Mabadiliko ya kuheshimiana ya michanganyiko inayozingatiwa katika wanyamapori, pamoja na kutokea kama matokeo ya shughuli za binadamu, yanaweza kuchukuliwa kuwa michakato ya kemikali. Vitendanishi ndani yao vinaweza kuwa vitu viwili au zaidi vilivyo katika hali sawa au katika hali tofauti za mkusanyiko. Kulingana na hili, mifumo ya homogeneous au heterogeneous inajulikana. Masharti ya kuendesha, vipengele vya kozi na jukumu la michakato ya kemikali katika asili itazingatiwa katika karatasi hii.
Nini maana ya mmenyuko wa kemikali
Iwapo, kama matokeo ya mwingiliano wa dutu za mwanzo, sehemu kuu za molekuli zao hubadilika, na chaji za viini vya atomi hubaki vile vile, zinazungumza juu ya athari au michakato ya kemikali. Bidhaa zilizoundwa kama matokeo ya mtiririko wao hutumiwa na mwanadamu katika tasnia, kilimo na maisha ya kila siku. Idadi kubwa ya mwingilianokati ya vitu hutokea, katika asili hai na isiyo hai. Michakato ya kemikali ina tofauti ya kimsingi kutoka kwa matukio ya kimwili na mali ya mionzi. Molekuli za dutu mpya huundwa ndani yake, wakati michakato ya kimwili haibadilishi muundo wa misombo, na atomi za vipengele vya kemikali mpya hutokea katika athari za nyuklia.
Masharti ya utekelezaji wa michakato katika kemia
Zinaweza kuwa tofauti na zinategemea hasa asili ya vitendanishi, hitaji la utitiri wa nishati kutoka nje, na pia hali ya mjumuisho (imara, miyeyusho, gesi) ambamo mchakato huo hutokea. Utaratibu wa kemikali wa mwingiliano kati ya misombo miwili au zaidi inaweza kufanyika chini ya hatua ya vichocheo (kwa mfano, uzalishaji wa asidi ya nitriki), joto (kupata amonia), nishati ya mwanga (photosynthesis). Kwa ushiriki wa enzymes katika asili hai, michakato ya mmenyuko wa kemikali ya fermentation (pombe, asidi ya lactic, butyric), inayotumiwa katika tasnia ya chakula na microbiological, imeenea. Ili kupata bidhaa katika tasnia ya awali ya kikaboni, moja ya masharti kuu ni uwepo wa utaratibu wa bure wa mchakato wa kemikali. Mfano unaweza kuwa utengenezaji wa viasili vya klorini vya methane (dikloromethane, trikloromethane, tetrakloridi kaboni, kutokana na athari za mnyororo.
Katasisitizo homogeneous
Ni aina maalum za mguso kati ya dutu mbili au zaidi. Kiini cha michakato ya kemikali inayotokea katika awamu ya homogeneous (kwa mfano, gesi - gesi) na ushiriki wa accelerators.athari, inajumuisha kutekeleza athari katika kiasi kizima cha mchanganyiko. Ikiwa kichocheo kiko katika hali sawa ya kujumlishwa na viitikio, huunda changamano za kati zinazotembea na vianzio.
Kichocheo chenye uwiano sawa ni mchakato msingi wa kemikali unaotumika, kwa mfano, kusafisha mafuta, petroli, naphtha, mafuta ya gesi na nishati nyinginezo. Inatumia teknolojia kama vile kufanya mageuzi, isomerization, uharibifu wa kichocheo.
Katasisitizo tofauti tofauti
Katika kesi ya kichocheo tofauti, mguso wa viitikio hutokea, mara nyingi, kwenye uso thabiti wa kichocheo chenyewe. Vituo vinavyoitwa kazi vinaundwa juu yake. Hizi ni maeneo ambapo mwingiliano wa misombo ya kukabiliana huendelea haraka sana, yaani, kiwango cha majibu ni cha juu. Ni za spishi mahususi na zina jukumu muhimu pia ikiwa michakato ya kemikali itatokea katika seli hai. Kisha wanazungumza juu ya kimetaboliki - athari za kimetaboliki. Mfano wa kichocheo tofauti ni uzalishaji wa viwandani wa asidi ya sulfate. Katika kifaa cha kugusa, mchanganyiko wa gesi wa dioksidi ya salfa na oksijeni huwashwa na kupitishwa kwenye rafu za kimiani zilizojaa poda iliyotawanywa ya oksidi ya vanadium au vanadyl sulfate VOSO4. Bidhaa inayotokana, trioksidi ya sulfuri, kisha huingizwa na asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia. Kioevu kinachoitwa oleum huundwa. Inaweza kuongezwa kwa maji ili kupata mkusanyiko unaohitajika wa asidi ya salfati.
