Gjensidige transformasjoner av forbindelser observert i dyrelivet, så vel som som skjer som et resultat av menneskelig aktivitet, kan betraktes som kjemiske prosesser. Reagenser i dem kan enten være to eller flere stoffer som er i samme eller i forskjellige aggregeringstilstander. Avhengig av dette skilles homogene eller heterogene systemer. Betingelsene for gjennomføring, egenskapene til kurset og rollen til kjemiske prosesser i naturen vil bli vurdert i denne artikkelen.
Hva menes med en kjemisk reaksjon
Hvis, som et resultat av vekselvirkningen mellom de opprinnelige stoffene, de bestanddeler av molekylene deres gjennomgår endringer, og ladningene til atomkjernene forblir de samme, snakker de om kjemiske reaksjoner eller prosesser. Produktene som dannes som et resultat av deres flyt, brukes av mennesker i industri, landbruk og hverdagsliv. Et stort antall interaksjonermellom stoffer forekommer, både i levende og livløs natur. Kjemiske prosesser har en grunnleggende forskjell fra de fysiske fenomenene og egenskapene til radioaktivitet. Molekyler av nye stoffer dannes i dem, mens fysiske prosesser ikke endrer sammensetningen av forbindelser, og atomer av nye kjemiske grunnstoffer oppstår i kjernereaksjoner.
Vilkår for implementering av prosesser i kjemi
De kan være forskjellige og avhenger først og fremst av reagensenes beskaffenhet, behovet for en tilstrømning av energi utenfra, samt aggregeringstilstanden (faste stoffer, løsninger, gasser) der prosessen foregår. Den kjemiske mekanismen for interaksjon mellom to eller flere forbindelser kan utføres under påvirkning av katalysatorer (for eksempel produksjon av salpetersyre), temperatur (oppnå ammoniakk), lysenergi (fotosyntese). Med deltakelse av enzymer i levende natur, er prosessene for den kjemiske reaksjonen av gjæring (alkohol, melkesyre, smørsyre), brukt i mat- og mikrobiologiske industrier, utbredt. For å oppnå produkter i den organiske synteseindustrien er en av hovedbetingelsene tilstedeværelsen av en friradikalmekanisme i den kjemiske prosessen. Et eksempel kan være produksjon av klorderivater av metan (diklormetan, triklormetan, karbontetraklorid, et resultat av kjedereaksjoner.
homogen katalyse
De er spesielle typer kontakt mellom to eller flere stoffer. Essensen av kjemiske prosesser som skjer i en homogen fase (for eksempel gass - gass) med deltakelse av akseleratorerreaksjoner, består i å utføre reaksjoner i hele volumet av blandinger. Hvis katalysatoren er i samme aggregeringstilstand som reaktantene, danner den mobile mellomkomplekser med utgangsforbindelsene.
Homogen katalyse er en grunnleggende kjemisk prosess som brukes i for eksempel oljeraffinering, bensin, nafta, gassolje og annet drivstoff. Den bruker teknologier som reformering, isomerisering, katalytisk cracking.
Heterogen katalyse
Ved heterogen katalyse skjer kontakten av reaktantene oftest på den faste overflaten av selve katalysatoren. Det dannes såk alte aktive sentre på den. Dette er områder hvor interaksjonen mellom de reagerende forbindelsene går veldig raskt, det vil si at reaksjonshastigheten er høy. De er artsspesifikke og spiller en viktig rolle også hvis kjemiske prosesser skjer i levende celler. Da snakker de om metabolisme – metabolske reaksjoner. Et eksempel på heterogen katalyse er industriell produksjon av sulfatsyre. I kontaktapparatet oppvarmes en gassformig blanding av svoveldioksid og oksygen og føres gjennom gitterhyller fylt med dispergert pulver av vanadiumoksid eller vanadylsulfat VOSO4. Det resulterende produktet, svoveltrioksid, absorberes deretter av konsentrert svovelsyre. Det dannes en væske k alt oleum. Den kan fortynnes med vann for å oppnå ønsket konsentrasjon av sulfatsyre.
