مقدمة المشروع :إن الاقتصاد القائم على الإنتاج الصناعي هو الإقتصاد المؤهل للنماء ومواكبه العصر ومواجهة التحديات وتعد دولة الإمارات بما حباها الله تعالى من مصادر للطاقة من الدول المؤهلة لبناء اقتصاد صناعي قوي وتعد الغازات الصناعية من المواد الأساسية التي لابد لأي نهضة صناعية إلا و أن تبنى عليها إذ يعد إنتاج الغازات الصناعية واستهلاكها في بلد ما مؤشرا قويا على حجم النمو الصناعي في هذا البلد تماما كما يعد استهلاك الحديد مؤشرا على مدى التطور الصناعي. وتحتل دولة الإمارات العربية المتحدة مرتبة متقدمة في صناعة الاسطوانات وإنتاج الأكسجين السائل وكما انها تعد مركزا استراتيجا للغاز في المنطقة وفي نوفمبر 2024 تم اشهار جمعية الشرق الأوسط لمصنعي الغازات الصناعية والطبية ((MEGA )) حيث اتخذت من دبي مقرا لها.
أفكار لتنفيذ المشروع:
* زيارات الميدانية للمصانع والمختبرات و لمستشفيات.
* الربط بين حجم انتاج الغازات الصناعية واستهلاكها ومعدلات التطور الإقتصادي.
* إحصاء أهم الغازات الصناعية المتوافرة في البيئة.
* تحديد طرق التحضير و الإستخدام للغازات الصناعية في البيئة .
* تجميع وتسجيل بيانات اساسية عن تجميع الغازات الصناعية وتخبئتها وتخزينها.
أهداف المشروع:
* تنمية مهارات البحث العلمي.
* استخدام الطريقة العملية لتخطيط بحث طويل الأمد وتنفيذه.
* تعميق صلة المتعلم ببيئته والحفاظ على مواردها.
تعريف الغازات الصناعية :
هي غازات يجرى الحصول عليها من مصادر طبيعية عادة كالهواء الجوي و الغاز الطبيعي و تعد مواد اولية مهمة في معظم الصناعات .
ومن أهم الغازات الصناعية :
1. غاز النيتروجين
2. غاز الأكسجين
3. غاز الهيدروجين
4. غاز ثاني أكسيد الكربون
5. غاز الأستيلين
6. غاز الأرجون
7. غاز الفريون
الجدول التالي يبين اهم الغازات الصناعية التي يجري الحصول عليها من الهواء الجوي و ذالك من خلال تحليل كمي و نوعي للهواء
أولا: الالكانات
هى هيدروكربونات أليفاتية مفتوحة السلسلة الكربونية وترتبط ذرات الكربون في جزيئاتها بروابط أحادية قوية من نوع سيجما التى يصعب كسرها لذا فهى مركبات خاملة كيميائياً نسبياً.ومن الجدول السابق نلاحظ مايلى :
1- جميع الالكانات لها الصيغة العامة CnH2n+2 حيث (n) عدد ذرات الكربون .
2- كل مركب يزيد عن الذى يسبقه بمجموعة ( -CH2) .
3- جميع مركبات السلسلة تنتهى بالمقطع آن (ane) الذى يدل على انتمائه لسلسلة الالكانات أما المقطع الأول من الأسم فيدل غالباً على عدد ذرات الكربون ( ميث = 1 ، ايث = 2 ، بروب = 3 ، بيوت = 4 ، بنت = 5 …… وهكذا ) وتكون الالكانات سلسلة متجانسة . السلسلة المتجانسة : هى مجموعة من المركبات يجمعها قانون جزيئى عام وتشترك في خواصها الكيميائية وتتدرج في خواصها الفيزيائية . وتلعب الالكانات دوراً هاماً كوقود ومواد أولية تستخدم في تحضير العديد من المركبات العضوية الأخرى . وتوجد بكميات كبيرة في النفط الخام . ويتم فصلها عن بعضها بواسطة التقطير التجزيئى . فالميثان يوجد بنسبة تتراوح بين 50٪ إلى أكثر من 90٪ في الغاز الطبيعى المستخدم حالياً كوقود في المنازل . كما يعبأ البروبان والبيوتان في اسطوانات ويستخدم أيضاً كوقود .
