Ömsesidiga omvandlingar av föreningar som observerats i vilda djur, såväl som som sker som ett resultat av mänsklig aktivitet, kan betraktas som kemiska processer. Reagenser i dem kan vara antingen två eller flera ämnen som är i samma eller i olika aggregationstillstånd. Beroende på detta särskiljs homogena eller heterogena system. Förutsättningarna för att genomföra, kursens egenskaper och kemiska processers roll i naturen kommer att behandlas i denna uppsats.
Vad menas med en kemisk reaktion
Om, som ett resultat av växelverkan mellan de initiala ämnena, de beståndsdelar av deras molekyler genomgår förändringar, och laddningarna av atomkärnorna förblir desamma, talar de om kemiska reaktioner eller processer. De produkter som bildas som ett resultat av deras flöde används av människan inom industri, jordbruk och vardagsliv. Stort antal interaktionermellan ämnen förekommer, både i levande och livlös natur. Kemiska processer har en fundamental skillnad från radioaktivitetens fysikaliska fenomen och egenskaper. Molekyler av nya ämnen bildas i dem, medan fysikaliska processer inte ändrar sammansättningen av föreningar, och atomer av nya kemiska grundämnen uppstår i kärnreaktioner.
Villkor för implementering av processer inom kemi
De kan vara olika och beror i första hand på reagensens natur, behovet av ett inflöde av energi utifrån, såväl som det aggregationstillstånd (fasta ämnen, lösningar, gaser) i vilket processen sker. Den kemiska mekanismen för interaktion mellan två eller flera föreningar kan utföras under inverkan av katalysatorer (till exempel produktion av salpetersyra), temperatur (att erhålla ammoniak), ljusenergi (fotosyntes). Med deltagande av enzymer i den levande naturen är processerna för den kemiska reaktionen av jäsning (alkohol, mjölksyra, smörsyra), som används i livsmedels- och mikrobiologiska industrier, utbredda. För att erhålla produkter i den organiska syntesindustrin är ett av huvudvillkoren närvaron av en friradikalmekanism för den kemiska processen. Ett exempel skulle vara produktionen av klorderivat av metan (diklormetan, triklormetan, koltetraklorid, som härrör från kedjereaktioner.
homogen katalys
De är speciella typer av kontakt mellan två eller flera ämnen. Kärnan i kemiska processer som sker i en homogen fas (till exempel gas - gas) med deltagande av acceleratorerreaktioner, består i att utföra reaktioner i hela volymen av blandningar. Om katalysatorn är i samma aggregationstillstånd som reaktanterna, bildar den mobila intermediära komplex med utgångsföreningarna.
Homogen katalys är en grundläggande kemisk process som används vid till exempel oljeraffinering, bensin, nafta, dieselolja och andra bränslen. Den använder teknologier som reformering, isomerisering, katalytisk krackning.
Heterogen katalys
I fallet med heterogen katalys sker kontakten av reaktanterna, oftast, på den fasta ytan av själva katalysatorn. Så kallade aktiva centra bildas på den. Dessa är områden där interaktionen mellan de reagerande föreningarna fortskrider mycket snabbt, det vill säga reaktionshastigheten är hög. De är artspecifika och spelar en viktig roll även om kemiska processer sker i levande celler. Sedan pratar man om ämnesomsättning – metabola reaktioner. Ett exempel på heterogen katalys är industriell produktion av sulfatsyra. I kontaktapparaten upphettas en gasformig blandning av svaveldioxid och syre och passerar genom gallerhyllor fyllda med dispergerat pulver av vanadinoxid eller vanadylsulfat VOSO4. Den resulterande produkten, svaveltrioxid, absorberas sedan av koncentrerad svavelsyra. En vätska som kallas oleum bildas. Den kan spädas med vatten för att erhålla önskad koncentration av sulfatsyra.
Termokemiska reaktioners egenskaper
Frigörandet eller absorptionen av energi i form av värme är av stor praktisk betydelse. Det räcker med att påminna om bränslets förbränningsreaktioner: naturgas, kol, torv. De är fysikaliska och kemiska processer, en viktig egenskap hos dem är förbränningsvärmen. Termiska reaktioner är utbredda både i den organiska världen och i den livlösa naturen. Till exempel, i matsmältningsprocessen bryts proteiner, lipider och kolhydrater ner under verkan av biologiskt aktiva ämnen - enzymer.
Den frigjorda energin ackumuleras i form av makroerga bindningar av ATP-molekyler. Dissimileringsreaktioner åtföljs av frigöring av energi, varav en del försvinner i form av värme. Som ett resultat av matsmältningen ger varje gram protein 17,2 kJ energi, stärkelse - 17,2 kJ, fett - 38,9 kJ. Kemiska processer som frigör energi kallas exotermiska och de som absorberar den kallas endotermiska. I den organiska syntesindustrin och andra teknologier beräknas de termiska effekterna av termokemiska reaktioner. Det är viktigt att veta detta, till exempel för korrekt beräkning av mängden energi som används för att värma reaktorerna och synteskolonnerna där reaktioner äger rum, åtföljd av absorption av värme.
Kinetik och dess roll i teorin om kemiska processer
Att beräkna hastigheten för reagerande partiklar (molekyler, joner) är den viktigaste uppgiften som industrin står inför. Dess lösning säkerställer den ekonomiska effekten och lönsamheten av tekniska cykler i kemisk produktion. För ökninghastigheten för en sådan reaktion, såsom syntesen av ammoniak, de avgörande faktorerna kommer att vara en förändring av trycket i en gasblandning av kväve och väte upp till 30 MPa, samt förhindrande av en kraftig temperaturökning (temperaturen är 450-550 °C är optim alt).
