Yovvoyi tabiatda kuzatilgan, shuningdek, inson faoliyati natijasida yuzaga keladigan birikmalarning o'zaro o'zgarishini kimyoviy jarayonlar deb hisoblash mumkin. Ulardagi reagentlar bir xil yoki turli agregat holatida bo'lgan ikki yoki undan ortiq moddalar bo'lishi mumkin. Bunga qarab bir jinsli yoki geterogen tizimlar farqlanadi. Ushbu maqolada kimyoviy jarayonlarni o'tkazish shartlari, kurs xususiyatlari va tabiatdagi roli ko'rib chiqiladi.
Kimyoviy reaksiya deganda nima tushuniladi
Agar boshlang'ich moddalarning o'zaro ta'siri natijasida ularning molekulalarining tarkibiy qismlari o'zgarsa va atomlar yadrolarining zaryadlari bir xil bo'lib qolsa, ular kimyoviy reaktsiyalar yoki jarayonlar haqida gapiradi. Ularning oqimi natijasida hosil bo'lgan mahsulotlar inson tomonidan sanoatda, qishloq xo'jaligida va kundalik hayotda qo'llaniladi. O'zaro ta'sirlarning katta sonimoddalar o'rtasida tirik va jonsiz tabiatda sodir bo'ladi. Kimyoviy jarayonlar radioaktivlikning fizik hodisalari va xossalaridan tubdan farq qiladi. Ularda yangi moddalar molekulalari hosil bo'ladi, fizik jarayonlar birikmalar tarkibini o'zgartirmaydi va yadro reaktsiyalarida yangi kimyoviy elementlarning atomlari paydo bo'ladi.
Kimyoda jarayonlarni amalga oshirish shartlari
Ular har xil boʻlishi mumkin va birinchi navbatda reaktivlarning tabiatiga, tashqaridan energiya oqimiga boʻlgan ehtiyojga, shuningdek jarayon sodir boʻladigan agregatsiya holatiga (qattiq moddalar, eritmalar, gazlar) bogʻliq boʻlishi mumkin. Ikki yoki undan ortiq birikmalar orasidagi oʻzaro taʼsirning kimyoviy mexanizmi katalizatorlar taʼsirida (masalan, nitrat kislota ishlab chiqarish), harorat (ammiak olish), yorugʻlik energiyasi (fotosintez) taʼsirida amalga oshirilishi mumkin. Fermentlar ishtirokida tirik tabiatda oziq-ovqat va mikrobiologiya sanoatida ishlatiladigan fermentatsiyaning kimyoviy reaktsiyasi (spirt, sut kislotasi, butirik) jarayonlari keng tarqalgan. Organik sintez sanoatida mahsulot olish uchun kimyoviy jarayonning erkin radikal mexanizmining mavjudligi asosiy shartlardan biridir. Misol tariqasida metanning xlor hosilalari (dixlorometan, triklorometan, uglerod tetraxlorid, zanjirli reaksiyalar natijasida hosil bo'ladi.)
Bir jinsli kataliz
Ular ikki yoki undan ortiq moddalar oʻrtasidagi aloqaning maxsus turlari. Tezlatgichlar ishtirokida bir hil fazada (masalan, gaz - gaz) sodir bo'ladigan kimyoviy jarayonlarning mohiyati.reaktsiyalar, aralashmalarning butun hajmida reaktsiyalarni amalga oshirishdan iborat. Agar katalizator reaktivlar bilan bir xil agregatsiya holatida bo'lsa, u boshlang'ich birikmalar bilan harakatlanuvchi oraliq komplekslarni hosil qiladi.
Gomogen kataliz - bu, masalan, neftni qayta ishlash, benzin, nafta, gazoyl va boshqa yoqilg'ida ishlatiladigan asosiy kimyoviy jarayon. U reforming, izomerizatsiya, katalitik kreking kabi texnologiyalardan foydalanadi.
Heterojen kataliz
Geterogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi moddalarning aloqasi ko'pincha katalizatorning qattiq yuzasida sodir bo'ladi. Unda faol markazlar tashkil etilgan. Bular reaksiyaga kirishuvchi birikmalarning oʻzaro taʼsiri juda tez kechadigan, yaʼni reaksiya tezligi yuqori boʻlgan sohalardir. Ular turlarga xos bo'lib, tirik hujayralarda kimyoviy jarayonlar sodir bo'lganda ham muhim rol o'ynaydi. Keyin ular metabolizm - metabolik reaktsiyalar haqida gapirishadi. Geterogen katalizga misol qilib sulfat kislotaning sanoat ishlab chiqarilishini keltirish mumkin. Aloqa apparatida oltingugurt dioksidi va kislorodning gazsimon aralashmasi isitiladi va vanadiy oksidi yoki vanadil sulfat VOSO4 dispers kukunlari bilan to'ldirilgan panjara tokchalaridan o'tkaziladi. Olingan mahsulot, oltingugurt trioksidi, keyin konsentrlangan sulfat kislota tomonidan so'riladi. Oleum deb ataladigan suyuqlik hosil bo'ladi. Sulfat kislotasining kerakli konsentratsiyasini olish uchun uni suv bilan suyultirish mumkin.
