แก๊สเฉื่อย

สำหรับกลุ่มธาตุเคมี ดูที่ ก๊าซมีตระกูล

ท่อก๊าซเฉื่อยบนเรือน้ำมัน

ก๊าซเฉื่อย เป็นก๊าซที่ไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีกับสารเคมีอื่นได้ง่าย และจึงไม่ก่อให้เกิดสารประกอบเคมีใหม่ได้ง่าย แม้ก๊าซเฉื่อยจะมีการใช้งานที่หลากหลาย แต่โดยทั่วไปจะถูกใช้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่ต้องการกับออกซิเจน (ออกซิเดชัน) และความชื้น (ไฮโดรไลซิส) ในอากาศ ซึ่งอาจทำให้ตัวอย่างเสื่อมสภาพ โดยทั่วไป ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซมีตระกูลทั้งหมด ยกเว้นโอกาเนสซอน (ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน) จะถูกจัดว่าเป็นก๊าซเฉื่อย อย่างไรก็ตาม คำว่า ก๊าซเฉื่อย มีความหมายขึ้นอยู่กับบริบท เนื่องจากก๊าซเฉื่อยบางชนิด เช่น ไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ

ก๊าซอาร์กอนบริสุทธิ์เป็นก๊าซเฉื่อยที่ใช้กันมากที่สุด เนื่องจากมีปริมาณตามธรรมชาติสูง (78.3% N₂, 1% Ar ในน้ำอากาศ) และมีต้นทุนต่ำเมื่อเทียบกับก๊าซอื่น

ไม่เหมือนกับก๊าซมีตระกูล ก๊าซเฉื่อยไม่จำเป็นต้องเป็นธาตุเดี่ยว และมักจะอยู่ในรูปก๊าซประกอบ เช่นเดียวกับก๊าซมีตระกูล แนวโน้มของการไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีนั้นเกิดจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนในชั้นอิเล็กตรอนนอกสุดที่เต็มอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงแนวโน้ม ไม่ใช่กฎตายตัว เนื่องจากก๊าซมีตระกูลทั้งหมดและก๊าซที่ถือว่า "เฉื่อย" อื่น ๆ สามารถทำปฏิกิริยาและสร้างสารประกอบได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ

ความจำเป็น

ก๊าซเฉื่อยถูกผลิตขึ้นโดยการแยกอากาศด้วยวิธีการกลั่นแบบเศษส่วน ยกเว้นฮีเลียมซึ่งถูกแยกออกจากก๊าซธรรมชาติบางแหล่งที่อุดมไปด้วยธาตุนี้ ผ่านการกลั่นเยือกแข็งหรือการแยกด้วยเมมเบรน สำหรับการใช้งานเฉพาะทาง อาจผลิตก๊าซเฉื่อยบริสุทธิ์ด้วยเครื่องกำเนิดก๊าซในสถานที่ เช่น บนเรือบรรทุกเคมีภัณฑ์หรือเรือบรรทุกผลิตภัณฑ์ขนาดเล็ก รวมถึงเครื่องกำเนิดขนาดเล็กสำหรับห้องทดลอง

การประยุกต์ใช้

ด้วยคุณสมบัติที่ไม่ทำปฏิกิริยา ก๊าซเฉื่อยมักถูกใช้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่ต้องการ อาหารถูกบรรจุในก๊าซเฉื่อยเพื่อกำจัดออกซิเจนออกไป ซึ่งจะป้องกันการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย อีกทั้งยังป้องกันการเกิดออกซิเดชัน เช่น การเหม็นหืนของน้ำมันพืช ในบรรจุภัณฑ์อาหาร ก๊าซเฉื่อยจึงถูกใช้เป็นสารกันเสียแบบไม่ออกฤทธิ์ ตรงข้ามกับสารกันเสียออกฤทธิ์ เช่น โซเดียมเบนโซเอต (สารต้านจุลชีพ) หรือ BHT (สารต้านออกซิแดนต์)

เอกสารทางประวัติศาสตร์ก็อาจถูกเก็บไว้ในก๊าซเฉื่อยเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพ ตัวอย่างเช่น เอกสารต้นฉบับของรัฐธรรมนูญสหรัฐอเมริกาถูกเก็บไว้ในตู้บรรจุอาร์กอนที่ควบคุมความชื้น เดิมเคยใช้ฮีเลียม แต่ไม่เหมาะสมเพราะแพร่ออกได้เร็วกว่าอาร์กอน

ก๊าซเฉื่อยมักถูกใช้ในอุตสาหกรรมเคมี เช่น ในโรงงานเคมีเพื่อทำปฏิกิริยาในบรรยากาศเฉื่อยเพื่อลดความเสี่ยงการเกิดเพลิงไหม้หรือปฏิกิริยาที่ไม่ต้องการ ในโรงกลั่นน้ำมันหรือการขนส่งก๊าซและของเหลว ก็มักใช้ก๊าซเฉื่อยในการล้างท่อและถังเพื่อป้องกันการระเบิด

ระบบก๊าซเฉื่อยบนเรือ

ก๊าซเฉื่อยบนเรือบรรทุกน้ำมันดิบ (เกิน 8,000 ตัน ตั้งแต่ 1 ม.ค. 2016) ผลิตโดยการเผาไหม้น้ำมันก๊าดในเครื่องกำเนิดก๊าซเฉื่อยเฉพาะ ระบบนี้ป้องกันไม่ให้บรรยากาศในถังสินค้าหรือถังน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าสู่ช่วงที่ระเบิดได้ โดยจะคงปริมาณออกซิเจนในถังให้ต่ำกว่า 5% เพื่อลดความเสี่ยง ก๊าซเฉื่อยยังถูกใช้ในขั้นตอนการล้างถัง เพื่อแทนที่บรรยากาศที่ระเหยง่ายด้วยอากาศหายใจได้ หรือในทางกลับกัน

ดูเพิ่ม

• แก๊สที่สามารถหายใจได้
• แก๊สอุตสาหกรรม
• ระบบเฉื่อยสำหรับเครื่องบิน
• การคลุมถังบรรจุ
• การไล่แก๊ส เป็นขั้นตอนการล้างระบบปิดด้วยแก๊สเฉื่อย ซึ่งช่วยป้องกันอัคคีภัยและการระเบิดโดยหลีกเลี่ยงสภาพบรรยากาศที่ติดไฟได้
• การทำให้แก๊สเฉื่อย เป็นขั้นตอนการใส่แก๊สเฉื่อยในบรรยากาศ ซึ่งช่วยป้องกันอัคคีภัยและการระเบิดโดยการทำให้สภาพบรรยากาศที่ติดไฟได้ปลอดภัยขึ้น