Ang magkakasamang pagbabago ng mga compound na naobserbahan sa wildlife, gayundin ang nagaganap bilang resulta ng aktibidad ng tao, ay maaaring ituring na mga prosesong kemikal. Ang mga reagents sa mga ito ay maaaring dalawa o higit pang mga sangkap na pareho o nasa magkakaibang estado ng pagsasama-sama. Depende dito, ang mga homogenous o heterogenous na mga sistema ay nakikilala. Ang mga kondisyon para sa pagsasagawa, ang mga tampok ng kurso at ang papel ng mga proseso ng kemikal sa kalikasan ay isasaalang-alang sa papel na ito.
Ano ang ibig sabihin ng isang kemikal na reaksyon
Kung, bilang resulta ng interaksyon ng mga paunang sangkap, ang mga bumubuong bahagi ng kanilang mga molekula ay sumasailalim sa mga pagbabago, at ang mga singil ng nuclei ng mga atom ay nananatiling pareho, nagsasalita sila ng mga reaksiyong kemikal o proseso. Ang mga produktong nabuo bilang resulta ng kanilang daloy ay ginagamit ng tao sa industriya, agrikultura at pang-araw-araw na buhay. Malaking bilang ng mga pakikipag-ugnayansa pagitan ng mga sangkap ay nangyayari, kapwa sa buhay at walang buhay na kalikasan. Ang mga proseso ng kemikal ay may pangunahing pagkakaiba mula sa mga pisikal na phenomena at katangian ng radyaktibidad. Ang mga molekula ng mga bagong sangkap ay nabubuo sa kanila, habang ang mga pisikal na proseso ay hindi nagbabago sa komposisyon ng mga compound, at ang mga atomo ng mga bagong elemento ng kemikal ay lumitaw sa mga reaksyong nuklear.
Mga kundisyon para sa pagpapatupad ng mga proseso sa chemistry
Maaaring magkaiba ang mga ito at pangunahing nakadepende sa likas na katangian ng mga reagents, ang pangangailangan para sa pagdagsa ng enerhiya mula sa labas, pati na rin ang estado ng pagsasama-sama (mga solid, solusyon, gas) kung saan nangyayari ang proseso. Ang kemikal na mekanismo ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawa o higit pang mga compound ay maaaring isagawa sa ilalim ng pagkilos ng mga catalyst (halimbawa, ang paggawa ng nitric acid), temperatura (pagkuha ng ammonia), light energy (photosynthesis). Sa pakikilahok ng mga enzyme sa buhay na kalikasan, ang mga proseso ng kemikal na reaksyon ng pagbuburo (alkohol, lactic acid, butyric), na ginagamit sa mga industriya ng pagkain at microbiological, ay laganap. Upang makakuha ng mga produkto sa industriya ng organic synthesis, ang isa sa mga pangunahing kondisyon ay ang pagkakaroon ng isang free-radical na mekanismo ng proseso ng kemikal. Ang isang halimbawa ay ang paggawa ng chlorine derivatives ng methane (dichloromethane, trichloromethane, carbon tetrachloride, na nagreresulta mula sa mga chain reaction.
Homogeneous catalysis
Sila ay mga espesyal na uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawa o higit pang mga substance. Ang kakanyahan ng mga proseso ng kemikal na nagaganap sa isang homogenous na yugto (halimbawa, gas - gas) na may pakikilahok ng mga acceleratorsmga reaksyon, binubuo sa pagsasagawa ng mga reaksyon sa buong dami ng mga mixture. Kung ang catalyst ay nasa parehong estado ng pagsasama-sama gaya ng mga reactant, bumubuo ito ng mga mobile intermediate complex na may mga panimulang compound.
Ang homogenous catalysis ay isang pangunahing proseso ng kemikal na ginagamit sa, halimbawa, pagpino ng langis, gasolina, naphtha, langis ng gas, at iba pang panggatong. Gumagamit ito ng mga teknolohiya tulad ng reforming, isomerization, catalytic cracking.
Heterogenous catalysis
Sa kaso ng heterogenous catalysis, ang contact ng mga reactant ay nangyayari, kadalasan, sa solid surface ng catalyst mismo. Ang tinatawag na mga aktibong sentro ay nabuo dito. Ito ang mga lugar kung saan ang pakikipag-ugnayan ng mga tumutugon na compound ay nagpapatuloy nang napakabilis, iyon ay, ang rate ng reaksyon ay mataas. Ang mga ito ay partikular sa mga species at gumaganap ng isang mahalagang papel din kung ang mga proseso ng kemikal ay nangyayari sa mga buhay na selula. Pagkatapos ay pinag-uusapan nila ang metabolismo - metabolic reaksyon. Ang isang halimbawa ng heterogenous catalysis ay ang pang-industriyang produksyon ng sulfate acid. Sa contact apparatus, ang isang gas na pinaghalong sulfur dioxide at oxygen ay pinainit at dumaan sa mga lattice shelf na puno ng dispersed powder ng vanadium oxide o vanadyl sulfate VOSO4. Ang resultang produkto, ang sulfur trioxide, ay hinihigop ng concentrated sulfuric acid. Ang isang likido na tinatawag na oleum ay nabuo. Maaari itong lasawin ng tubig upang makuha ang nais na konsentrasyon ng sulfate acid.
