不活性ガス

不活性ガスは、他の化学物質と容易に化学反応を起こさず、したがって容易に化合物を形成しないガスである。不活性ガスにはさまざまな用途があるが、一般的には、空気中の酸素（酸化）および水分（加水分解）との望ましくない化学反応によるサンプルの劣化を防ぐために使用される。一般的に、希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）、窒素、二酸化炭素を除くすべての希ガスは不活性ガスと見なされる。不活性ガスという用語は文脈に依存しており、窒素や二酸化炭素を含むいくつかの不活性ガスは特定の条件下で反応する可能性がある。^{[1] [2]}

精製アルゴンガスは、その自然存在比の高さ（空気中の_窒素78.3％ 、アルゴン1％）^[3]と相対コストの低さから、最も一般的に使用されている不活性ガスです。

希ガスとは異なり、不活性ガスは必ずしも元素状ではなく、化合物ガスであることが多い。希ガスと同様に、不活性ガスの非反応性傾向は、最も外側の電子殻である価数がすべての不活性ガスで完全であるためである。^{[4]これは傾向であり、規則ではなく、すべての希ガスとその他の「不活性」ガスは、}特定の条件下で反応して化合物を形成できる。

不活性ガスは、ヘリウムを除いて空気の分留によって得られます。ヘリウムは、この元素を豊富に含むいくつかの天然ガス源から極低温蒸留または膜分離によって分離されます。^{[5] [6]}特殊な用途では、精製された不活性ガスは、現場で専用の発生器によって生成されます。これらは、ケミカルタンカーや製品運搬船（小型船）でよく使用されます。実験室用の卓上型の特殊な発生器も利用できます。

不活性ガスは非反応性であるため、望ましくない化学反応が起こるのを防ぐのに役立つことがよくあります。食品は酸素ガスを除去するために不活性ガスで包装されます。これにより、細菌の増殖を防ぎます。^[7]また、通常の空気中の酸素による化学的酸化も防ぎます。例としては、食用油の酸敗（酸化による）があります。食品包装では、安息香酸ナトリウム（抗菌剤）やBHT（抗酸化剤）などの活性保存料とは対照的に、不活性ガスは受動保存料として使用されます。

歴史的文書は劣化を防ぐために不活性ガス下で保管されることもある。例えば、アメリカ合衆国憲法の原本は加湿したアルゴン下で保管されている。以前はヘリウムが使用されていたが、アルゴンよりも早くケースから拡散してしまうため、あまり適していなかった。^[8]

不活性ガスは化学業界でよく使用されます。化学製造工場では、火災の危険や望ましくない反応を最小限に抑えるために、反応を不活性ガス下で行うことができます。このような工場や石油精製所では、火災や爆発の防止策として、移送ラインや容器を不活性ガスでパージすることができます。ベンチスケールでは、化学者は不活性ガス下で取り扱うために開発された空気のない技術を使用して、空気に敏感な化合物の実験を行っています。ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンは不活性ガスです。

不活性ガスは、原油運搬船（2016年1月1日以降は8,000トン以上）の船上で、専用の不活性ガス発生装置で灯油を燃焼させることによって生成されます。不活性ガスシステムは、貨物タンクやバンカー内の雰囲気が爆発範囲に入るのを防ぐために使用されます。^[9]不活性ガスは、タンク内の雰囲気の酸素含有量を5%未満に保ち（原油運搬船では5%未満、製品運搬船やガスタンカーではそれ以下）、タンク内の空気/炭化水素ガス混合物が濃くなりすぎて（燃料と酸素の比率が高すぎて）、発火しないようにします。不活性ガスは、タンク内の雰囲気に炭化水素蒸気が多く存在する可能性のある荷降ろし中やバラスト航海中に最も重要です。不活性ガスは、ガスフリー（雰囲気を呼吸可能な空気と置き換える）の準備としてタンク内の揮発性雰囲気をパージするためにも使用できます（またはその逆）。排ガス システムはボイラーの排気ガスをその発生源として使用するため、ボイラー バーナーの燃料/空気比を適切に調整して、高品質の不活性ガスを確実に生成することが重要です。空気が多すぎると酸素含有量が 5% を超え、燃料油が多すぎると危険な炭化水素ガスが持ち越されます。排ガスはスクラバー タワーで浄化され、冷却されます。さまざまな安全装置により、過圧、炭化水素ガスのエンジン ルームへの戻り、酸素含有量が高すぎる IG の供給が防止されます。

