إدارة الموسوعة 1: مراجعة واحدة

2013-09-16T14:33:20Z

مراجعة واحدة

صفحة جديدة

'''مخلوط الهيدروجين والإكسجين ''' أو '''أوكسيهيدروجين''' (بالإنجليزية: Oxyhydrogen) هو مخلوط انفجاري من [[الهيدروجين]] و[[الأكسجين]] بنسبة مئوية 2 :1 ، وهي نفس النسبة التي يتكون منها 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 الهيدروجين والأكسجين 1:4 أو 1:5 لتفادي حدوث شعلة مؤكسدة.
<ref>{{Cite book
| last = Viall
| first = Ethan
| title = Gas Torch and Thermite Welding
| publisher = McGraw-Hill
| year = 1921
| page = 4
}}</ref>

==خواصه==

ينفجر مخلوط الهيدروجين والأكسجين بالنسبة 1:2 عندما تصل درجة حرارته 570 [[درجة مئوية]] من ذاته عند [[ضغط جوي|الضغط الجوي العادي]].
<ref name="NASA"/> وأقل طاقة تلزم لاشعال المخلوط ولتكن شرارة صغيرة تبلغ 20 [[سوابق SI|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">{{Cite book
| last = O'Connor
| first = Ken
| title = 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 ناشر للحرارة]]) ، تعمل على استمرار الاشتعال. وينتج عن تفاعل 1 [[مول]] من [[الهيدروجين]] 8و241 [[جول|كيلو جول]] من [[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.)</ref>

تنتج أعلى درجة حرارة من التفاعل (نحو 2800 [[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>{{Cite web
| last = Calvert
| first = James B.
| title = Hydrogen
| publisher = [[University of Denver]]
| date = 2008-04-21
| accessdate = 2009-04-23
| url = http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/hydrogen.htm
| quote = An air-hydrogen torch flame reaches 2045 °C, while an oxyhydrogen flame reaches 2660 °C.
}}</ref><ref>{{Cite web
| title = Adiabatic Flame Temperature
| work = The Engineering Toolbox
| accessdate = 2009-04-23
| url = http://www.engineeringtoolbox.com/adiabatic-flame-temperature-d_996.html
}} "Oxygen as Oxidizer: 3473 K, Air as Oxidizer: 2483 K"
</ref><ref>{{Cite web
| title = Temperature of a Blue Flame
| accessdate = 2008-04-05
| url = http://hypertextbook.com/facts/1998/JamesDanyluk.shtml
}} "Hydrogen in air: 2,400 K, Hydrogen in Oxygen: 3,080 K"</ref>

وعندما يخلط المخلوط بنسبة غير النسبة 1:2 أو عندما يخلط [[غاز خامل]] مثل [[النيتروجين]] فإن درجة حرارة المخلوط تكون أقل بسبب انتشار الحرارة الناتجة في كمية أكبر من المواد.
.<ref name="encyclopedia"/>

== تحضيره==
[[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 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 [[الكلور]] بدلا من [[الأكسجين]].

== التفاعل الانفجاري ==

يشتعل مخلوط الهيدروجين والأكسجين بالنسبة 1:2 في انفجار شديد لأنه [[تفاعل ناشر للحرارة]] exothermic ، وتصل سرعة الانفجار 2820 [[متر]]/[[ثانية]]. وهو عملية احتراق.

معادلة التفاعل:

:<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 [[هيدروكسيل]] OH-.

:<math>\mathrm{H_2 \ \xrightarrow {Energy} \ H{\cdot} + {\cdot}H \quad (Chain -beginn)}</math>

:<math>\mathrm{H{\cdot} + O_2 \longrightarrow {\cdot}OH + O{\cdot}}</math>

:<math>\mathrm{O{\cdot} + H_2 \longrightarrow {\cdot}OH + H{\cdot}}</math>

:<math>\mathrm{{\cdot}OH + H_2 \longrightarrow H_2O + H{\cdot}}</math>

وينتج عن تفاعل [[الهيدروجين]] و[[الأكسجين]] [[الماء]].

يكون إنتاج 1 [[مول]] من الماء مصحوبا بحرارة صادرة قدرها 571,6 [[سوابق SI|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.</ref>

ويتغير [[إنثالبي|الإنثالبي]]
''H'' لواحد [[مول]] من الماء الناتج بمقدار −286 كيلوجول/مول.

كما يؤدي التفاعل إلى تفاعل جانبي ينتج [[فوق أكسيد الهيدروجين]]:

:<math>\mathrm{H_2 + O_2 \longrightarrow H_2O_2}</math>

:<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 جيبس الحرة]] ΔG لإنتاج [[تيار كهربائي|التيار الكهربي]] ويضيع جزء منها كحرارة. ويسري التفاعل في الخلية الوقود بطيئا ومُتحكم فيه.

==المراجع==
{{مراجع}}

== انظر أيضا ==
* [[انثالبي قياسي للتكوين]]
* [[سخانة]]
* [[نظرية بنسون]]
* [[إنتروبيا]]
* [[تبلور]]
* [[قياس الحرارة]] Calorimetry
* [[مسعر]]
* [[عملية ثابتة الحرارة]] Isenthalpic process
* [[قواعد بيانات ترموديناميكية للمواد النقية]] Thermodynamic databases for pure substances
* [[انثالبي التسامي]]

== وصلات خارجية ==

[[تصنيف:إجراءات كيميائية]]
[[تصنيف:نار]]
[[تصنيف:وقود]]
[[تصنيف:إنتاج الهيدروجين]]
[[تصنيف:تقنيات الهيدروجين]]
[[تصنيف:أكسجين]]
[[تصنيف:كيمياء]]
[[تصنيف:ديناميكا حرارية]]
[[تصنيف:خواص دينامية حرارية]]
[[تصنيف:كيمياء حرارية]]

مخلوط هيدروجين وأكسجين - تاريخ المراجعة

إدارة الموسوعة 1: مراجعة واحدة