Koji je kemijski proces? Kemijski proces: suština i uloga u prirodi

Uzajamne preobrazbe spojeva promatranih u živoj prirodi, kao i one koje su rezultat ljudskih aktivnosti, mogu se smatrati kemijskim procesima. Reagensi u njima mogu biti dvije ili više tvari koje su u jednoj ili u različitim agregatnim stanjima. Ovisno o tome razlikuju se homogeni ili heterogeni sustavi. U ovom se radu razmatraju uvjeti izvođenja, obilježja kolegija i uloga kemijskih procesa u prirodi.

Što se podrazumijeva kemijskom reakcijom

Ako je rezultat interakcije od polaznih materijala su podvrgnuti promjenama dijelove molekula i atomskih troškove jezgre su isti, reći o kemijskim reakcijama ili procesa. Proizvodi proizvedeni kao posljedica njihovog protoka, koriste ih čovjek u industriji, poljoprivredi i svakodnevnom životu. Veliki broj interakcija između tvari javlja se iu životu iu neživoj prirodi. Kemijski procesi imaju temeljnu razliku od fizičkih fenomena i svojstava radioaktivnosti. Oni tvore molekule novih tvari, dok fizički procesi ne mijenjaju sastav spojeva, a u nuklearnim reakcijama nastaju atomi novih kemijskih elemenata.

Uvjeti za primjenu procesa u kemiji

Oni mogu biti različite i ovise prvenstveno o prirodi reagensa potrebnih unos energije izvana, kao i stanje agregacije (krute tvari, otopine, plinova) na kojem se odvija proces. Kemijski mehanizam interakcije između dvaju ili više spojeva može se provesti pod djelovanjem katalizatora (npr dušična kiselina), temperatura (proizvodnja amonijaka), svjetlo energije (fotosinteza). Uz sudjelovanje enzima u živoj prirodi, rašireni su procesi kemijske reakcije fermentacije (alkoholnih, mliječnih, kiselih) u prehrambenoj i mikrobiološkoj industriji. Da bi se dobili proizvodi u industriji organske sinteze, jedan od glavnih uvjeta je prisutnost slobodnog radikalskog mehanizma kemijskog procesa. Primjer može biti proizvodnja klornih derivata metana (diklormetan, triklorometan, ugljik tetraklorid, nastao kao posljedica lančane reakcije.

Homogena kataliza

To su posebne vrste kontakta između dvije ili više tvari. Suština kemijskih procesa koji se javljaju u homogenoj fazi (npr plin - plin) uključuje reakcije ubrzivača, su za provođenje reakcija u cijelom smjesama volumen. Ako je katalizator u istom agregatnom stanju kao i reagensi, tvori mobilni intermedijerni kompleksi sa polaznim spojevima.

Homogena kataliza je glavni kemijski proces, na primjer, u preradi nafte, proizvodnji benzina, benzina, plinskog ulja i drugih goriva. Koristi tehnologije poput reformiranja, izomerizacije, katalitičkog pucanja.

Heterogena kataliza

U slučaju heterogene katalize, kontakt reagirajućih tvari javlja najčešće na čvrstu površinu samog katalizatora. Obrađuje tzv. Aktivne centre. To su područja u kojima interakcija spojeva s reagiranjem odvija vrlo brzo, brzina reakcije je visoka. Oni su specifični za vrste i igraju važnu ulogu i ako se u živim stanicama pojavljuju kemijski procesi. Zatim razgovarajte o metabolizmu - metaboličkim reakcijama. Primjer heterogene katalize je industrijska proizvodnja sulfatne kiseline. U uređaju za kontakt, plinovita smjesa sumpornog dioksida i kisika se zagrijava i propušta kroz rešetke za rešetke napunjene raspršenim vanadijevim oksidnim prahom ili VOSO vanadil sulfatom₄. Dobiveni produkt je sumporni trioksid, tada se apsorbira koncentriranom sumpornom kiselinom. Stvara se tekućina, nazvana oleum. Može se razrijediti vodom kako bi se dobila željena koncentracija sulfatne kiseline.