Vipengele vya athari ya thermokemikali
Kutolewa au kufyonzwa kwa nishati katika mfumo wa joto kuna umuhimu mkubwa wa vitendo. Inatosha kukumbuka athari za mwako wa mafuta: gesi asilia, makaa ya mawe, peat. Wao ni michakato ya kimwili na kemikali, sifa muhimu ambayo ni joto la mwako. Athari za joto zimeenea katika ulimwengu wa kikaboni na katika asili isiyo hai. Kwa mfano, katika mchakato wa usagaji chakula, protini, lipids na wanga huvunjwa chini ya utendakazi wa dutu amilifu kibiolojia - enzymes.
Nishati iliyotolewa hukusanywa katika mfumo wa bondi kuu za molekuli za ATP. Athari za uharibifu hufuatana na kutolewa kwa nishati, ambayo sehemu yake hutolewa kwa namna ya joto. Kama matokeo ya digestion, kila gramu ya protini hutoa 17.2 kJ ya nishati, wanga - 17.2 kJ, mafuta - 38.9 kJ. Michakato ya kemikali ambayo hutoa nishati inaitwa exothermic, na wale wanaoichukua huitwa endothermic. Katika sekta ya awali ya kikaboni na teknolojia nyingine, athari za joto za athari za thermochemical zinahesabiwa. Ni muhimu kujua hili, kwa mfano, kwa hesabu sahihi ya kiasi cha nishati inayotumiwa kupasha vinu na nguzo za usanisi ambamo miitikio hufanyika, ikiambatana na ufyonzwaji wa joto.
Kinetiki na nafasi yake katika nadharia ya michakato ya kemikali
Kukokotoa kasi ya chembe zinazoitikia (molekuli, ayoni) ndilo kazi muhimu zaidi inayokabili tasnia. Suluhisho lake linahakikisha athari za kiuchumi na faida ya mzunguko wa teknolojia katika uzalishaji wa kemikali. Kwa ongezekokasi ya athari kama hiyo, kama vile awali ya amonia, mambo ya kuamua itakuwa mabadiliko ya shinikizo katika mchanganyiko wa gesi ya nitrojeni na hidrojeni hadi MPa 30, na pia kuzuia ongezeko kubwa la joto (joto. ni 450-550 °C ni bora zaidi).
Michakato ya kemikali inayotumika katika utengenezaji wa asidi ya salfati, yaani: uchomaji wa pyrites, oxidation ya dioksidi sulfuri, ufyonzaji wa trioksidi ya sulfuri kwa oleum, hufanyika chini ya hali mbalimbali. Kwa hili, tanuru ya pyrite na vifaa vya mawasiliano hutumiwa. Wanazingatia mkusanyiko wa reactants, joto na shinikizo. Mambo haya yote yanahusiana ili kutekeleza athari kwa kiwango cha juu zaidi, ambayo huongeza mavuno ya asidi ya salfati hadi 96-98%.
Mzunguko wa dutu kama michakato ya kimwili na kemikali katika asili
Msemo unaojulikana sana "Movement is life" unaweza pia kutumiwa kwa vipengele vya kemikali vinavyoingia katika aina mbalimbali za mwingiliano (miitikio ya mchanganyiko, uingizwaji, mtengano, kubadilishana). Molekuli na atomi za vipengele vya kemikali ziko katika mwendo wa kudumu. Kama wanasayansi wamegundua, aina zote za juu za athari za kemikali zinaweza kuambatana na matukio ya kimwili: kutolewa kwa joto au kunyonya kwake, utoaji wa fotoni za mwanga, mabadiliko katika hali ya mkusanyiko. Taratibu hizi hutokea katika kila shell ya Dunia: lithosphere, hydrosphere, anga, biosphere. Muhimu zaidi kati ya hizi ni mizunguko ya vitu kama vile oksijeni, dioksidi kaboni na nitrojeni. Katika kichwa kinachofuata, tunaangalia jinsi nitrojeni inavyozunguka katika angahewa, udongo, naviumbe hai.
