Свойства кислорода

Кислород является очень распространенным элементом. Как газ он применяется во многих областях. Это бесцветное вещество, не имеющее запаха. Сам по себе он не горючий, но при взаимодействии с защитными газами, использующимися для сварки, он существенно увеличивает температуру их горения. Благодаря этому появляется возможность проваривать металл большой величины. Из-за своей распространенности, легкому способу получения и небольшой стоимости, газ активно используется в различных областях. Он образует огромное количество соединений с другими элементами, так как обладает высокой активностью.

Применение кислорода является относительно безопасным, так как он не подвержен вероятности взрыва. Но со многими веществами он способен образовывать оксиды, что в свою очередь вредит им. При использовании в сварке такие свойства обходятся путем выполнения правил техники безопасности и использования, специальных вещей, которые разрешены при работе с кислородом. К примеру, инертные газы не вступают с ним в реакцию, поэтому, могут использоваться в качестве защитных. Также он не влияет на благородные металлы. Хранится и перевозится вещество чаще всего в жидком виде. Переходит в состояние газа только при нахождении на рабочем месте.

Кислород в баллонах

Область применения при сварке

Области применения кислорода очень широка, так как практически при каждом использовании газа, данное вещество добавляется в горелку. Оно не выполняет защитную функцию, как ацетилен или водород, химические свойства кислорода, создают такие условия, что основной функцией его является температурное воздействие. Поэтому, для того чтобы разрезать металл, а не сварить его, сварщику достаточно сделать более мощную струю кислорода, что поможет выжечь металл нужной толщины ровно и аккуратно.

В газовой сварке вещество используется в строительной сфере, где часто приходится создавать мощные металлоконструкции, рассчитанные на использование в качестве несущих, а также просто для соединения объектов. На многих из них лежит высокая ответственность, так что здесь применяются только самые надежные методы монтажа. Помимо этого, кислород применяется в различных мастерских по ремонту металлических изделий, автомобилей и прочих механизмов. На производстве в сварочных цехах он также является незаменимым веществом. Его используют практически с каждым защитным газом.

Преимущества

Химические свойства кислорода обеспечивают для этого элемента ряд преимуществ:

• Стоимость кислорода является относительно небольшой, что делает его применение намного более выгодным;
• Использование газа довольно безопасное, так как это не горячая субстанция, у которой нет высокой опасности взрыва;
• Транспортировка и хранение в жидком состоянии очень выгодно и компактно, так как после перехода в газовое состояние вещество сильно увеличивается в объеме.

Недостатки

Тем не менее, здесь есть ряд недостатков, которые вызывает опасности для жизни, сопутствующих материалов и прочих вещей. К основным негативным свойствам относятся:

• Степень окисления кислорода очень высока и большинство вещей, с которыми он вступает в реакцию, окисляются;
• Запрещается контакт с маслом, которое может быть на баллоне, перчатках, рабочей одежде, инструментах и так далее;
• При повышении концентрации вещества в воздухе образуется взрывоопасная ситуация, а это сложно вычислить, так как запах газ не издает.

Формула кислорода

Формула кислорода выглядит так – О2. Несмотря на то, что это чистый газ, состоящий из одного элемента без примесей, в формуле обозначено два атома, так как он всегда соединяется, как минимум, с одним атомом вещества.

Состав

Состав чистого кислорода соответствует его формуле. Это О2 без каких-либо примесей. В данном случае материал лучше всего проявляет свои свойства. Он наиболее эффективен и обеспечивает получение максимального коэффициента полезного действия. Снижение чистоты на несколько сотых процентов приводит не только к снижению эффективности, но и к увеличению расхода. Проблема состоит в том, что чистый материал можно получить только в лабораториях, тогда как в сварке применяют технический кислород. Здесь уже имеются определенные примеси, которые в свою очередь строго регламентированы ГОСТами. Исходя из чистоты, выделяют несколько сортов, параметры которых представлены в данной таблице:

Расчет плотности кислорода

Плотность кислорода является скалярной величиной. Она является соотношением массы газа относительно занимаемого им объема. Естественно, что при различном давлении и прочих условиях данный показатель будет отличаться, поэтому, данная величина определяется при нормальных условиях. В отличие от плотных веществ, при вычислении газа применяются несколько иные формулы. В данном случае плотность = M/Vm.

М – это молярная масса кислорода.

Vm – это молярный объем, который в нормальных условиях будет равняться, примерно, 22,4 г/моль.

Валентность и молекулярная масса

Валентность кислорода, также как и данный параметр в других элементах, является показателем количества атомов, которые может присоединить себе этот элемент. У этого газа валентность равняется двум, что означает – один атом может присоединить к себе еще два атома других элементов, валентность которых будет равняться 1, или же один с аналогичной валентностью. Но если брать в расчет формулу вещества, которая выглядит как О2, то здесь уже один атом соединился с другим с такой же валентностью и они образуют, так называемое, «полное вещество».

Молекулярная масса выражается в атомных единицах. Численно она соответствует молярной массе, но по размерности они обладают существенными отличиями. Данный параметр у газа равен 32 атомных единицы.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость кислорода напрямую зависит от температуры. В большом температурном промежутке данные могут быть по недиссоциированному состоянию. Это обусловлено тем, что до 1227 градусов Цельсия диссоциация газа не является каким-либо существенным фактором. При температуре 27 градусов Цельсия, данный параметр равняется 0,918 кДж/(кг*градусы Цельсия).

Инструкция по использованию при сварке

Физические и химические свойства кислорода обуславливают особенности его применения, которые нужно учитывать при сварке, чтобы не возникло несчастного случая, а также все прошло согласно предусмотренной технологии. Применение кислорода осуществляется не сразу, так как здесь требуется провести ряд предварительных подготовительных работ. Это касается не только зачистки и обработке металла. Здесь нужно убрать все масляные частицы и прочие органические соединения с поверхности заготовки, баллона и рабочей одежды, чтобы не возникло риска возгорания. Далее следует убедиться, что баллон находится от источника пламени и легко возгораемых предметов на расстоянии от 5 метров и дальше.

Температура горения кислорода вместе с защитными газами является высокой, так что при необходимости в предварительном подогреве, нужно сначала пустить в горелку один газ, а затем уже подключать кислород, когда начинается сварка. Чем больше данного элемента по отношению к защитному газу, тем выше температура общего пламени. Это же нужно соблюдать и при постепенном остывании, тогда полученный шов подогревается горелкой, чтобы не резко снижать температуру.

Если применение кислорода идет для резки, то его количество подачи должно быть намного выше, чем при сварке. В данном случае подается мощная струя, в которой достаточно сильная температура для расплавки металла. Чаще всего это делается в паре с ацетиленом, так как у него наиболее высокая температура горения.

«Важно!

По технике безопасности, баллоны с веществом должны стоять в вертикальном положении и при этом быть закреплены, чтобы не было падения.»

Схема использования кислорода для сварки

Заключение

Химические свойства кислорода выделяют его среди всех сварочных газов. С учетом стоимости и особенностей применения, для сварки он практически незаменим. Здесь нужно учитывать его безопасность, низкую стоимость, доступность и прочие факторы. Кислород в баллонах синего цвета присутствует практически на всех сварочных постах, где пользуются газом.

Разнообразие сортов технических разновидностей, обусловленных ГОСТами актуально преимущественно для ответственных работ. В частной сфере нередко применяют вещества не столь чисты, даже в сравнение со вторым сортом. Швы при помощи этого расходного материала получаются не столь качественными и надежными, но более дешевыми. Для ответственных соединений запрещается использовать подобные материалы.