Funksjoner ved termokjemiske reaksjoner
Frigjøring eller absorpsjon av energi i form av varme er av stor praktisk betydning. Det er nok å huske forbrenningsreaksjonene til drivstoff: naturgass, kull, torv. De er fysiske og kjemiske prosesser, en viktig egenskap er forbrenningsvarmen. Termiske reaksjoner er utbredt både i den organiske verden og i den livløse naturen. For eksempel, i prosessen med fordøyelsen, brytes proteiner, lipider og karbohydrater ned under påvirkning av biologisk aktive stoffer - enzymer.
Den frigjorte energien akkumuleres i form av makroerge bindinger av ATP-molekyler. Dissimileringsreaksjoner er ledsaget av frigjøring av energi, hvorav en del spres i form av varme. Som et resultat av fordøyelsen gir hvert gram protein 17,2 kJ energi, stivelse - 17,2 kJ, fett - 38,9 kJ. Kjemiske prosesser som frigjør energi kalles eksoterme, og de som absorberer den kalles endoterme. I den organiske synteseindustrien og andre teknologier beregnes de termiske effektene av termokjemiske reaksjoner. Det er viktig å vite for eksempel for riktig beregning av energimengden som brukes til å varme opp reaktorene og syntesesøylene der reaksjoner finner sted, ledsaget av absorpsjon av varme.
Kinetics og dens rolle i teorien om kjemiske prosesser
Beregning av hastigheten på reagerende partikler (molekyler, ioner) er den viktigste oppgaven industrien står overfor. Løsningen sikrer økonomisk effekt og lønnsomhet av teknologiske sykluser i kjemisk produksjon. For økninghastigheten på en slik reaksjon, slik som syntesen av ammoniakk, de avgjørende faktorene vil være en endring i trykk i en gassblanding av nitrogen og hydrogen opp til 30 MPa, samt forebygging av en kraftig temperaturøkning (temperaturen er 450-550 °C er optim alt).
Kjemiske prosesser som brukes i produksjonen av sulfatsyre, nemlig: forbrenning av pyritt, svoveldioksidoksidasjon, absorpsjon av svoveltrioksid av oleum, utføres under forskjellige forhold. For dette brukes en pyrittovn og kontaktanordninger. De tar hensyn til konsentrasjonen av reaktanter, temperatur og trykk. Alle disse faktorene korrelerer for å utføre reaksjonen med den høyeste hastigheten, noe som øker utbyttet av sulfatsyre til 96-98%.
Syklus av stoffer som fysiske og kjemiske prosesser i naturen
Det velkjente ordtaket "Bevegelse er liv" kan også brukes på kjemiske elementer som inngår i ulike typer interaksjoner (kombinasjonsreaksjoner, substitusjon, dekomponering, utveksling). Molekyler og atomer av kjemiske elementer er i konstant bevegelse. Som forskere har fastslått, kan alle de ovennevnte typene kjemiske reaksjoner ledsages av fysiske fenomener: frigjøring av varme eller absorpsjon, utslipp av lysfotoner, en endring i aggregeringstilstanden. Disse prosessene skjer i hvert jordskall: litosfæren, hydrosfæren, atmosfæren, biosfæren. Den mest betydningsfulle av disse er syklusene til stoffer som oksygen, karbondioksid og nitrogen. I neste overskrift ser vi på hvordan nitrogen sirkulerer i atmosfæren, jord, oglevende organismer.
