مدرّس و مترجم
Microbiology, Tishreen University

الغاز المائي مصطلح غير شائع كثيراً في الكيمياء، رغم تواجده بكثرة في الطبيعية، يستخدم حديثاً كوقود احتراق وقد يستختدم في السفن الفضائية. فالغاز المائي هو وقود غازي (كما غاز الطبخ وقود غازي)، ولكنه يتكون بشكل خاص من غاز الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، يتم تصنيع هذا الغاز بتمرير بخار الماء فوق الهيدروكربون الساخن، حيث أن الهيدروكربون هو مركب كيميائي يتكون من الكربون والهيدروجين فقط. حيث ينتج عن التفاعل بين البخار والهيدروكربون غاز تصنيع، غاز التصنيع هو اسم يطلق على الغازات تحوي كميات مغايرة من أول اكسيد الكربون والهيدروجين.

يستخدم تفاعل الانزياح للغاز المائي في خفض نسب ثاني أكسيد الكربون وزيادة نسب الهيدروجين، ونعبر عنه بمعادلة الانزياح التالية:

Co + H2O → CO2 + H2

أن أول من وصف هذا التفاعل هو الفيزيائي الإيطالي فيليس فونتانا عام 1780، وفي عام 1828تم إنتاج الغاز المائي في إنجلترا عن طريق نفخ بخار الماء فوق فحم الكوك الأبيض الساخن، وفي عام 1873 قام الكيميائي الأمريكي ثاديوس إس.س. لوي حصل على براءة أختراع عن طريقة تحويل استخدمت تفاعل أنزياح الغاز المائي لزيادة أنتاج غاز  الهيدروجين، كانت تتلخص الطريقة في إطلاق بخار الماء الساخن المضغوط فوق الفحم الساخن، مع الحفاظ على الحرارة باستخدام المداخنن والغاز الناتج يتم تبريده وتنظيفه قبل استعماله، طريقة لوي قادت إلى ظهور صناعات الغاز وتطوير عمليات مماثلة على غازات أخرى، كطريقة هابر-بوتش لتركيب غاز الأمونيا، وبما أن الأمونيا أصبحت متوافرة بشكل كبير ظهرت صناعات التبريد، وحصل لوي على العديد من براءات الأختراع لآلات صناعة الجليد والمكنات التي تعمل بواسطة غاز الهيدروجين.

أن مبدأ إنتاج هذا الغاز بسيط وواضح ومباشر، يضخ البخار المضغوط على الوقود الكربوني (فحم) الأحمر الساخن أو الأبيض الساخن، وفق التفاعل الكيميائي التالي:

H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 kJ/mol)

ΔH هي الحرارة التي يجب تطبيقها وتساوي 131 كيلوجول لكل مول من المادة.

هذا التفاعل ماص للحرارة (يمتص الحرارة بشكل مباشر) ، لذلك يجب علينا أن نضيف الحرارة بشكل مستمر للحفاظ على التفاعل قائماً، وهنالك طريقتان لفعل ذلك:

  • الأولى هي بإضافة الهواء بدلاً من البخار، لأن الهواء يحوي نسباً من الأوكسجين الحر وذلك لحرق الكربون الساخن (وهي عملية طاردة للحرارة) وفق المعادلة:

O2 + C → CO2 (ΔH = −393.5 kJ/mol)

  • والثانية هي بإضافة الأوكسجين النقي  بدلاً من الهواء، والتي ينتج عنها أول أكسيد الكربون بدلاً من ثاني أكسيد الكربون، وفق المعادلة:

O2 + 2C → 2CO (ΔH = −221 kJ/mol)

يستخدم هذا الغاز في الاصطناع الكيميائي لبعض العمليات الصناعية (الاصطناع الكيميائي: هو تعبير يطلق على عملية تشكيل مكونات مادة كيميائية معقدة من مركبات كيميائية أولية وبسيطة) نذكر منها:

  • إزالة ثاني أكسيد الكربون من خلايا الوقود.
  • التفاعل مع غاز أخرى لأنتاج الغاز الذي يستعمل كوقود.
  • يستخدم في عملية فيشر-تروبش.
  • يستخدم للحصول على الهيدروجين النقي المستخدم في عملية اصطناع الأمونيا.

أكمل القراءة

1,056 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما هو الغاز المائي"؟