ومنها مثلا غاز النيتروجين
غاز النيتروجين
النيتروجين (أو الآزوت) هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري له الرمز N والعدد الذري 7 (يسمى في الترجمات الحديثة النَشْيَن، على وزن فَعْلَن من النَشَا أي نسيم الريح الطيبة، ذلك أنه المكون الرئيسي للهواء، رمزه الكيميائي العربي ن). وهو عديم اللون والطعم والرائحة ، وهو عادة غير نشط وعلى شكل غاز في درجة الحرارة وقياس الضغط القياسيين ، كما أنه لا فلز ويكون على شكل جزيء من ذرتين. يشكل النيتروجين 78 بالمائة من الغلاف الجوي للأرض كما أنه يدخل في تركيب جميع الأنسجة الحية. كما يشكل العديد من المركبات المهمة كالأمونيا (النشادر) وحمض النيتريك والسيانيد.ويستعمل ايضا في صناعة الاسمده.
النيتروجين هو الجزء الهام والضروري من المادة البروتينية التي يحتاجها جسم الإنسان للنمو. فبدون هذه المادة لا يمكن لأي مخلوقٍ حي من النمو أو ترميم الأنسجة فالنيتروجين يشكل 78% من الهواء الذي نتنفسه. بينما يشكل الأكجين 21% فقط من هذا الهواء.
ويوجد ما يقارب 20 مليون طن من النيتروجين فوق كل ميلٍ مربع فوق سطح الارض. والنيتروجين هو غازٌ عديم الون والطعم والرئحة وينحل فقط في الماء لكن بشكلٍ طفيف.
وعندما يتعرض غاز النيتروجين لبرودةٍ شديدة أو ضغطٍ كبير فإنه يتحول إلى سائل.
وتبلغ درجة الحرارة التي يتحول فيها النيتروجين إلى سائل 218 ْس تحت الصفر.
ويبدو من السهل على الكائنات الحية الحصول على النيتروجين الذي تحتاجه طالما أنه موجود في الهواء المجيط بها لكن لا يوجد في الطبيعة سوى قليلٍ من النباتات التي بإمكانها الاستفادة من النيتروجين الصافي بشكلٍ مباشرٍ من الهواء.
الإنسان لا يستطيع الاستفادة من النيتروجين الصافي لكن جسم الإنسان يأخذ ما يحتاجه من نيتروجين عن طريق البروتينات. ويحصل الإنسان على هذه البروتينات من تناوله لنباتاتٍ معينة أو لحومِ حيوانات تتغذى أصلاً على النباتات.
والنيتروجين يدخل مع الهواء في رئة الإنسان لكنه لا يستفاد منه فيخرج أثناء الزفير.
والنيتروجين يخفف من كمية الأكسجين التي تدخل الرئة لأننا لا نحتاج إلى كثيرٍ من الأكسجين أثناء التنفس. والنيتروجين غير مفيد ما لم يكن متحداً مع بعض المواد الكيميائية وهو مادة غير فعالة كيميائياً ومن الصعب حدوث تفاعل بين النيتروجين وبعض العناصر الأخرى.
خصائصـه
النيتروجين من اللا فلزات ، وبسالبية كهربائية مقدارها 3.0 ، لديه خمسة إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الخارجي ، وهو ثلاثي التكافؤ في معظم مركباته. النيتروجين النقي غير نشط كيميائيا ، عديم اللون ، جزيئه ثنائي الذرات في درجة حرارة الغرفة ، يتكثف بدرجة حرارة 77 كالفن ويتجمد بدجة 63 كالفن. والنيتروجين السائل شائع لدراسة تأثير درجات الحرارة المنخفضة على الكائنات الحية
مصادره
النتروجين يوجد في الهواء الجوي بكميات كبيرة جدا بينما لا يوجد في تربة الأرض إلا بكميات قليلة ونحن نعلم ان نسبته حوالي 78%.
1- يوجد في الهواء الجوي بنسبة 78% من الهواء الجوي
2- يمثل ثلثي كمية الكربون الموجود في الطبيعة
3- يوجد في الكائنات الحية على شكل بروتينات بنسبة 0,16% وزنا
4- يوجد على شكل املاح نترات الصوديم في الطبيعة
تاريخ النيتروجين
النيتروجين من اللأتينية nitrumواليوناينة Nitron لفظة تعني الصودا الأصيلة، أصل أو يشكل ،ويعتبر وعلى نطاق واسع ان مكتشفها هو دانييل رذرفورد عام 1772، الذي أسماها الهواء الضار (؟) noxious air، او الهواء المحروق (؟)’phlogisticated air .وكان من المعروف لدى الكيميائيين وجود جزء من الهواء لا يحترق منذ نهايات القرن الثامن عشر. وكان العالم كارل ويلهلم شيل والعالم هنري كافنديش وجوزيف بريستلي الذي أسماه بالهواء المحروق ، يدرسون غاز النيتروجين في ذات الفترة تقريبا ، وكان يعتبر غير نشط لدرجة أن أنطون لافوزييه أطلق عليه تسمية الآزوت والتي تعني "بلا حياة".