Značajke termokemijskih reakcija

Izolacija ili apsorpcija energije u obliku topline je od velike praktične važnosti. Dovoljno je podsjetiti na reakciju gorenja goriva: prirodni plin, ugljen, treset. Oni su fizikalno-kemijski procesi, čija je važna značajka toplina izgaranja. Termalne reakcije su raširene kako u organskom svijetu tako iu neživoj prirodi. Na primjer, u procesu probave proteini, lipidi i ugljikohidrati se cijepaju pod djelovanjem biološki aktivnih tvari - enzima.

Otpuštena energija akumulirana je u obliku makroergijskih veza ATP molekula. Reakcije disimilacije popraćene su otpuštanjem energije, dio koji se raspršuje kao toplina. Kao rezultat probave, svaki gram proteina daje 17, 2 kJ energije, škrob - 17, 2 kJ, mast - 38,9 kJ. Kemijski procesi koji nastaju s otpuštanjem energije nazivaju se egzotermni, a apsorpcijom - endotermnom. U industriji organske sinteze i ostalih tehnologija izračunavaju se toplinski učinci termokemijskih reakcija. To je važno, na primjer, točno izračunati količinu energije koja se koristi za zagrijavanje reaktora za sintezu i stupce u kojima reakcije se odvijaju u pratnji apsorpciju topline.

Kinetika i njegova uloga u teoriji kemijskih procesa

Izračun brzine reagiranja čestica (molekula, iona) je najvažniji zadatak koji se suočava s industrijom. Njegovo rješenje pruža ekonomske prednosti i profitabilnost tehnoloških ciklusa u kemijskoj proizvodnji. Povećati brzinu navedene reakcije kao što je sinteza amonijaka presudne su varijacije tlaka u plinskoj mješavini od dušika i vodika od 30 MPa, te sprečavanje oštar porast temperature (optimalna temperatura je 450- 550 ° C).

Kemijski procesi koji se koriste u proizvodnji sulfatne kiseline, naime: spaljivanje pirita, oksidacija sumpornog dioksida, apsorpcija sumporovog trioksida oleumom provodi se pod različitim uvjetima. Za to se koriste piritna peć i kontaktni uređaji. Oni uzimaju u obzir koncentracije reaktanata, temperaturu i tlak. Svi ovi čimbenici koreliraju s reakcijom najbrže, što povećava prinos sulfatne kiseline na 96-98%.

Ciklus tvari, kao fizikalno-kemijski procesi u prirodi

Poznata tvrdnja "Pokret je život" također se može primijeniti na kemijske elemente koji ulaze u različite vrste interakcija (reakcije spoja, supstitucije, razgradnje, razmjene). Molekule i atomi kemijskih elemenata dolaze u kontinuirano kretanje. Kao što su znanstvenici utvrdili, sve gore navedeno vrste kemijskih reakcija mogu biti praćeni fizičkim pojavama: oslobađanje topline ili njezina apsorpcija, emisija fotona svjetlosti, promjena u agregatnom stanju. Ti se procesi događaju u svakoj ljusci Zemlje: litosferi, hidrosferi, atmosferi, biosferi. Najznačajniji od ovih su ciklusi tvari kao što su kisik, ugljični dioksid i dušik. U sljedećem ćemo poglavlju pogledati kako se dušik cirkulira u atmosferi, tlu i živim organizmima.

Interkonverzija dušika i njenih spojeva

Dobro je poznato da je dušik neophodan sastavni dio proteina i stoga sudjeluje u formiranju svih vrsta zemaljskog života bez izuzetka. Dušik je asimiliran biljkama i životinjama u obliku iona: amonij, nitrat i nitriti ioni. Biljke kao rezultat fotosinteze ne tvore samo glukozu, nego i aminokiseline, glicerin, masne kiseline. Svi gore navedeni kemijski spojevi su proizvodi reakcija koje se javljaju u Calvinovom ciklusu. Istaknuti ruski znanstvenik K. Timiryazev, govorio je o kozmičke uloge zelene biljke, imajući u vidu, posebno, a njihova sposobnost da sintetizira proteine.

