Transformimet e ndërsjella të përbërjeve të vërejtura në jetën e egër, si dhe që ndodhin si rezultat i aktivitetit njerëzor, mund të konsiderohen si procese kimike. Reagentët në to mund të jenë ose dy ose më shumë substanca që janë në të njëjtat ose në gjendje të ndryshme grumbullimi. Në varësi të kësaj, dallohen sistemet homogjene ose heterogjene. Kushtet për zhvillimin, veçoritë e kursit dhe roli i proceseve kimike në natyrë do të shqyrtohen në këtë punim.
Çfarë nënkuptohet me një reaksion kimik
Nëse, si rezultat i bashkëveprimit të substancave fillestare, pjesët përbërëse të molekulave të tyre pësojnë ndryshime dhe ngarkesat e bërthamave të atomeve mbeten të njëjta, ato flasin për reaksione ose procese kimike. Produktet e formuara si rezultat i rrjedhjes së tyre përdoren nga njeriu në industri, bujqësi dhe jetën e përditshme. Një numër i madh ndërveprimeshndërmjet substancave ndodh, si në natyrën e gjallë ashtu edhe atë të pajetë. Proceset kimike kanë një ndryshim thelbësor nga dukuritë fizike dhe vetitë e radioaktivitetit. Në to formohen molekula të substancave të reja, ndërsa proceset fizike nuk e ndryshojnë përbërjen e përbërjeve dhe atomet e elementeve të reja kimike lindin në reaksionet bërthamore.
Kushtet për zbatimin e proceseve në kimi
Mund të jenë të ndryshëm dhe varen kryesisht nga natyra e reagentëve, nevoja për një fluks energjie nga jashtë, si dhe gjendja e grumbullimit (ngurtësitë, tretësirat, gazrat) në të cilën ndodh procesi. Mekanizmi kimik i ndërveprimit midis dy ose më shumë komponimeve mund të kryhet nën veprimin e katalizatorëve (për shembull, prodhimi i acidit nitrik), temperaturës (marrja e amoniakut), energjia e dritës (fotosinteza). Me pjesëmarrjen e enzimave në natyrën e gjallë, proceset e reaksionit kimik të fermentimit (alkooli, acidi laktik, butirik), të përdorura në industrinë ushqimore dhe mikrobiologjike, janë të përhapura. Për të marrë produkte në industrinë e sintezës organike, një nga kushtet kryesore është prania e një mekanizmi me radikal të lirë të procesit kimik. Një shembull do të ishte prodhimi i derivateve të klorit të metanit (diklormetani, triklormetani, tetraklorur karboni, që rezulton nga reaksionet zinxhirore.
Katalizë homogjene
Ato janë lloje të veçanta të kontaktit midis dy ose më shumë substancave. Thelbi i proceseve kimike që ndodhin në një fazë homogjene (për shembull, gaz - gaz) me pjesëmarrjen e përshpejtuesvereaksionet, konsistojnë në kryerjen e reaksioneve në të gjithë vëllimin e përzierjeve. Nëse katalizatori është në të njëjtën gjendje grumbullimi si reaktantët, ai formon komplekse të ndërmjetme të lëvizshme me përbërjet fillestare.
Kataliza homogjene është një proces kimik bazë që përdoret, për shembull, në rafinimin e naftës, benzinën, naftën, naftën e gazit dhe lëndë djegëse të tjera. Ai përdor teknologji të tilla si reformimi, izomerizimi, plasaritja katalitike.
Katalizë heterogjene
Në rastin e katalizës heterogjene, kontakti i reaktantëve ndodh, më shpesh, në sipërfaqen e ngurtë të vetë katalizatorit. Mbi të formohen të ashtuquajturat qendra aktive. Këto janë zona ku ndërveprimi i përbërjeve reaguese vazhdon shumë shpejt, domethënë shpejtësia e reagimit është e lartë. Ato janë specifike për speciet dhe luajnë një rol të rëndësishëm edhe nëse ndodhin procese kimike në qelizat e gjalla. Pastaj ata flasin për metabolizmin - reagimet metabolike. Një shembull i katalizës heterogjene është prodhimi industrial i acidit sulfat. Në aparatin e kontaktit, një përzierje e gaztë e dioksidit të squfurit dhe oksigjenit nxehet dhe kalon nëpër raftet e rrjetës të mbushura me pluhur të shpërndarë të oksidit të vanadiumit ose sulfat vanadil VOSO4. Produkti që rezulton, trioksidi i squfurit, më pas absorbohet nga acidi sulfurik i përqendruar. Formohet një lëng i quajtur oleum. Mund të hollohet me ujë për të marrë përqendrimin e dëshiruar të acidit sulfat.