Interkonvertering av nitrogen og dets forbindelser
Det er velkjent at nitrogen er en nødvendig komponent i proteiner, noe som betyr at det er involvert i dannelsen av alle typer jordisk liv uten unntak. Nitrogen absorberes av planter og dyr i form av ioner: ammonium-, nitrat- og nitrittioner. Som et resultat av fotosyntesen danner planter ikke bare glukose, men også aminosyrer, glyserol og fettsyrer. Alle de ovennevnte kjemiske forbindelsene er produkter av reaksjoner som skjer i Calvin-syklusen. Den fremragende russiske vitenskapsmannen K. Timiryazev snakket om den kosmiske rollen til grønne planter, og refererte blant annet til deres evne til å syntetisere proteiner.
Herbivorer får peptidene sine fra plantemat, mens rovdyr får peptidene sine fra byttedyrkjøtt. Under forfallet av plante- og dyrerester under påvirkning av saprotrofe jordbakterier oppstår komplekse biologiske og kjemiske prosesser. Som et resultat går nitrogen fra organiske forbindelser over i en uorganisk form (ammoniakk, fritt nitrogen, nitrater og nitritter dannes). Når de vender tilbake til atmosfæren og jorda, blir alle disse stoffene igjen absorbert av planter. Nitrogen kommer inn gjennom stomata i huden på bladene, og løsninger av salpetersyre og salpetersyre og deres s alter absorberes av rothårene til plantenes røtter. Syklusen med nitrogentransformasjon avsluttes for å gjenta seg igjen. Essensen av kjemiske prosesser som skjer med nitrogenforbindelser i naturen ble studert i detalj på begynnelsen av 1900-tallet av den russiske vitenskapsmannen D. N. Pryanishnikov.
Powder Metallurgy
Moderne kjemiske prosesser og teknologier gir et betydelig bidrag til å skape materialer med unike fysiske og kjemiske egenskaper. Dette er spesielt viktig, først av alt, for instrumenter og utstyr til oljeraffinerier, bedrifter som produserer uorganiske syrer, fargestoffer, lakk og plast. I produksjonen deres brukes varmevekslere, kontaktenheter, syntesekolonner, rørledninger. Overflaten på utstyret er i kontakt med aggressive medier under høyt trykk. Dessuten utføres nesten alle kjemiske produksjonsprosesser ved høye temperaturer. Relevant er produksjon av materialer med høy grad av termisk og syrebestandighet, anti-korrosjonsegenskaper.
Pulvermetallurgi inkluderer produksjon av metallholdige pulvere, sintring og inkorporering i moderne legeringer brukt i reaksjoner med kjemisk aggressive stoffer.
Kompositter og deres betydning
Blant moderne teknologier er de viktigste kjemiske prosessene reaksjonene for å oppnå komposittmaterialer. Disse inkluderer skum, cermets, norpapalster. Som en matrise for produksjon brukes metaller og deres legeringer, keramikk og plast. Kalsiumsilikat, hvit leire, strontium og bariumferrider brukes som fyllstoffer. Alle de ovennevnte stoffene gir komposittmaterialer slagfasthet, varme- og slitestyrke.
Hva er kjemiteknikk
Vitenskapsgrenen som studerer virkemidlene og metodene som brukes i reaksjonene ved prosessering av råvarer: olje, naturgass, kull, mineraler, ble k alt kjemisk teknologi. Med andre ord er det vitenskapen om kjemiske prosesser som oppstår som et resultat av menneskelig aktivitet. Hele dens teoretiske base består av matematikk, kybernetikk, fysisk kjemi og industriell økonomi. Det spiller ingen rolle hvilken kjemisk prosess som er involvert i teknologien (innhenting av nitratsyre, dekomponering av kalkstein, syntese av fenol-formaldehydplast) - under moderne forhold er det umulig uten automatiserte kontrollsystemer som letter menneskelige aktiviteter, eliminerer miljøforurensning og sikrer kontinuerlig og avfallsfri kjemisk produksjonsteknologi.
I denne artikkelen tok vi for oss eksempler på kjemiske prosesser som forekommer både i dyrelivet (fotosyntese, dissimilering, nitrogensyklus) og i industrien.
