АдукацыяСярэднюю адукацыю і школы

Што такое хімічны працэс? Працэс хімічны: сутнасць і ролю ў прыродзе

Ўзаемныя ператварэння злучэнняў, назіраныя ў жывой прыродзе, а таксама адбываюцца ў выніку дзейнасці чалавека можна разглядаць як хімічныя працэсы. Рэагентамі ў іх могуць быць як два, так і большая колькасць рэчываў, якія знаходзяцца ў адным або ў розных агрэгатных станах. У залежнасці ад гэтага адрозніваюць гамагенныя або гетэрагенныя сістэмы. Умовы правядзення, асаблівасці праходжання і роля хімічных працэсаў у прыродзе будуць разгледжаны ў дадзенай працы.

Што маюць на ўвазе пад хімічнай рэакцыяй

Калі ў выніку ўзаемадзеяння зыходных рэчываў змене падвяргаюцца складовыя часткі іх малекул, а зарады ядраў атамаў застаюцца тымі ж самымі, кажуць аб хімічных рэакцыях або працэсах. Прадукты, якія ўтвараюцца ў выніку іх працякання, выкарыстоўваюцца чалавекам у прамысловасці, сельскай гаспадарцы і побыце. Велізарная колькасць узаемадзеянняў паміж рэчывамі адбываецца, як у жывой, так і ў нежывой прыродзе. Хімічныя працэсы маюць прынцыповае адрозненне ад фізічных з'яў і уласцівасцяў радыеактыўнасці. У іх утвараюцца малекулы новых рэчываў, тады як фізічныя працэсы не змяняюць склад злучэнняў, а ў ядзерных рэакцыях ўзнікаюць атамы новых хімічных элементаў.

Умовы ажыццяўлення працэсаў у хіміі

Яны могуць быць рознымі і залежаць, перш за ўсё, ад прыроды рэагентаў, неабходнасці прытоку энергіі звонку, а таксама агрэгатнага стану (цвёрдыя целы, растворы, газы), у якім адбываецца працэс. Хімічны механізм узаемадзеяння паміж сабой двух і больш злучэнняў можа ажыццяўляцца пад дзеяннем каталізатараў (напрыклад, вытворчасць азотнай кіслаты), тэмпературы (атрымання аміяку), энергіі святла (фотасінтэз). Пры ўдзеле ферментаў у жывой прыродзе шырока распаўсюджаны працэсы хімічнай рэакцыі закісання (спіртавой, малочнакіслага, маслянокислого), якая выкарыстоўваецца ў харчовай і мікрабіялагічнай прамысловасці. Для атрымання прадуктаў у прамысловасці арганічнага сінтэзу, адным з галоўных умоў з'яўляецца наяўнасць свабодна-радыкальнага механізму хімічнага працэсу. Прыкладам можа быць атрыманне хлорпроизводных метану (дихлорметана, тріхлорметан, четырёххлористого вугляроду, якія ўтвараюцца ў следства ланцужных рэакцый.

гамагенны каталіз

Яны ўяўляюць сабой асаблівыя віды кантакту двух або некалькіх рэчываў. Сутнасць хімічных працэсаў, якія праходзяць у аднастайнай фазе (напрыклад, газ - газ) з удзелам паскаральнікаў рэакцыі, заключаюцца ў правядзенні рэакцый ва ўсім аб'ёме сумесяў. Калі каталізатар знаходзіцца ў тым жа агрэгатным стане, што і рэагенты, ён утворыць рухомыя прамежкавыя комплексы з зыходнымі злучэннямі.

Гамагенны каталіз - гэта асноўны хімічны працэс, які праводзіцца, напрыклад, пры перапрацоўцы нафты, вытворчасці бензіну, ліграіну, які змяшчаецца, газойлю, і іншых відаў паліва. У ім ўжываюць такія тэхналогіі, як реформинг, ізамерызацыі, каталітычны крэкінгу.

гетэрагенных каталіз

У выпадку гетэрагеннага каталізу кантакт рэагуюць рэчываў адбываецца, часцей за ўсё, на цвёрдай паверхні самога каталізатара. На ёй фармуюцца так званыя актыўныя цэнтры. Гэта ўчасткі, на якіх узаемадзеянне рэагуюць злучэнняў працякае вельмі хутка, то ёсць хуткасць рэакцыі высокая. Яны видоспецифичны і гуляюць вялікую ролю таксама ў тым выпадку, калі хімічныя працэсы адбываюцца ў жывых клетках. Тады кажуць аб метабалізме - рэакцыях абмену рэчываў. Прыкладам гетэрагеннага каталізу з'яўляецца прамысловае атрыманне сульфатнай кіслаты. У кантактна апараце газападобную сумесь двухвокісу серы і кіслароду награваюць і прапускаюць праз кратаваныя паліцы, запоўненыя дысперсным парашком аксіду ванадыя або сульфату ванадый VOSO 4. Атрыманы прадукт - трехокись серы, затым паглынаецца канцэнтраванай сернай кіслатой. Утворыцца вадкасць, званая олеума. Яе можна разводзіць вадой, каб атрымаць сульфатнай кіслату патрэбнай канцэнтрацыі.