Veçoritë e reaksioneve termokimike
Lëshimi ose thithja e energjisë në formën e nxehtësisë ka një rëndësi të madhe praktike. Mjafton të kujtojmë reagimet e djegies së karburantit: gazi natyror, qymyri, torfe. Ato janë procese fizike dhe kimike, një karakteristikë e rëndësishme e të cilave është nxehtësia e djegies. Reaksionet termike janë të përhapura si në botën organike ashtu edhe në natyrën e pajetë. Për shembull, në procesin e tretjes, proteinat, lipidet dhe karbohidratet zbërthehen nën veprimin e substancave biologjikisht aktive - enzimave.
Energjia e çliruar grumbullohet në formën e lidhjeve makroergjike të molekulave të ATP. Reaksionet e disimilimit shoqërohen me çlirimin e energjisë, një pjesë e së cilës shpërndahet në formën e nxehtësisë. Si rezultat i tretjes, çdo gram proteina siguron 17,2 kJ energji, niseshte - 17,2 kJ, yndyrë - 38,9 kJ. Proceset kimike që çlirojnë energji quhen ekzotermike dhe ato që e thithin atë quhen endotermike. Në industrinë e sintezës organike dhe teknologjitë e tjera, llogariten efektet termike të reaksioneve termokimike. Është e rëndësishme ta dimë këtë, për shembull, për llogaritjen e saktë të sasisë së energjisë së përdorur për ngrohjen e reaktorëve dhe kolonave të sintezës në të cilat zhvillohen reaksionet, të shoqëruara me thithjen e nxehtësisë.
Kinetika dhe roli i saj në teorinë e proceseve kimike
Llogaritja e shpejtësisë së grimcave reaguese (molekulave, joneve) është detyra më e rëndësishme me të cilën përballet industria. Zgjidhja e tij siguron efektin ekonomik dhe përfitimin e cikleve teknologjike në prodhimin kimik. Për rritjeshpejtësia e një reaksioni të tillë, siç është sinteza e amoniakut, faktorët vendimtarë do të jenë një ndryshim në presionin në një përzierje gazi të azotit dhe hidrogjenit deri në 30 MPa, si dhe parandalimi i një rritje të mprehtë të temperaturës (temperatura është 450-550 °C është optimale).
Proceset kimike të përdorura në prodhimin e acidit sulfat, përkatësisht: djegia e piriteve, oksidimi i dioksidit të squfurit, thithja e trioksidit të squfurit nga oleumi, kryhen në kushte të ndryshme. Për këtë, përdoren një furrë piriti dhe pajisje kontakti. Ata marrin parasysh përqendrimin e reaktantëve, temperaturën dhe presionin. Të gjithë këta faktorë lidhen për të kryer reaksionin me shpejtësinë më të lartë, gjë që rrit rendimentin e acidit sulfat në 96-98%.
Cikli i substancave si procese fizike dhe kimike në natyrë
Thënia e njohur "Lëvizja është jetë" mund të zbatohet edhe për elementët kimikë që hyjnë në lloje të ndryshme ndërveprimesh (reaksione kombinimi, zëvendësimi, zbërthimi, shkëmbimi). Molekulat dhe atomet e elementeve kimike janë në lëvizje të vazhdueshme. Siç kanë vërtetuar shkencëtarët, të gjitha llojet e mësipërme të reaksioneve kimike mund të shoqërohen nga fenomene fizike: lëshimi i nxehtësisë ose thithja e saj, emetimi i fotoneve të dritës, një ndryshim në gjendjen e grumbullimit. Këto procese ndodhin në çdo guaskë të Tokës: litosferë, hidrosferë, atmosferë, biosferë. Më të rëndësishmet prej tyre janë ciklet e substancave si oksigjeni, dioksidi i karbonit dhe azoti. Në titullin tjetër, ne shikojmë se si azoti qarkullon në atmosferë, tokë dheorganizmat e gjallë.