Kemiska processer som används vid framställning av sulfatsyra, nämligen: pyritbränning, svaveldioxidoxidation, absorption av svaveltrioxid av oleum, utförs under olika förhållanden. För detta används en pyritugn och kontaktanordningar. De tar hänsyn till koncentrationen av reaktanter, temperatur och tryck. Alla dessa faktorer korrelerar för att utföra reaktionen med högsta hastighet, vilket ökar utbytet av sulfatsyra till 96-98%.
Cirkel av ämnen som fysikaliska och kemiska processer i naturen
Det välkända talesättet "Rörelse är liv" kan också appliceras på kemiska element som ingår i olika typer av interaktion (reaktioner av kombination, substitution, sönderdelning, utbyte). Molekyler och atomer av kemiska grundämnen är i konstant rörelse. Som forskare har fastställt kan alla ovanstående typer av kemiska reaktioner åtföljas av fysikaliska fenomen: frigöring av värme eller dess absorption, emission av ljusfotoner, en förändring i aggregationstillståndet. Dessa processer förekommer i varje skal på jorden: litosfären, hydrosfären, atmosfären, biosfären. De viktigaste av dessa är kretsloppen av ämnen som syre, koldioxid och kväve. I nästa rubrik tittar vi på hur kväve cirkulerar i atmosfären, marken ochlevande organismer.
Interomvandling av kväve och dess föreningar
Det är välkänt att kväve är en nödvändig komponent i proteiner, vilket betyder att det är involverat i bildandet av alla typer av jordeliv utan undantag. Kväve tas upp av växter och djur i form av joner: ammonium-, nitrat- och nitritjoner. Som ett resultat av fotosyntes bildar växter inte bara glukos, utan också aminosyror, glycerol och fettsyror. Alla ovanstående kemiska föreningar är produkter av reaktioner som sker i Calvin-cykeln. Den enastående ryske vetenskapsmannen K. Timiryazev talade om gröna växters kosmiska roll och hänvisade bland annat till deras förmåga att syntetisera proteiner.
Gräsätare får sina peptider från växtföda, medan köttätare får sina peptider från bytesdjur. Under förfallet av växt- och djurrester under påverkan av saprotrofa jordbakterier uppstår komplexa biologiska och kemiska processer. Som ett resultat övergår kväve från organiska föreningar till en oorganisk form (ammoniak, fritt kväve, nitrater och nitriter bildas). Återvänder till atmosfären och jorden, alla dessa ämnen absorberas igen av växter. Kväve kommer in genom stomata på bladens hud, och lösningar av salpetersyra och salpetersyror och deras s alter absorberas av rothåren på växtrötterna. Cykeln av kväveomvandling avslutas för att upprepas igen. Kärnan i kemiska processer som sker med kväveföreningar i naturen studerades i detalj i början av 1900-talet av den ryske vetenskapsmannen D. N. Pryanishnikov.
Pulvermetallurgi
Moderne kemiska processer och teknologier ger ett betydande bidrag till skapandet av material med unika fysikaliska och kemiska egenskaper. Detta är särskilt viktigt, först och främst, för instrument och utrustning för oljeraffinaderier, företag som producerar oorganiska syror, färgämnen, fernissor och plaster. I deras produktion används värmeväxlare, kontaktanordningar, synteskolonner, rörledningar. Utrustningens yta är i kontakt med aggressiva medier under högt tryck. Dessutom utförs nästan alla kemiska produktionsprocesser vid höga temperaturer. Relevant är framställning av material med hög grad av termisk och syrabeständighet, anti-korrosionsegenskaper.
Pulvermetallurgi inkluderar tillverkning av metallh altiga pulver, sintring och inkorporering i moderna legeringar som används i reaktioner med kemiskt aggressiva ämnen.
Kompositer och deras betydelse
Bland modern teknik är de viktigaste kemiska processerna reaktionerna för att erhålla kompositmaterial. Dessa inkluderar skum, cermets, norpapalster. Som matris för produktion används metaller och deras legeringar, keramik och plast. Kalciumsilikat, vit lera, strontium och bariumferrider används som fyllmedel. Alla ovanstående ämnen ger kompositmaterial slagtålighet, värme- och slitstyrka.
Vad är kemiteknik
Vetenskapsgrenen som studerar de medel och metoder som används för att bearbeta råvaror: olja, naturgas, kol, mineraler, kallades kemisk teknik. Med andra ord är det vetenskapen om kemiska processer som uppstår som ett resultat av mänsklig aktivitet. Hela dess teoretiska bas består av matematik, cybernetik, fysikalisk kemi och industriell ekonomi. Det spelar ingen roll vilken kemisk process som är involverad i tekniken (att erhålla nitratsyra, sönderdelning av kalksten, syntes av fenol-formaldehydplaster) - i moderna förhållanden är det omöjligt utan automatiserade kontrollsystem som underlättar mänskliga aktiviteter, eliminerar miljöföroreningar och säkerställer kontinuerlig och avfallsfri kemisk produktionsteknik.
I den här artikeln tog vi upp exempel på kemiska processer som förekommer både i vilda djur (fotosyntes, dissimilering, kvävekretslopp) och i industrin.