Mga tampok ng thermochemical reaction
Ang paglabas o pagsipsip ng enerhiya sa anyo ng init ay may malaking praktikal na kahalagahan. Sapat na upang alalahanin ang mga reaksyon ng pagkasunog ng gasolina: natural gas, karbon, pit. Ang mga ito ay pisikal at kemikal na mga proseso, isang mahalagang katangian kung saan ay ang init ng pagkasunog. Ang mga thermal na reaksyon ay laganap kapwa sa organikong mundo at sa walang buhay na kalikasan. Halimbawa, sa proseso ng panunaw, ang mga protina, lipid at carbohydrates ay pinaghiwa-hiwalay sa ilalim ng pagkilos ng mga biologically active substance - mga enzyme.
Ang inilabas na enerhiya ay naipon sa anyo ng mga macroergic bond ng mga molekulang ATP. Ang mga reaksyon ng dissimilation ay sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya, na bahagi nito ay nawawala sa anyo ng init. Bilang resulta ng panunaw, ang bawat gramo ng protina ay nagbibigay ng 17.2 kJ ng enerhiya, almirol - 17.2 kJ, taba - 38.9 kJ. Ang mga kemikal na proseso na naglalabas ng enerhiya ay tinatawag na exothermic, at ang mga sumisipsip nito ay tinatawag na endothermic. Sa industriya ng organic synthesis at iba pang mga teknolohiya, kinakalkula ang mga thermal effect ng mga thermochemical reaction. Mahalagang malaman ito, halimbawa, para sa tamang pagkalkula ng dami ng enerhiya na ginagamit sa pag-init ng mga reactor at mga column ng synthesis kung saan nagaganap ang mga reaksyon, na sinamahan ng pagsipsip ng init.
Kinetics at ang papel nito sa teorya ng mga prosesong kemikal
Ang pagkalkula ng bilis ng pagre-react ng mga particle (molecules, ions) ay ang pinakamahalagang gawaing kinakaharap ng industriya. Tinitiyak ng solusyon nito ang pang-ekonomiyang epekto at kakayahang kumita ng mga teknolohikal na siklo sa paggawa ng kemikal. Para sa pagtaasang bilis ng naturang reaksyon, tulad ng synthesis ng ammonia, ang mga mapagpasyang kadahilanan ay isang pagbabago sa presyon sa isang halo ng gas ng nitrogen at hydrogen hanggang sa 30 MPa, pati na rin ang pag-iwas sa isang matalim na pagtaas sa temperatura (ang temperatura ay 450-550 °C ang pinakamainam).
Mga prosesong kemikal na ginagamit sa paggawa ng sulfate acid, katulad ng: pagsunog ng pyrites, sulfur dioxide oxidation, pagsipsip ng sulfur trioxide sa pamamagitan ng oleum, ay isinasagawa sa ilalim ng iba't ibang kondisyon. Para dito, ginagamit ang isang pyrite furnace at mga contact device. Isinasaalang-alang nila ang konsentrasyon ng mga reactant, temperatura at presyon. Ang lahat ng mga salik na ito ay nauugnay upang maisagawa ang reaksyon sa pinakamataas na rate, na nagpapataas ng ani ng sulfate acid sa 96-98%.
Siklo ng mga sangkap bilang pisikal at kemikal na proseso sa kalikasan
Ang kilalang kasabihang "Movement is life" ay maaari ding ilapat sa mga kemikal na elemento na pumapasok sa iba't ibang uri ng interaksyon (mga reaksyon ng kumbinasyon, pagpapalit, agnas, pagpapalitan). Ang mga molekula at atomo ng mga elemento ng kemikal ay patuloy na gumagalaw. Tulad ng itinatag ng mga siyentipiko, ang lahat ng nasa itaas na uri ng mga reaksiyong kemikal ay maaaring sinamahan ng mga pisikal na phenomena: ang pagpapalabas ng init o ang pagsipsip nito, ang paglabas ng mga photon ng liwanag, ang pagbabago sa estado ng pagsasama-sama. Ang mga prosesong ito ay nangyayari sa bawat shell ng Earth: lithosphere, hydrosphere, atmosphere, biosphere. Ang pinakamahalaga sa mga ito ay ang mga siklo ng mga sangkap tulad ng oxygen, carbon dioxide at nitrogen. Sa susunod na heading, titingnan natin kung paano umiikot ang nitrogen sa atmospera, lupa, atmga buhay na organismo.