Асаблівасці Тэрмахімічная рэакцый

Вылучэнне ці паглынанне энергіі ў выглядзе цяпла мае важнае практычнае значэнне. Дастаткова ўспомніць рэакцыі гарэння паліва: прыроднага газу, каменнага вугалю, торфу. Яны ўяўляюць сабой фізіка-хімічныя працэсы, важнай характарыстыкай якіх з'яўляецца цеплыня згарання. Тэрмічныя рэакцыі маюць шырокае распаўсюджванне як у арганічным свеце, так і ў нежывой прыродзе. Напрыклад, у працэсе стрававання адбываецца расшчапленне бялкоў, ліпідаў і вугляводаў пад дзеяннем біялагічна актыўных рэчываў - ферментаў.

Вылучылася энергія акумулюецца ў выглядзе макроэргических сувязяў малекул АТФ. Рэакцыі дысіміляцыя суправаджаюцца вылучэннем энергіі, частка якой рассейваецца ў выглядзе цяпла. У выніку стрававання кожны грам бялку дае 17, 2 кДж энергіі, крухмалу - 17, 2 кДж, тлушчы - 38,9 кДж. Хімічныя працэсы, якія ідуць з вылучэннем энергіі, носяць назву экзотермических, а з паглынаннем яе - эндотермических. У прамысловасці арганічнага сінтэзу і іншых тэхналогіях разлічваюць цеплавыя эфекты Тэрмахімічная рэакцый. Гэта важна ведаць, напрыклад, для правільнага вылічэнні колькасці энергіі, якая ідзе для награвання рэактараў і калон сінтэзу, у якіх адбываюцца рэакцыі, якія суправаджаюцца паглынаннем цеплыні.

Кінетыка і яе роля ў тэорыі хімічных працэсаў

Вылічэнне хуткасці рэагуюць часціц (малекул, іёнаў) - найважнейшая задача, якая стаіць перад прамысловасцю. Яе рашэнне забяспечвае эканамічны эфект і прыбытковасць тэхналагічных цыклаў ў хімічнай вытворчасці. Для павелічэння хуткасці такой рэакцыі, як напрыклад, сінтэз аміяку вырашальнымі фактарамі будуць змяненне ціску ў газавай сумесі азоту і вадароду да 30 Мпа, а таксама прадухіленне рэзкага павышэння тэмпературы (аптымальнай з'яўляецца тэмпература 450- 550 ° С).

Хімічныя працэсы, якія прымяняюцца ў вытворчасці сульфатнай кіслаты, а менавіта: выпальванне колчедана, акісленне дыяксіду серы, паглынанне трехокиси серы олеума праводзяць у розных умовах. Для гэтага ўжываюць колчеданную печ і кантактныя апараты. У іх ўлічваюцца канцэнтрацыі рэагуючых рэчываў, тэмпература і ціск. Усе гэтыя фактары карэлююцца для правядзення рэакцыі з найбольшай хуткасцю, што павышае выхад сульфатнай кіслаты да 96-98%.

Кругаварот рэчываў, як фізіка-хімічныя працэсы ў прыродзе

Вядомае выслоўе «Рух - гэта жыццё» можна ўжыць і да хімічных элементаў, якія ўступаюць у разнастайныя тыпы ўзаемадзеяння (рэакцыі злучэння, замяшчэння, раскладання, абмену). Малекулы і атамы хімічных элементаў прыбываюць у бесперапынным руху. Як усталявалі навукоўцы, усе вышэйпералічаныя тыпы хімічных рэакцый могуць суправаджацца фізічнымі з'явамі: вылучэннем цяпла ці яго паглынаннем, выпраменьваннем фатонаў святла, змяненнем агрэгатнага стану. Гэтыя працэсы адбываюцца ў кожнай абалонцы Зямлі: літасферы, гідрасферы, атмасферы, біясферы. Найбольш значнымі з іх з'яўляюцца кругаварот такіх рэчываў, як кісларод, вуглякіслы газ і азот. У наступным загалоўку мы разгледзім, як адбываецца цыркуляцыя азоту ў атмасферы, глебе і жывых арганізмах.

