Mit jelent az inert gáz?

Inert gáznak nevezzük azokat a gázhalmazállapotú anyagokat, kémiai elemeket és vegyületeket, amelyek felhasználási körülményik mellett nem, illetve nehezen vesznek részt kémiai reakciókban.

Az inert gázok nem gyúlékonyak, nem támogatják az emberi légzést, szagtalanok és színtelenek. Szemben az olyan jellegzetes szagú mérgező gázokkal, mint az ammónia, klór és kénhidrogén, az inert gázok szivárgásának észlelése szaglással lehetetlen. Ezen tulajdonságaik miatt fokozott figyelmet igényel kezelésük. Gyakran használnak inert gázokat a hidrolízis és oxidáció elkerülése érdekében.

Mi a különbség a nemes és inert gázok között?

A nemesgázok kémiailag közömbösek, így inert gázként is felhasználhatók. Fontos azonban, hogy a nemes- és inert gáz megnevezés nem azonos. Mi pontosan a különbség a nemes és inert gázok között? Mutatjuk!

• Nemesgázok: A periódusos rendszer VIII-as főcsoportjába tartozó nemesgázok közé sorolható a radon (Rn), argon (Ar), hélium (He), kripton (Kr), neon (Ne) és xenon (Xe). A színtelen, szagtalan és levegőben is fellelhető nemesgázok elektronhéjaik telítettek, így nem reakcióképesek. Innen ered a nemesgáz elnevezés. Az összes nemesgáz inert gáznak tekinthető.
   
• Inert gázok: A nemesgázoktól eltérő módon, az inert gáz nem feltétlen kémiai elem, gyakran gáz halmazállapotú vegyület. Az inertizálásra használható gázok/gőzök az inertizálási körülmények között nem vesznek részt vegyi reakciókan, kémiailag közömbösek.

Melyek az inert gázok?

Az alábbiakban bemutatjuk a leggyakrabban használt inert gázokat:

Nitrogén (N2)

• A nitrogén vegyjele N, rendszáma 7.
• A leggyakoribb alkotó eleme a föld légkörének, koncentrációja kb. 78 %
• Nagyon sok ipari, élelmiszeripari folyamatban inert gázként viselkedik, nem reakcióképes.
• Nyersanyaga a levegő, így kriogén levegőszétválasztással állítják elő.
• Gyakran használják módosított atmoszférájú csomagolásra, védőgázként hegesztéskor, forrasztó automata berendezésekben, aszeptikus atmoszféra létrehozásában, tűz- és robbanásveszélyes anyagok tárolásához, továbbításához.

Szén-dioxid (CO2)

• A szén-dioxid – CO2.
• A föld légkörének alkotóeleme koncentrációja kb. 0,03 %
• Szén-tartalmú vegyületek elégetésekor keletkezik, ill. biológiai folyamatok mellékterméke. Magyarországon, mint a földgázt, a földből nyerjük és tisztítás, cseppfolyósítás után jut el a felhasználókhoz
• Reakcióképessége és vízoldhatósága ellenére bizonyos feladatokra inert gázként használható
• Tűzoltásra, tűz megelőzésre, tartályokban tárolt anyagok lefedésére az oxigén kizárására
• Gyakran használják módosított atmoszférájú csomagolásra, védőgázként hegesztéskor

Argon (Ar)

• Az argon vegyjele Ar, rendszáma 18.
• A harmadik légkörében legnagyobb koncentrációban jelen lévő gáz.
• Inert gázként nem reakcióképes.
• Mivel kémiailag stabil, így vegyületet csak extrém feltételek mellett képez.
• Nyersanyaga a levegő, így kriogén levegőszétválasztással állítják elő.
• Gyakran használják módosított atmoszférájú csomagolásra, védőgázként hegesztéskor, oltórendszerekben, hőszigetelésként, neoncsövekben és búvárkodás során szárazruhák töltéséhez.

Hélium (He)

• A hélium vegyjele He, rendszáma 2.
• Színtelen és szagtalan, így detektálása szaglással nem lehetséges.
• A világegyetem második legnagyobb koncentrációban jelenlévő eleme, a Földön kis mennyiségben elérhető.
• A hélium -269 °C hőmérsékleten cseppfolyósodik.
• Forráspontja a legalacsonyabb az összes elem közül.
• Remek diffúziós és hőtranszfer képességekkel bír.
• Felhasználási területei: töltőanyag léggömbökben, egyéb gázok kíséretében búvárpalackban a keszonbetegség elkerüléséhez, hűtőgáz, védőgáz ívhegesztés során, módosított atmoszférájú csomagolás.

