アセチレンガス
性質
アセチレンは、無色の気体で純粋なものは無臭ですが、通 常は共存する不純物のため、特有な臭気があります。条件によっては、炭素と水素に分解爆発の危険性があるガスのため、爆発上限界が100％となっています。銅、銀等の金属とは爆発性の金属アセチリドをつくるので、これらの金属は使用に制限があります。
| 溶解アセチレンの主な性質 | |
|---|---|
| 化学式 | C2H2 |
| 分子量 | 26.04 |
| 沸点（℃） | -81.8 |
| ガス密度 | 1.173kg/m3（0℃、1atm） |
| ガス比重（空気＝1 0℃atm） | 0.895 |
| 最低着火温度（℃） | 305 |
| 火炎温度（℃） | “3,330” |
| 爆発範囲（空気中 Vol％） | 2.5～100 |
用途
金属加工用：鉄板の切断、鉄筋の圧接、鋼材の焼入れ、溶接、溶射、ろう付け等
＊この他に、原子吸光分析用燃焼ガスや、化成品製造原料の一部にも利用されています。
酸素ガス
性質
酸素は無色・無味・無臭のガスで、空気の約21％（容積比）を占めています。化学的にはきわめて活性が高く、他のものを酸化する（つまり、燃やす）力が強く、多くの元素と化合します。また、呼吸により生物の生命維持に不可欠な役割を果たしています。工業的には、空気を冷却することにより窒素、アルゴンなどとともに分離・精製して製造されます。
| 酸素の物性 | |
|---|---|
| 化学式 | O2 |
| 分子量 | 32 |
| ガス密度 | 1.429kg/m3（0℃、1atm） |
| 液密度 | 1.141kg/L（沸点） |
| 比重 | 1.11（空気＝1） |
| 沸点 | 90.2K（1atm） |
| 融点 | 54.4K（1atm） |
| 臨界温度 | 154.6K |
| 臨界圧力 | 50.1atm、5.05MPa |
| 蒸発潜熱 | 50.9cal/g、213KJ/kg（沸点） |
▲酸素-燃料バーナー
▲NCガス切断機
▲キュポラ酸素富化
用途
燃やしたり酸化する性質を利用して、鉄鋼業などで炉の吹き込みに使われるほか、鋼材の溶接・切断に、化学分野での酸化反応工程などに使用されます。また、医療分野での酸素吸入、公害防止のための排水処理、ロケットの推進剤など、広範な分野で使われています。
窒素ガス
性質
窒素は無色・無味・無臭のガスで、空気の約78％（容積比）を占めているほか、たんぱく質やアンモニアなどの窒素化合物として、自然界にたくさん存在しています。常温では化学的に不活性で、他の物と化合することはありません。工業的には、空気を冷却することにより酸素、アルゴンなどとともに分離・精製して製造されます。
| 窒素の物性 | |
|---|---|
| 化学式 | N2 |
| 分子量 | 28.01 |
| ガス密度 | 1.251kg/m3（0℃、1atm） |
| 液密度 | 0.809kg/L（沸点） |
| 比重 | 0.97（空気＝1） |
| 沸点 | 77.4K（1atm） |
| 融点 | 63.3K（1atm） |
| 臨界温度 | 126K |
| 臨界圧力 | 33.5atm、3.399MPa |
| 蒸発潜熱 | 47.7cal/g、199kJ/kg（沸点） |
▲化学プラント
▲低温輸送車
用途
不活性の性質を利用して、半導体製造や化学品の酸化防止、災害防止のほか、金属熱処理や食品の封入ガスとして利用されます。また、液化窒素は－196℃ の極低温で冷凍食品製造装置、宇宙環境試験装置、超電導装置などで使われています。
アルゴンガス
性質
アルゴンとはギリシア語で「怠け者」を意味し、その名の通り高温、高圧でも他の元素と化合しない、化学的にきわめて不活性な性質を持っています。無色・無味・無臭のガスで、空気中にわずか約0.93％しか含まれていません。工業的には、空気を冷却することにより酸素、窒素などとともに分離・精製して製造されます。
| アルゴンの物性 | |
|---|---|
| 化学式 | Ar |
| 分子量 | 39.95 |
| ガス密度 | 1.783kg/m3（0℃、1atm） |
| 液密度 | 1.398kg/L（沸点） |
| 比重 | 1.38（空気＝1） |
| 沸点 | 87.5K（1atm） |
| 融点 | 84.0K（1atm） |
| 臨界温度 | 150.7K |