ガスタンカーや製品運搬船は、排ガスシステムに頼ることができず (酸素含有量が 1% 以下の IG を必要とするため₎、代わりに不活性ガス発生器を使用します。不活性ガス発生器は、ファンで供給される燃焼室とスクラバー ユニット、およびガスを冷却する冷却ユニットで構成されています。システムと直列に接続された乾燥機は、ガスがデッキに供給される前にガスから水分を除去します。ガス運搬船の貨物タンクは不活性ではありませんが、その周囲の空間全体が不活性です。

不活性ガスは、燃料タンクを不活性化するために民間航空機や軍用航空機の機内で生成されます。暑い日には、燃料タンク内の燃料蒸気が可燃性または爆発性の混合物を形成する可能性があり、これが酸化されると悲惨な結果を招く可能性があります。従来、不活性ガスの生成には空気分離モジュール(ASM) が使用されてきました。ASM には選択透過性の膜が含まれています。ガスタービン エンジンのコンプレッサ ステージから抽出された圧縮空気が ASM に供給されます。ASM を通過する酸素の透過性は窒素に比べて高いため、圧力によって空気から酸素が分離されます。燃料タンクの不活性化では、酸素をすべて除去する必要はありませんが、希薄燃焼限界と希薄爆発限界を下回る程度に除去すれば十分です。空気中の酸素濃度が 21% であるのに対し、不活性化された燃料タンクのアレージでは、飛行中は 10% ～ 12% の濃度になるのが一般的です。

ガスタングステンアーク溶接（GTAW）では、不活性ガスを使用してタングステンを汚染から保護します。また、アークから生成された流体金属を、凝固した溶接プールに多孔性を引き起こす可能性のある空気中の反応性ガスから保護します。不活性ガスは、非鉄金属を溶接するガスメタルアーク溶接（GMAW）でも使用されます。^[10]通常は不活性とは見なされないが、使用時に遭遇する可能性のあるすべての状況で不活性ガスのように動作するガスは、不活性ガスの代替として使用できることがよくあります。これは、安価で一般的な適切な疑似不活性ガスが見つかる場合に便利です。たとえば、二酸化炭素は、アーク溶接によって作成された溶接プールに反応しないため、GMAWのガス混合物に使用されることがあります。しかし、アークには反応します。アルゴンなどの不活性ガスに二酸化炭素を多く追加すると、浸透が増加します。二酸化炭素の量は、GMAW で使用される移行の種類によって決まることがよくあります。最も一般的なのはスプレーアーク移行で、スプレーアーク移行に最もよく使用されるガス混合物は、アルゴン 90% と二酸化炭素 10% です。

水中ダイビングでは、不活性ガスは呼吸用混合物の成分で、代謝的に活性ではなく、ガス混合物を希釈する役割を果たします。不活性ガスはダイバーに影響を及ぼす可能性がありますが、減圧症における気泡による組織損傷など、これらは主に物理的な影響であると考えられています。商業ダイビングの呼吸用ガスとして最も一般的に使用される不活性ガスはヘリウムです。

• 呼吸ガス – 人間の呼吸に使用されるガス
• 産業ガス – 産業で使用するために生産されるガス状物質
• 不活性化システム – 航空機の燃料タンクの燃焼を抑制するシステム
• タンクブランケット
• パージ（ガス）  - 密閉系（容器やプロセス容器など）に不活性（つまり不燃性）のパージガスを導入してフォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ、可燃性雰囲気の形成を防ぐこと。密閉系を不活性ガスでフラッシュすることで、可燃性雰囲気の形成を防ぐ火災および爆発防止手順。
• 不活性化（ガス）  - 密閉系への不活性ガスの導入。不活性ガスを注入することで、可燃性雰囲気を安全にするための火災および爆発防止手順。