Termokimyoviy reaksiyalarning xususiyatlari
Energiyaning issiqlik shaklida ajralib chiqishi yoki yutilishi katta amaliy ahamiyatga ega. Yoqilg'ining yonish reaktsiyalarini esga olish kifoya: tabiiy gaz, ko'mir, torf. Ular fizik va kimyoviy jarayonlar bo'lib, ularning muhim xarakteristikasi yonish issiqligidir. Issiqlik reaktsiyalari organik dunyoda ham, jonsiz tabiatda ham keng tarqalgan. Masalan, hazm qilish jarayonida oqsillar, lipidlar va uglevodlar biologik faol moddalar - fermentlar ta'sirida parchalanadi.
Bo'shatilgan energiya ATP molekulalarining makroergik bog'lari shaklida to'planadi. Dissimilyatsiya reaktsiyalari energiyaning chiqishi bilan birga keladi, uning bir qismi issiqlik shaklida tarqaladi. Ovqat hazm qilish natijasida har bir gramm oqsil 17,2 kJ, kraxmal 17,2 kJ, yog '38,9 kJ energiya beradi. Energiyani chiqaradigan kimyoviy jarayonlar ekzotermik, yutadiganlar esa endotermik deb ataladi. Organik sintez sanoatida va boshqa texnologiyalarda termokimyoviy reaksiyalarning issiqlik effektlari hisoblab chiqiladi. Buni bilish, masalan, issiqlik yutilishi bilan birga reaktsiyalar sodir bo'ladigan reaktorlar va sintez ustunlarini isitish uchun sarflanadigan energiya miqdorini to'g'ri hisoblash uchun muhimdir.
Kinetika va uning kimyoviy jarayonlar nazariyasidagi roli
Reaksiyaga kirishuvchi zarralar (molekulalar, ionlar) tezligini hisoblash sanoat oldida turgan eng muhim vazifadir. Uning yechimi kimyoviy ishlab chiqarishda texnologik sikllarning iqtisodiy samarasi va rentabelligini ta'minlaydi. Ko'paytirish uchunammiak sintezi kabi reaksiya tezligi, hal qiluvchi omillar azot va vodorod gaz aralashmasidagi bosimning 30 MPa gacha o'zgarishi, shuningdek, haroratning keskin ko'tarilishining oldini olish (harorat) 450-550 °C optimal hisoblanadi).
Sulfat kislota ishlab chiqarishda ishlatiladigan kimyoviy jarayonlar, ya'ni: piritlarni yoqish, oltingugurt dioksidini oksidlash, oltingugurt trioksidining oleum tomonidan singishi, turli sharoitlarda amalga oshiriladi. Buning uchun piritli pech va aloqa moslamalari ishlatiladi. Ular reaktivlarning konsentratsiyasini, haroratni va bosimni hisobga oladi. Bu omillarning barchasi reaksiyani eng yuqori tezlikda amalga oshirishga bog'liq bo'lib, bu sulfat kislotasi unumini 96-98% gacha oshiradi.
Tabiatdagi fizik va kimyoviy jarayonlar sifatida moddalarning aylanishi
Mashhur "Harakat - bu hayot" degan iborani har xil turdagi o'zaro ta'sirga kirishadigan kimyoviy elementlarga (birikma, almashtirish, parchalanish, almashish reaktsiyalari) ham qo'llash mumkin. Kimyoviy elementlarning molekulalari va atomlari doimiy harakatda. Olimlar aniqlaganidek, yuqoridagi kimyoviy reaktsiyalarning barcha turlari fizik hodisalar bilan birga bo'lishi mumkin: issiqlikning chiqishi yoki uning yutilishi, yorug'lik fotonlarining chiqishi, agregatsiya holatining o'zgarishi. Bu jarayonlar Yerning har bir qobig'ida sodir bo'ladi: litosfera, gidrosfera, atmosfera, biosfera. Ulardan eng muhimi kislorod, karbonat angidrid va azot kabi moddalar aylanishlaridir. Keyingi sarlavhada biz azotning atmosferada, tuproqda va qanday aylanishini ko'rib chiqamiztirik organizmlar.