Interconversion ng nitrogen at mga compound nito
Kilala na ang nitrogen ay isang kinakailangang bahagi ng mga protina, na nangangahulugan na ito ay kasangkot sa pagbuo ng lahat ng uri ng buhay sa lupa nang walang pagbubukod. Ang nitrogen ay sinisipsip ng mga halaman at hayop sa anyo ng mga ions: ammonium, nitrate at nitrite ions. Bilang resulta ng photosynthesis, ang mga halaman ay hindi lamang bumubuo ng glucose, kundi pati na rin ang mga amino acid, gliserol, at mga fatty acid. Ang lahat ng mga compound ng kemikal sa itaas ay mga produkto ng mga reaksyong nagaganap sa siklo ng Calvin. Ang namumukod-tanging Russian scientist na si K. Timiryazev ay nagsalita tungkol sa cosmic na papel ng mga berdeng halaman, na tumutukoy, bukod sa iba pang mga bagay, sa kanilang kakayahang mag-synthesize ng mga protina.
Nakukuha ng mga herbivore ang kanilang mga peptide mula sa mga pagkaing halaman, habang ang mga carnivore ay kumukuha ng kanilang mga peptide mula sa mga biktimang karne. Sa panahon ng pagkabulok ng mga halaman at hayop ay nananatiling sa ilalim ng impluwensya ng saprotrophic soil bacteria, ang mga kumplikadong biological at chemical na proseso ay nagaganap. Bilang isang resulta, ang nitrogen mula sa mga organikong compound ay pumasa sa isang inorganic na anyo (ammonia, libreng nitrogen, nitrates at nitrite ay nabuo). Pagbabalik sa kapaligiran at lupa, ang lahat ng mga sangkap na ito ay muling hinihigop ng mga halaman. Ang nitrogen ay pumapasok sa pamamagitan ng stomata ng balat ng mga dahon, at ang mga solusyon ng nitric at nitrous acid at ang kanilang mga asin ay sinisipsip ng mga ugat ng mga ugat ng halaman. Ang cycle ng nitrogen transformation ay magsasara upang maulit muli. Ang kakanyahan ng mga prosesong kemikal na nagaganap sa mga compound ng nitrogen sa kalikasan ay pinag-aralan nang detalyado sa simula ng ika-20 siglo ng siyentipikong Ruso na si D. N. Pryanishnikov.
Powder Metallurgy
Ang mga makabagong proseso at teknolohiya ng kemikal ay may malaking kontribusyon sa paglikha ng mga materyales na may natatanging katangiang pisikal at kemikal. Ito ay lalong mahalaga, una sa lahat, para sa mga instrumento at kagamitan ng mga refinery ng langis, mga negosyo na gumagawa ng mga hindi organikong acid, tina, barnis, at plastik. Sa kanilang produksyon, ginagamit ang mga heat exchanger, contact device, synthesis column, pipelines. Ang ibabaw ng kagamitan ay nakikipag-ugnayan sa agresibong media sa ilalim ng mataas na presyon. Bukod dito, halos lahat ng mga proseso ng paggawa ng kemikal ay isinasagawa sa mataas na temperatura. Ang kaugnay ay ang paggawa ng mga materyales na may mataas na rate ng thermal at acid resistance, mga anti-corrosion na katangian.
Kabilang ang powder metallurgy sa paggawa ng mga pulbos na naglalaman ng metal, sintering at pagsasama sa mga modernong haluang metal na ginagamit sa mga reaksyon na may mga kemikal na agresibong substance.
Composites at ang kahulugan nito
Sa mga modernong teknolohiya, ang pinakamahalagang proseso ng kemikal ay ang mga reaksyon ng pagkuha ng mga composite na materyales. Kabilang dito ang mga bula, cermet, norpapals. Bilang isang matrix para sa produksyon, ang mga metal at ang kanilang mga haluang metal, keramika, at plastik ay ginagamit. Ang calcium silicate, white clay, strontium at barium ferrides ay ginagamit bilang mga filler. Ang lahat ng mga sangkap sa itaas ay nagbibigay ng mga pinagsama-samang materyales sa impact resistance, init at wear resistance.
Ano ang chemical engineering
Ang sangay ng agham na nag-aaral ng mga paraan at pamamaraan na ginagamit sa mga reaksyon ng pagproseso ng mga hilaw na materyales: langis, natural gas, karbon, mineral, ay tinatawag na teknolohiyang kemikal. Sa madaling salita, ito ay ang agham ng mga prosesong kemikal na nagaganap bilang resulta ng aktibidad ng tao. Ang buong theoretical base nito ay binubuo ng matematika, cybernetics, physical chemistry, at industrial economics. Hindi mahalaga kung anong proseso ng kemikal ang kasangkot sa teknolohiya (pagkuha ng nitrate acid, decomposition ng limestone, synthesis ng phenol-formaldehyde plastics) - sa mga modernong kondisyon imposible nang walang mga awtomatikong sistema ng kontrol na nagpapadali sa mga aktibidad ng tao, alisin ang polusyon sa kapaligiran, at matiyak tuloy-tuloy at walang basurang teknolohiya sa paggawa ng kemikal.
Sa papel na ito, isinaalang-alang namin ang mga halimbawa ng mga prosesong kemikal na nagaganap kapwa sa wildlife (photosynthesis, dissimilation, nitrogen cycle) at sa industriya.