Kripton (Kr)

• A kripton vegyjele Kr, rendszáma 36.
• Áram- és hővezető képességgel nem bír.
• Színtelen és szagtalan.
• Inert gáz, így nem lép kémiai reakcióba környezetével (csak extrém feltételek mellett).
• Szobahőmérsékleten gáz állagú.
• A földi légkörben fellelhető kis koncentrációban.
• Felhasználási területei: neoncsövek töltőanyaga, hőszigetelés ablaküvegekben és kísérletekben teszt- és tisztító gázként.

Neon (Ne)

• A neon vegyjele Ne, rendszáma 10.
• Színtelen, szagtalan és íztelen, így észlelése műszerek nélkül lehetetlen.
• Inert gázként non-reaktív környezetével.
• A földi légkörben és a földkéregben is fellelhető a neon.
• Felhasználják a fénytechnikában, képcsövekben és lézeres technikában.

Xenon (Xe)

• A xenon vegyjele Xe, rendszáma 54.
• A földi atmoszférában is fellelhető gáz színtelen és szagtalan.
• Inert gáz, így általában nem lép kémiai reakcióba környezetével.
• Felhasználási módjai: töltőgáz lámpákban és vakukban, fájdalomcsillapító.

Inert gázok felhasználása

Az inert gázok felhasználása igen sokszínű. Az alábbiakban bemutatjuk a kémiailag közömbös gázok leggyakoribb felhasználási módjait:

1. Hegesztés: A hegesztés oldhatatlan kötés létrehozása a különálló fémelemek között. A védőgázas hegesztés során gyakran használnak inert gázkeverékeket. Ilyen módszer például az argon védőgázas wolfram elektródás ívhegesztés. A hegesztési folyamat védőgáz környezetben zajlik.
    
2. Védőgázas csomagolás: A védőgázas csomagolás (módosított atmoszférájú csomagolás) segíti az élelmiszerek frissességének megőrzését. A patogének terjedését és romlási folyamatokat gátló csomagolási technika során egyéb gázok mellett inert gázokat is használnak.
    
3. Inert gáz rendszer repülőgépeken: Repülőgépeken inert gázt használnak az üzemanyag passziválására. A folyamat lényege, hogy a repülőgép meghajtáshoz használt üzemanyag kevésbé korrodálja a tankot.
    
4. Inert gáz rendszer hajókon: Szállítóhajókon gyakran használnak inert gázokat a rakomány tartály nyomásának kiegyenlítésére. A megfelelő nyomás tartomány megőrzése segít elkerülni a baleseteket.
    
5. Búvárkodás: Egyéb gázokkal keverve héliumot használnak a mélytengeri búvárkodás során fellépő keszonbetegség megelőzéséhez.

Mi az az inertizálás?

Az inertizálás célja kritikus helyzetek megelőzése nem éghető, közömbös védőgázok felhasználásával ill. nem kívánt reakciók elkerülése, visszaszorítása. Az inertizálás során a felhasználási körülményekhez alkalmas, közömbös gázokat használnak:

• robbanás, tűzveszély megelőzéshez
• oxidációs folyamatok leállításához, megfékezéséhez 
• nedvességre érzékeny anyagok/alkatrészek megvédéséhez, a nedvesség miatti károk elkerüléséhez
• egyéb nem kívánatos folyamatok megakadályozásához

Az inertizálás folyamatának lényege az oxigén arányának csökkentése, az inert gázok arányának növelésével. Az oxigén térfogat részét egy megadott határérték (angolul limiting oxidant concentration, LOC) vagy egy megengedett oxigénkoncentráció (angolul maximum permissible concentration, MPC) alatti szinten tartják az inert gázok segítségével. A csökkentett oxigéntartalmú térben a robbanás, oxidációs folyamat vagy egyéb elkerülendő kémiai reakció nem tud végbe menni.

Ha további kérdése merülne fel a témában, vegye fel velünk a kapcsolatot, vagy keresse a Messer telephelyeit.