶于水,也难液化。具有最大的扩散速度和导热性,它的导热率比空气大7倍。氢气在水中的溶解度很小。而在镍、钯、钼中的溶解度很大。一体积的钯能溶解几百体积的氢。氢的渗透性很强,在常温下,可透过橡皮和乳胶管,高温下可透过钯、镍、钢等金属薄膜。

化学特性:氢在常温下性质稳定,在点燃或加热条件下,能跟许多物质发生反应。

1、氢气可燃性

氢气在空气里燃烧,实质上与空气中的氧气发生反应,生成水,这一反应过程中有大量热放出。是相同条件下,汽油的3倍。因此可用作高能燃料。

不纯的氢气点燃时会发生爆炸。爆炸极限是:当空气中所含氢气的体积占混合体积的4%—74.2%时,点燃都会产生爆炸。当氢气的纯度达到74.2%以上时,点燃只会发生燃烧,不会发生爆炸。

2、氢气还原性

氢气可以与氧化物发生反应,夺取氧化物中的氧。进行还原反应。因此

氢气是还原剂具有还原性。

二、氧气

物理特性:在通常状况下,氧气是一种没有颜色、没有气味的气体。在标准状况①下,氧气的密度是1.429g/L,比空气略大(空气的密度是1.293g/L)。它不易溶于水,1L升水中只能溶解约30mL氧气。液化温度为-183摄氏度,液化后为淡蓝色液体,凝固后为雪花状淡蓝色固体。

在压强为101kPa②时,氧气在约-183℃(90K)时变为淡蓝色液体,在约-218℃(55K)时变成雪花状的淡蓝色固体。

工业上使用的氧气,一般是加压贮存在钢瓶中。

①标准状况指的是温度为0℃和压强为101.325kPa时的情况。

②准确值应为101.325kPa,在本书中采用101kPa这个近似值

化学特性:

氧可以与除了稀有气体以外的所有其它元素直接化合。然而,在这些情况下氧的反应性有很大的差别。

一些元素—-碱金属或碱土金属可以自燃。大多数元素在常温下不容易被氧化。碳必须加热才会着火。贵金属只有在非常高的温度下才会被氧化。借助石油燃料、煤和天然气的燃烧,可以产生热能、光能和电能。这些物质在温度低于1120℃(2050℉)的过量空气中燃烧时,生成的产品是二氧化碳、水、氮和未反应的氧

在温度高于1650℃(3000℉)和所用的氧少于所需要的量时,还会生成氢和一氧化碳。在较低温度下,氧也可以与有机化合物反应,如由苯制酚,由萘生产苯酐,由烷烃制取各种醇、醛、酸和酮。氧在受到静电放电时能够转变为臭氧,但产率很低

三、乙炔

物化性质:

无色,略带乙醚气味,大多数市售商品因含有磷化氢、硫化氢和氨等杂质,而有蒜样臭气。相对密度1.175,凝点-81.8℃,蒸气密度0.9,微溶于水,溶于乙醇,易溶于丙酮。化学性质很活泼,能起加成反应和聚合反应。

化学特性:

极易着火、爆炸,闪点-32℃,自燃点305℃,气体能与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限2.8%~81%;必须使乙炔溶解于丙酮和二基甲酰氨中,才能在高压下保持稳定,否则容易分解成氢和碳,产生爆炸。乙炔能与铜、银、汞等化合物生成爆炸性混合物。受撞击、摩擦或干状态下升温可导致强裂分解,并能与氟、氯发生爆炸性反应,遇热、明火和氧气化剂有着火、爆炸危险;有毒、麻醉作用,甚至引起昏迷,人吸入10%,轻度中毒反应,吸入20%显著缺氧、昏睡、发绀,吸入30%,动作不协调,步态蹒跚。

通常危险性主要有爆炸性、燃烧性( 包括自燃性、遇湿易燃性)、氧化性、毒害性(包括中毒性、刺激性、麻醉性、致敏性、窒息性、致癌性等)、腐蚀性、放射性、高压气体或低温液化永久性气体危险性等。对于溶解乙炔主要有燃烧性、毒害性、窒息性、爆炸性以及可能发生氧化、分解、聚合等产生的危险特性

四、六氟化硫

物理特性:六氟化硫在常温常压下是一种无色、无臭、无毒、不燃、无腐蚀

的气体,气体密度6.139g/L。溶解性:微溶于水、乙醇、乙醚。SF6是一种比较

重的气体,在相同条件下其密度为空气的5倍,

化学特性:其化学稳定性强,500℃-600℃不分解,和酸、碱、盐、氨、水

等不反应,在电弧作用下(几千度)分解为S和F的原子气,但电弧一旦解除,

便在10.5---10.6秒内复合成SF

6

SF

只有在温度高于45度以上时才能保持气态,在通常使用条件下,它有液6

不能在低温度和过低压力下使用。

化的可能性,因此SF

6

六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐电强度为同一压

力下氮气的2.5倍,击穿电压是空气的2.5倍,灭弧能力是空气的100倍,在

0.25Mpa下与油的击穿电压相等,中等压力、同样条件下电晕放电的起始电压是

空气的2倍,是一种优于空气和油的新一代超高压绝缘介质材料。

气体本身的特性是非常稳定的,并且有着非常高的绝缘强度。在大气压力下SF

6

具有高度的化学稳定性在正常温度范围内,其与和温度至少在500度以内,SF

6

电气设备中常用的金属是毫无反应的。SF

分解的危险温度是600度左右,此时

6

分解形成硫的低硫氟化合物。

SF

6