Azot va uning birikmalarining oʻzaro konversiyasi
Ma'lumki, azot oqsillarning zarur tarkibiy qismidir, ya'ni u erdagi hayotning barcha turlarini istisnosiz shakllanishida ishtirok etadi. Azot o'simliklar va hayvonlar tomonidan ionlar shaklida so'riladi: ammoniy, nitrat va nitrit ionlari. Fotosintez natijasida o'simliklar nafaqat glyukoza, balki aminokislotalar, glitserin va yog' kislotalarini ham hosil qiladi. Yuqoridagi barcha kimyoviy birikmalar Kalvin siklida sodir bo'ladigan reaktsiyalar mahsulotidir. Atoqli rus olimi K. Timiryazev yashil o'simliklarning kosmik roli haqida gapirib, boshqa narsalar qatorida ularning oqsillarni sintez qilish qobiliyatiga ishora qildi.
Oʻtxoʻr hayvonlar peptidlarini oʻsimlik ovqatlaridan, goʻshtxoʻrlar esa yirtqich goʻshtdan oladi. Saprotrof tuproq bakteriyalari ta'sirida o'simlik va hayvon qoldiqlarining parchalanishi jarayonida murakkab biologik va kimyoviy jarayonlar sodir bo'ladi. Natijada organik birikmalardan azot noorganik shaklga o'tadi (ammiak, erkin azot, nitratlar va nitritlar hosil bo'ladi). Atmosferaga va tuproqqa qaytib, bu moddalarning barchasi yana o'simliklar tomonidan so'riladi. Azot barg terisining stomatalari orqali kiradi, nitrat va azot kislotalari va ularning tuzlari eritmalari o'simliklar ildizining ildiz tuklari tomonidan so'riladi. Azotning o'zgarishi davri yana takrorlanish uchun yopiladi. Tabiatda azot birikmalari bilan sodir bo'ladigan kimyoviy jarayonlarning mohiyati 20-asr boshlarida rus olimi D. N. Pryanishnikov tomonidan batafsil o'rganilgan.
Kukun metallurgiyasi
Zamonaviy kimyoviy jarayonlar va texnologiyalar noyob fizikaviy va kimyoviy xossalarga ega boʻlgan materiallarni yaratishga katta hissa qoʻshmoqda. Bu, birinchi navbatda, neftni qayta ishlash zavodlari, noorganik kislotalar, bo'yoqlar, laklar, plastmassalar ishlab chiqaruvchi korxonalarning asbob-uskunalari va jihozlari uchun ayniqsa muhimdir. Ularni ishlab chiqarishda issiqlik almashinuvchilari, aloqa moslamalari, sintez ustunlari, quvur liniyalari qo'llaniladi. Uskunaning yuzasi yuqori bosim ostida agressiv vositalar bilan aloqa qiladi. Bundan tashqari, deyarli barcha kimyoviy ishlab chiqarish jarayonlari yuqori haroratlarda amalga oshiriladi. Tegishli issiqlik va kislotaga chidamliligi, korroziyaga qarshi xususiyatlari yuqori bo'lgan materiallarni ishlab chiqarishdir.
Kukun metallurgiyasi tarkibida metall boʻlgan kukunlar ishlab chiqarish, sinterlash va kimyoviy agressiv moddalar bilan reaksiyalarda qoʻllaniladigan zamonaviy qotishmalarga qoʻshish kiradi.
Kompozitlar va ularning ma'nosi
Zamonaviy texnologiyalar orasida eng muhim kimyoviy jarayonlar kompozit materiallarni olish reaksiyalaridir. Bularga ko'piklar, sermetlar, norpapalstlar kiradi. Ishlab chiqarish uchun matritsa sifatida metallar va ularning qotishmalari, keramika va plastmassalardan foydalaniladi. To'ldiruvchi sifatida k altsiy silikat, oq loy, stronsiy va bariy ferridlari ishlatiladi. Yuqoridagi barcha moddalar kompozit materiallarga zarba, issiqlik va aşınmaya chidamliligini beradi.
Kimyo muhandisligi nima
Xom ashyo: neft, tabiiy gaz, ko’mir, foydali qazilmalarni qayta ishlash reaksiyalarida qo’llaniladigan vositalar va usullarni o’rganuvchi fan sohasi kimyoviy texnologiya deb ataldi. Boshqacha qilib aytganda, bu inson faoliyati natijasida sodir bo'ladigan kimyoviy jarayonlar haqidagi fan. Uning butun nazariy bazasini matematika, kibernetika, fizik kimyo va sanoat iqtisodiyoti tashkil etadi. Texnologiyada qanday kimyoviy jarayon ishtirok etishi muhim emas (nitrat kislotasini olish, ohaktoshning parchalanishi, fenol-formaldegid plastmassalarini sintezi) - zamonaviy sharoitda inson faoliyatini osonlashtiradigan, atrof-muhitning ifloslanishini bartaraf etadigan avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlarisiz mumkin emas. uzluksiz va chiqindisiz kimyoviy ishlab chiqarish texnologiyasi.
Ushbu maqolada biz yovvoyi tabiatda (fotosintez, dissimilyatsiya, azot aylanishi) va sanoatda sodir boʻladigan kimyoviy jarayonlar misollarini koʻrib chiqdik.