Muingiliano wa nitrojeni na misombo yake
Inajulikana vyema kwamba nitrojeni ni sehemu ya lazima ya protini, ambayo ina maana kwamba inahusika katika uundaji wa aina zote za maisha ya dunia bila ubaguzi. Nitrojeni huingizwa na mimea na wanyama kwa namna ya ions: ammoniamu, nitrate na ioni za nitriti. Kama matokeo ya photosynthesis, mimea huunda sio sukari tu, bali pia asidi ya amino, glycerol na asidi ya mafuta. Michanganyiko yote ya kemikali hapo juu ni bidhaa za athari zinazotokea katika mzunguko wa Calvin. Mwanasayansi mashuhuri wa Kirusi K. Timiryazev alizungumza kuhusu jukumu la ulimwengu wa mimea ya kijani, akimaanisha, kati ya mambo mengine, uwezo wao wa kuunganisha protini.
Herbivores hupata peptidi zao kutoka kwa vyakula vya mimea, huku wanyama walao nyama hupata peptidi zao kutoka kwa nyama inayowindwa. Wakati wa kuoza kwa mabaki ya mimea na wanyama chini ya ushawishi wa bakteria ya udongo wa saprotrophic, michakato tata ya kibiolojia na kemikali hutokea. Matokeo yake, nitrojeni kutoka kwa misombo ya kikaboni hupita kwenye fomu isiyo ya kawaida (ammonia, nitrojeni ya bure, nitrati na nitriti huundwa). Kurudi kwenye anga na udongo, vitu hivi vyote vinachukuliwa tena na mimea. Nitrojeni huingia kupitia stomata ya ngozi ya majani, na ufumbuzi wa asidi ya nitriki na nitrojeni na chumvi zao huingizwa na nywele za mizizi ya mizizi ya mimea. Mzunguko wa mabadiliko ya nitrojeni hufunga kurudia tena. Kiini cha michakato ya kemikali inayotokea na misombo ya nitrojeni katika asili ilisomwa kwa undani mwanzoni mwa karne ya 20 na mwanasayansi wa Kirusi D. N. Pryanishnikov.
Madini ya Poda
Michakato na teknolojia za kisasa za kemikali hutoa mchango mkubwa katika uundaji wa nyenzo zenye sifa za kipekee za kimaumbile na kemikali. Hii ni muhimu hasa, kwanza kabisa, kwa vyombo na vifaa vya kusafishia mafuta, makampuni ya biashara ya kuzalisha asidi isokaboni, dyes, varnishes, na plastiki. Katika uzalishaji wao, kubadilishana joto, vifaa vya mawasiliano, nguzo za awali, mabomba hutumiwa. Uso wa vifaa unawasiliana na vyombo vya habari vya fujo chini ya shinikizo la juu. Aidha, karibu michakato yote ya uzalishaji wa kemikali hufanyika kwa joto la juu. Husika ni utengenezaji wa nyenzo zenye viwango vya juu vya upinzani wa joto na asidi, sifa za kuzuia kutu.
Madini ya unga hujumuisha utengenezaji wa poda zenye metali, uwekaji na uwekaji katika aloi za kisasa zinazotumika katika miitikio yenye viambatanisho vya kemikali.
Mitungi na maana yake
Kati ya teknolojia za kisasa, michakato muhimu zaidi ya kemikali ni miitikio ya kupata nyenzo zenye mchanganyiko. Hizi ni pamoja na povu, cermets, norpapalsts. Kama matrix ya uzalishaji, metali na aloi zao, keramik, na plastiki hutumiwa. Silicate ya kalsiamu, udongo mweupe, strontium na feri za bariamu hutumiwa kama vijazaji. Dutu zote zilizo hapo juu hupeana nyenzo za mchanganyiko kustahimili athari, joto na ustahimilivu wa kuvaa.
Uhandisi wa kemikali ni nini
Tawi la sayansi linalochunguza mbinu na mbinu zinazotumika katika uchakataji wa malighafi: mafuta, gesi asilia, makaa ya mawe, madini, liliitwa teknolojia ya kemikali. Kwa maneno mengine, ni sayansi ya michakato ya kemikali inayotokea kama matokeo ya shughuli za binadamu. Msingi wake wote wa kinadharia umeundwa na hisabati, cybernetics, kemia ya mwili, na uchumi wa viwanda. Haijalishi ni mchakato gani wa kemikali unaohusika katika teknolojia (kupata asidi ya nitrati, mtengano wa chokaa, awali ya plastiki ya phenol-formaldehyde) - katika hali ya kisasa haiwezekani bila mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki ambayo inawezesha shughuli za binadamu, kuondoa uchafuzi wa mazingira, na kuhakikisha. teknolojia endelevu ya uzalishaji wa kemikali isiyo na taka.
Katika karatasi hii, tulizingatia mifano ya michakato ya kemikali inayotokea katika wanyamapori (usanisinuru, utenganishaji, mzunguko wa nitrojeni) na viwandani.