| 臨界圧力 | 48.0atm、4.86MPa |
| 蒸発潜熱 | 39.8cal/g、167kJ/kg（沸点） |
▲溶接
▲半導体製造
用途
他の元素と全く化合しない、窒素より安定した特性を利用して、溶接をはじめ、半導体、鉄鋼などで雰囲気用、金属精錬用などに大量に使用されています。また、半導体の基板となるシリコン単結晶製造にも使われます。
炭酸ガス
性質
炭酸ガスは無色・無臭、不燃性のガスで、大気中に約0.03％（容量）程度存在しています。自然界では、動物と植物の間を相互の呼吸作用を通じて循環しており、特に植物の成長には欠かせません。炭酸ガスは空気の約1.5倍の重量があり、水によく溶けて炭酸水になり他の物質とよく反応しますが、乾いた状態では他の物質とほとんど反応しない不活性なガスです
| 炭酸ガスの物性 | |
|---|---|
| 化学式 | CO2 |
| 分子量 | 44.01 |
| ガス密度 | 1.977kg/m3（0℃、1atm） |
| 液密度 | 1.030kg/L（-20℃） |
| 比重 | 1.54（空気＝1） |
| 沸点 | 194.7K（1atm）（昇華） |
| 融点 | 216.6K（1atm） |
| 臨界温度 | 304.2K |
| 臨界圧力 | 7.39MPa |
| 蒸発潜熱 | 137.0cal/g、573.5kJ/kg（沸点） |
▲ドライアイス
▲冷凍食品
用途
清涼飲料水やドライアイス、液化炭酸ガス利用の食品凍結装置などがよく知られています。ドライアイスは冷却剤、食品保存など から、白煙による舞台演出などにも利用されています。また、温室での野菜類の促成栽培にも使用されます。
ヘリウムガス
性質
ヘリウムは無色・無臭・不燃性のガスで、大気中に約5.2ppm存在しています。化学的にはまったく不活性で、通常の状態では他の元素や化合物と結合しません。理論的には空気から分離抽出できますが、含有量があまりに希薄なため、工業的には天然ガス中に約0.5％前後含まれるヘリウムを分離・精製します。
| ヘリウムの物性 | |
|---|---|
| 化学式 | He |
| 分子量 | 4.003 |
| ガス密度 | 0.1786kg/m3（0℃、1atm） |
| 液密度 | 0.1250kg/L（沸点） |
| 比重 | 0.14（空気＝1） |
| 沸点 | 4.3K（1atm） |
| 融点 | 1.0K（26atm） |
| 蒸発潜熱 | 5.50cal/g、20.4kJ/kg（沸点） |
| 臨界温度 | 5.3K |
| 臨界圧力 | 0.228MPa |
| 液とガスの比体積 | 699P（0℃、1atm、対液1P） |
▲リニアモーターカー
▲飛行船
▲ヘリウム液化装置
用途
－268.9℃という沸点の低さを利用して、超低温冷却に液化ヘリウムが使用されます。リニアモーターカーなどで話題の超電導の応用にはヘリウムが不可欠です。
また、不活性かつ空気より軽いという特徴を生かし、飛行船やアドバルーンの充填ガスとして使われることもよく知られています。海洋開発では呼吸用混合ガスに、医療分野ではMRIの超電導マグネット冷却用に、ヘリウムが利用されています。
水素ガス
性質
水素は無色・無味・無臭、可燃性のガスで、比重0.07（空気＝1）と地球上の元素の中では最も軽い気体です。また、熱伝導が非常に大きく、粘性が小さく、金属などの物質中でも急速に拡散します。
| 水素の物性 | |
|---|---|
| 化学式 | H2 |
| 分子量 | 2.016 |
| ガス密度 | 0.0899kg/m3（0℃、1atm） |
| 液密度 | 0.0710kg/L（沸点） |
| 比重 | 0.07（空気＝1） |
| 沸点 | －252.8℃、20.4K（1atm） |
| 融点 | －259.1℃、13.9K（1atm） |
| 臨界温度 | －239.9℃、33.2K |
| 臨界圧力 | 12.80atm、1.315MPa |
| 蒸発潜熱 | 446.2kJ/kg（沸点） |
▲H-IIロケット
用途
燃えやすい性質を利用して、ロケットの推進剤には液化水素が使用されているほか、航空機や自動車などでも、未来のクリーンエネルギーとして用途開発が進められています。また、化学分野では石油精製時の水素化脱硫用、化学原料などに、鉄鋼・金属分野では熱処理に、半導体製造工程では還元用に使われています。