Herbivores primaju peptide iz biljne hrane i mesojeda - od mesa žrtava. Tijekom propadanja biljnih i životinjskih ostataka pod utjecajem saprotrofnih bakterija tla pojavljuju se kompleksni biološki i kemijski procesi. Kao rezultat, dušik iz organskih spojeva prelazi u anorganski oblik (amonijak, slobodni dušik, nitrati i nitriti se formiraju). Vraćajući se u atmosferu i tlo, sve ove supstance ponovno se asimiliraju biljkama. Dušik ulazi kroz stomata kože lišća, i otopine dušika i dušična kiselina i njihove soli se apsorbiraju korijena dlake biljnih korijena. Ciklus pretvorbe dušika zatvara ponavljanje. Bit kemijskih procesa koji se javljaju s dušičnih spojeva u prirodi je detaljno proučavao početkom 20. stoljeća ruski znanstvenik DN Pryanishnikov.

Metalurgija praha

Suvremeni kemijski procesi i tehnologije daju opipljiv doprinos stvaranju materijala s jedinstvenim fizikalnim i kemijskim svojstvima. To je osobito važno prije svega za instrumente i opremu rafinerija nafte, poduzeća koja proizvode anorganske kiseline, boje, lakove, plastiku. U svojim proizvodnim izmjenjivačima topline, kontaktnim aparatima, sinteznim stupovima, koriste se cjevovodi. Površina opreme je u kontaktu s agresivnim medijima koji su pod visokim pritiskom. Štoviše, gotovo svi procesi kemijske proizvodnje provode se pod utjecajem visokih temperatura. Važna je proizvodnja materijala s visokom razinom otpornosti na toplinu i kiselinu, anti-korozijska svojstva.

Metalurgija u prahu uključuje postupke proizvodnje prašaka koji sadrže metal, sinteriranje i uvođenje u sastav suvremenih legura koje se koriste u reakcijama sa kemijski agresivnim tvarima.

Kompoziti i njihovo značenje

Među suvremenim tehnologijama najvažniji kemijski procesi su reakcije dobivanja kompozitnih materijala. To uključuje pjene, kermete, niti papale. Kao matrica za proizvodnju koriste se metali i njihove legure, keramika, plastika. Kao punila, koriste se kalcijev silikat, bijela glina, stroncij ferrium i barij. Sve gore navedene tvari daju kompozitnim materijalima otpornost na udar, toplinu i otpornost na trošenje.

Što je kemijska tehnologija?

Industrija, znanost koja se bavi proučavanjem sredstva i metode koje se koriste u reakcijama prerade sirovina: ulje, prirodni plin, ugljen, minerale, pod nazivom kemijske tehnologije. Drugim riječima, to je znanost kemijskih procesa koji se javljaju kao posljedica ljudske aktivnosti. Cijela teorijska baza je matematika, kibernetika, fizikalna kemija, industrijska ekonomija. Bez obzira što je kemijski proces koji su uključeni u tehnologiji (prima nitrat kiselo raspadanje vapnenca, sinteza fenola i formaldehida plastike) - pod sadašnjim uvjetima to je nemoguće bez automatiziranih sustava kontrole kako bi se olakšao ljudsku djelatnost, bez zagađenja okoliša, a kako bi se osiguralo kontinuitet i tehnologija bez otpadaka kemijska proizvodnja.

U ovom smo radu razmotrili primjere kemijskih procesa koji se javljaju, kako u živoj prirodi (fotosinteza, disimilacija, dušikovog ciklusa), tako iu industriji.