Взаимопревращение нитрогена і яго злучэнняў

Добра вядома, што азот з'яўляецца неабходнай складовай часткай бялкоў, а значыць, удзельнічае ў фарміраванні ўсіх без выключэння відаў зямнога жыцця. Нитроген засвойваецца раслінамі і жывёламі ў выглядзе іёнаў: амонія, нитрат- і нитрит- іёна. Расліны ў выніку фотасінтэзу ўтвараюць не толькі глюкозу, але таксама і амінакіслоты, гліцэрына, тлустыя кіслоты. Усе вышэй пералічаныя хімічныя злучэнні з'яўляюцца прадуктамі рэакцый, якія адбываюцца ў цыкле Кальвіна. Выбітны рускі вучоны К. Ціміразеў казаў пра касмічную ролі зялёных раслін, маючы на ўвазе, у тым ліку, і іх здольнасць сінтэзаваць вавёркі.

Траваедныя жывёлы атрымліваюць пептыды з расліннай ежы, а пажадлівыя - з мяса ахвяр. Падчас гніення рэшткаў раслін і жывёл пад уздзеяннем сапротрофных бактэрый глебы адбываюцца складаныя біялагічныя і хімічныя працэсы. У іх выніку азот з арганічных злучэнняў пераходзіць у неарганічную форму (утвараюцца аміяк, свабодны азот, нітраты і нітрыты). Вяртаючыся ў атмасферу і глебу ўсе гэтыя рэчывы зноў засвойваюцца раслінамі. Азот паступае праз вусцейкі скуркі лісця, а растворы азотнай і азоцістай кіслот і іх соляў ўсмоктваюцца каранёвымі валасінкамі каранёў раслін. Цыкл ператварэння азоту замыкаецца, каб паўтарыцца зноў. Сутнасць хімічных працэсаў, якія адбываюцца з злучэннямі азоту ў прыродзе была дэталёва вывучана ў пачатку 20-га стагоддзя расійскім навукоўцам Д.Н Пранішнікава.

парашковая металургія

Сучасныя хімічныя працэсы і тэхналогіі ўносяць адчувальны ўклад у стварэнне матэрыялаў з унікальнымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі. Гэта асабліва важна, перш за ўсё, для прыбораў і абсталявання нафтаперапрацоўчых заводаў, прадпрыемстваў, якія вырабляюць неарганічныя кіслоты, фарбавальнікі, лакі, пластмасы. У іх вытворчасці ўжываюць цеплаабменнікі, кантактныя апараты, калоны сінтэзу, трубаправоды. Паверхню абсталявання датыкаецца з агрэсіўнымі асяроддзямі, якія знаходзяцца пад высокім ціскам. Больш за тое, практычна ўсе працэсы хімічнай вытворчасці праводзяцца пад дзеяннем высокіх тэмператур. Актуальным з'яўляецца атрыманне матэрыялаў з высокімі паказчыкамі тэрма- і кіслотоустойчівості, антыкаразійнымі ўласцівасцямі.

Парашковая металургія ўключае ў сябе працэсы вытворчасці металаўтрымоўвальных парашкоў, спякання і ўвядзення ў склад сучасных сплаваў, якія выкарыстоўваюцца ў рэакцыях з хімічна агрэсіўнымі рэчывамі.

Кампазіты і іх значэнне

Сярод сучасных тэхналогій, найважнейшымі хімічнымі працэсамі з'яўляюцца рэакцыі атрымання кампазіцыйных матэрыялаў. Да іх ставяцца пены, керметы, норпапалсты. Як матрыцу для вытворчасці выкарыстоўваюць металы і іх сплавы, кераміку, пластмасы. У якасці напаўняльнікаў ужываюць сілікатаў кальцыя, белую гліну, ферриды стронцыю і барыю. Усе вышэй пералічаныя рэчывы надаюць кампазіцыйным матэрыялам ўдаратрываласць, цяпло-і зносаўстойлівасць.

Што такое хімічная тэхналогія

Галіна, навукі, якая займаецца вывучэннем сродкаў і метадаў, якія выкарыстоўваюцца ў рэакцыях перапрацоўкі сыравіны: нафты, прыроднага газу, вугалю, мінералаў, назвалі хімічнай тэхналогіяй. Іншымі словамі, гэта навука хімічных працэсах, якія адбываюцца ў выніку дзейнасці чалавека. Ўсю яе тэарэтычную базу складаюць матэматыка, кібернетыка, фізічная хімія, прамысловая эканоміка. Усё роўна, які хімічны працэс задзейнічаны ў тэхналогіі (атрыманне нітратнае кіслаты, разлажэнне вапняка, сінтэз фенолформальдегидных пластмас) - у сучасных умовах ён немагчымы без аўтаматызаваных сістэм кіравання, якія палягчаюць дзейнасць чалавека, якія выключаюць забруджванне навакольнага асяроддзя, і якія забяспечваюць бесперапынную і безадходную тэхналогію хімічнай вытворчасці.

У дадзенай працы мы разгледзелі прыклады хімічных працэсаў, якія праходзяць, як у жывой прыродзе (фотасінтэз, дысіміляцыя, кругазварот азоту), так і ў прамысловасці.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.unansea.com. Theme powered by WordPress.