كانت مركبات النيتروجين معروفة في العصور الوسطى ، وعرف الكيميائيون حمض النيتريك بإسم الماء الشديد aqua fortis، وخليط حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك عرف بإسم "الماء الملكي"، المعروف بقدرته على إذابة الذهب.
كما يستخدم النيتروجين في ملء الإطارات ، وذلك يعود إلى الثبات النسبي لحجمه لدى تغير درجات الحرارة.
استخداماته:
أوسع استخدام تجاري للنيتروجين هو كجزء في عملية تصنيع النشادر (الأمونيا) باستخدام [[طريقة هابر]]. وتستخدم الأمونيا بعدها لإنتاج الأسمدة وحمض النيتريك. ويستخدم النيتروجين كمادة غير نشطة في أجواء خزانات السوائل القابلة للانفجار، وأثناء تصنيع الأجزاء الإلكترونية كالصمامات الإلكترونية (ترانزيستورات) والدايود والدوائر المتكاملة، كما يستخدم في صناعة الفولاذ الذي لا يصدأ (Stainless Steel).
ويستخدم النيتروجين السائل كمبرد للمنتوجات الغذائية، إما بالغمر أو لأغراض النقل لحفظ الأجسام والخلايا التكاثرية كالحيوانات المنوية والبويضات الإنثوية، وللتخزين الآمن للعينات الحيوية. كما أنه يستخدم في دراسات حفظ الأجسام الحية. ويتم الحصول على النيتروجين السائل بعملية التقطير للهواء السائل.
أملاح حمض النيتريك تشمل بعض المركبات المهمة، على سبيل المثال نترات البوتاسيوم الذي يدخل في تركيب البارود و نترات الأمونيوم الذي يدخل في تركيب الأسمدة ومخصبات التربة. المركبات العضوية التي يدخل فيها النيتروجين ، كالنيتروجليسرين والترينيترولولين تكون قابلة للانفجار عادة.
يستخدم حمض النيتريك كعامل أكسدة في الصورايخ التي تعمل بالوقود السائل، فالهايدرازين ومشتقاته تستخدم في وقود الصواريخ. كما يستخدم النيتروجين السائل لعلاج لعلاج الأورام الجلدية خاصة الحميدة منها (الثآليل
اهمية النيتروجين:
أهمية النيتروجين ودوره في الحياة
1- يخفف من حدة الاكسجين . ولولاه لكان الاحتراق أشد ولاحترقت رئاتنا أثناء التنفس .
2- باعتباره يشكل حوالي أربعه أخماس الغلاف فله الدور الأساسي والأول في حرق الشهب وتبديدها قبل وصولها الي الأرض واذابةالقسم الأكبر من النيازك قبل ارتطامها بالأرض ولولاة لاستحالت الحياة على الأرض نظرا لانهمار هذه الشهب والنيازك على سطحها
3- ان الشرارة الكهربائية الناتجة عن البرق أثناء المطر تؤدي الى تأكسد بعض نيتروجين الهواء مشكلا مع ماء المطرحمض النيتروجين الذي له دور هام في زيادة خصوبة الأرض كسماد.
توفر دورة النيتروجين ، النيتروجين اللازم لبناء المواد النيتروجينية لتغذية الكائنات الحية ، وبناء بروتوبلازمها وأنزيماتها ،وبعض فيتاميناتها والقواعد النيرتوجينية في المادة الوراثية وإتمام العلميات الإيضية فيها ، وتكاثرها ونقل صفاتها الوراثية . و تحرر الدورة النيتروجين من مركباته في المادة الحية وغير الحية وبذلك تؤدي إلى ثبات نسبته في الجو . و ايضاً تقوم الدورة بدور رئيس في عملية الاتزان البيئي وأي زيادة في نسبة المركبات النيرتوجينية في البحار والأنهار والأراضي الزراعية يؤدي إلى التلوث الحيوي وخلل السلاسل الحيوية واختفاء بعض الأجناس وسيادة أجناس أخرى . و نسبة النيتروجين الحالية في الجو تساعد على عدم انتشار الحرائق في النظام البيئي . فلذلك لدورة النيتروجين اهمية كبيرة في النظام البيئي.
المراجع