Ndërkonvertimi i azotit dhe përbërjeve të tij
Dihet mirë se azoti është një përbërës i domosdoshëm i proteinave, që do të thotë se ai është i përfshirë në formimin e të gjitha llojeve të jetës tokësore pa përjashtim. Azoti absorbohet nga bimët dhe kafshët në formën e joneve: joneve të amonit, nitratit dhe nitritit. Si rezultat i fotosintezës, bimët formojnë jo vetëm glukozë, por edhe aminoacide, glicerinë dhe acide yndyrore. Të gjitha përbërjet kimike të mësipërme janë produkte të reaksioneve që ndodhin në ciklin Calvin. Shkencëtari i shquar rus K. Timiryazev foli për rolin kozmik të bimëve të gjelbra, duke iu referuar, ndër të tjera, aftësisë së tyre për të sintetizuar proteinat.
Bimngrënësit i marrin peptidet e tyre nga ushqimet bimore, ndërsa mishngrënësit peptidet i marrin nga mishi i gjahut. Gjatë kalbjes së mbetjeve bimore dhe shtazore nën ndikimin e baktereve saprotrofike të tokës ndodhin procese komplekse biologjike dhe kimike. Si rezultat, azoti nga komponimet organike kalon në një formë inorganike (formohet amoniaku, azoti i lirë, nitratet dhe nitritet). Duke u kthyer në atmosferë dhe tokë, të gjitha këto substanca thithen përsëri nga bimët. Azoti hyn përmes stomatave të lëkurës së gjetheve, dhe tretësirat e acideve nitrik dhe azotike dhe kripërat e tyre thithen nga qimet e rrënjëve të rrënjëve të bimëve. Cikli i transformimit të azotit mbyllet për t'u përsëritur përsëri. Thelbi i proceseve kimike që ndodhin me komponimet e azotit në natyrë u studiua në detaje në fillim të shekullit të 20-të nga shkencëtari rus D. N. Pryanishnikov.
Metalurgji Pluhur
Proceset dhe teknologjitë moderne kimike japin një kontribut të rëndësishëm në krijimin e materialeve me veti fizike dhe kimike unike. Kjo është veçanërisht e rëndësishme, para së gjithash, për instrumentet dhe pajisjet e rafinerive të naftës, ndërmarrjet që prodhojnë acide inorganike, ngjyra, llaqe dhe plastikë. Në prodhimin e tyre përdoren shkëmbyesit e nxehtësisë, pajisjet e kontaktit, kolonat e sintezës, tubacionet. Sipërfaqja e pajisjes është në kontakt me media agresive nën presion të lartë. Për më tepër, pothuajse të gjitha proceset e prodhimit kimik kryhen në temperatura të larta. Rëndësi ka prodhimi i materialeve me shkallë të lartë të rezistencës termike dhe acidike, veti kundër korrozionit.
Metalurgjia e pluhurit përfshin prodhimin e pluhurave që përmbajnë metal, sinterimin dhe përfshirjen në lidhjet moderne të përdorura në reaksione me substanca kimikisht agresive.
Përbërjet dhe kuptimi i tyre
Ndër teknologjitë moderne, proceset kimike më të rëndësishme janë reaksionet e përftimit të materialeve të përbëra. Këto përfshijnë shkume, cermet, norpapalstë. Si matricë për prodhim, përdoren metalet dhe lidhjet e tyre, qeramika dhe plastika. Si mbushës përdoren silikat kalciumi, argjila e bardhë, stroncium dhe ferridet e bariumit. Të gjitha substancat e mësipërme u japin materialeve të përbëra rezistencë ndaj goditjes, nxehtësi dhe rezistencë ndaj konsumit.
Çfarë është inxhinieria kimike
Dega e shkencës që studion mjetet dhe metodat e përdorura në reaksionet e përpunimit të lëndëve të para: naftë, gaz natyror, qymyr, minerale, quhej teknologji kimike. Me fjalë të tjera, është shkenca e proceseve kimike që ndodhin si rezultat i veprimtarisë njerëzore. E gjithë baza e saj teorike përbëhet nga matematika, kibernetika, kimia fizike dhe ekonomia industriale. Nuk ka rëndësi se çfarë procesi kimik është i përfshirë në teknologji (marrja e acidit nitrat, dekompozimi i gurit gëlqeror, sinteza e plastikës fenol-formaldehid) - në kushtet moderne është e pamundur pa sisteme të automatizuara të kontrollit që lehtësojnë aktivitetet njerëzore, eliminojnë ndotjen e mjedisit dhe sigurojnë teknologji e prodhimit kimik të vazhdueshëm dhe pa mbeturina.
Në këtë punim, kemi shqyrtuar shembuj të proceseve kimike që ndodhin si në jetën e egër (fotosintezë, disimilim, cikli i azotit) dhe në industri.
