Kemia ni sayansi ya dutu na mabadiliko yake, pamoja na mbinu za kuzipata. Hata katika mtaala wa kawaida wa shule, suala muhimu kama aina za athari huzingatiwa. Uainishaji ambao watoto wa shule huletwa katika ngazi ya msingi huzingatia mabadiliko katika kiwango cha oxidation, awamu ya kozi, utaratibu wa mchakato, nk Kwa kuongeza, michakato yote ya kemikali imegawanywa katika yasiyo ya kichocheo na ya kichocheo. majibu. Mifano ya mabadiliko yanayofanyika na ushiriki wa kichocheo hukutana na mtu katika maisha ya kawaida: fermentation, kuoza. Mabadiliko yasiyo ya kichocheo ni nadra sana kwetu.
Kichocheo ni nini
Hii ni dutu ya kemikali inayoweza kubadilisha kasi ya mwingiliano, lakini haishiriki yenyewe. Katika kesi wakati mchakato unaharakishwa kwa msaada wa kichocheo, tunazungumzia kuhusu kichocheo chanya. Katika tukio ambalo dutu iliyoongezwa kwa mchakato itapunguza kasi ya athari, inaitwa kizuizi.
Aina za catalysis
Kichocheo cha usawa na tofauti hutofautiana katika awamu, katikaambayo nyenzo za kuanzia ziko. Iwapo vipengele vya awali vilivyochukuliwa kwa mwingiliano, ikiwa ni pamoja na kichocheo, viko katika hali sawa ya mkusanyiko, mapato ya catalysis ya homogeneous. Katika kesi wakati vitu vya awamu tofauti vinashiriki katika athari, catalysis isiyo ya kawaida hutokea.
Uteuzi wa kitendo
Catalysis sio tu njia ya kuongeza tija ya vifaa, ina athari chanya kwa ubora wa bidhaa zinazopatikana. Jambo hili linaweza kuelezewa na ukweli kwamba kutokana na hatua ya kuchagua (ya kuchagua) ya vichocheo vingi, mmenyuko wa moja kwa moja huharakishwa, taratibu za upande hupunguzwa. Mwishoni, bidhaa zinazozalishwa ni za usafi wa juu, hakuna haja ya kusafisha zaidi vitu. Uteuzi wa hatua ya kichocheo unatoa punguzo la kweli la gharama zisizo za uzalishaji wa malighafi, faida nzuri ya kiuchumi.
Faida za kutumia kichocheo katika uzalishaji
Ni nini kingine kinachobainisha miitikio ya vichocheo? Mifano kutoka kwa shule ya sekondari ya kawaida inaonyesha kwamba matumizi ya kichocheo inaruhusu mchakato ufanyike kwa joto la chini. Majaribio yanathibitisha kuwa inaweza kutumika kupunguza kwa kiasi kikubwa gharama za nishati. Hii ni muhimu hasa katika hali ya kisasa, wakati kuna ukosefu wa rasilimali za nishati duniani.
Mifano ya uzalishaji kichocheo
Ni sekta gani hutumia miitikio ya kichocheo? Mifano ya uzalishaji kama huu:uzalishaji wa asidi ya nitriki na sulfuriki, hidrojeni, amonia, polima, kusafisha mafuta. Catalysis hutumika sana katika utengenezaji wa asidi-hai, alkoholi za monohydric na polyhydric, phenoli, resini za sanisi, rangi na dawa.
Kichocheo ni nini
Dutu nyingi ambazo ziko kwenye jedwali la mara kwa mara la vipengele vya kemikali vya Dmitry Ivanovich Mendeleev, pamoja na misombo yao, vinaweza kufanya kama vichocheo. Miongoni mwa viongeza kasi vya kawaida ni: nikeli, chuma, platinamu, kob alti, aluminosilicates, oksidi za manganese.
Vipengele vya vichocheo
Mbali na hatua ya kuchagua, vichocheo vina nguvu bora za kiufundi, vinaweza kustahimili sumu za kichocheo, na huzalishwa upya kwa urahisi (kupona).
Kulingana na hali ya awamu, miitikio ya kichocheo ya homogeneous imegawanywa katika awamu ya gesi na awamu ya kioevu.
Hebu tuangalie kwa karibu aina hizi za miitikio. Katika miyeyusho, kasheni za hidrojeni H+, ioni za msingi za hidroksidi OH-, kabati za chuma M+ na vitu vinavyochangia uundaji wa itikadi kali hutenda kama kichapuzi cha mageuzi ya kemikali.
Kiini cha catalysis
Taratibu za kichocheo katika mwingiliano wa asidi na besi ni kwamba kuna ubadilishanaji kati ya dutu zinazoingiliana na ioni chanya cha kichocheo (protoni). Katika kesi hii, mabadiliko ya intramolecular hufanyika. Kulingana na hilimajibu huenda hivi:
- upungufu wa maji mwilini (kikosi cha maji);
- uongezaji maji (kiambatisho cha molekuli za maji);
- esterification (uundaji wa ester kutoka kwa alkoholi na asidi ya kaboksili);
- polycondensation (kutengeneza polima na uondoaji wa maji).
Nadharia ya kichocheo haielezi tu mchakato wenyewe, lakini pia mabadiliko ya upande yanayoweza kutokea. Katika kesi ya kichocheo tofauti, kiongeza kasi cha mchakato huunda awamu huru, baadhi ya vituo kwenye uso wa viitikio vina sifa za kichocheo, au uso mzima unahusika.
Pia kuna mchakato mdogo sana, ambao unahusisha kuwepo kwa kichocheo katika hali ya colloidal. Lahaja hii ni hali ya mpito kutoka kwa homogeneous hadi aina tofauti ya kichocheo. Mengi ya taratibu hizi hufanyika kati ya vitu vya gesi kwa kutumia vichocheo vikali. Zinaweza kuwa katika mfumo wa chembechembe, vidonge, nafaka.
Usambazaji wa kichocheo asilia
Kichocheo cha Enzymatic kimeenea kiasili. Ni kwa msaada wa biocatalysts kwamba awali ya molekuli ya protini huendelea, kimetaboliki katika viumbe hai hufanyika. Hakuna mchakato mmoja wa kibaolojia ambao hutokea kwa ushiriki wa viumbe hai unaopita athari za kichocheo. Mifano ya michakato muhimu: awali ya protini maalum kwa mwili kutoka kwa amino asidi; mgawanyiko wa mafuta, protini, wanga.
Mwongozo wa catalysis
Hebu tuzingatie utaratibu wa catalysis. Utaratibu huu, unaofanyika kwenye viongeza kasi vya mwingiliano wa kemikali wa porous, ni pamoja nawewe mwenyewe hatua chache za msingi:
- usambazaji wa dutu zinazoingiliana kwenye uso wa nafaka za kichocheo kutoka kiini cha mtiririko;
- usambazaji wa vitendanishi kwenye tundu la kichocheo;
- chemisorption (adsorption iliyoamilishwa) kwenye uso wa kichapuzi cha mmenyuko wa kemikali yenye mwonekano wa dutu za uso wa kemikali - chanjo zilizoamilishwa za vichochezi;
- upangaji upya wa atomi na mwonekano wa mchanganyiko wa uso "bidhaa ya kichocheo";
- mtawanyiko katika vinyweleo vya kiongeza kasi cha mmenyuko wa bidhaa;
- mtawanyiko wa bidhaa kutoka kwenye uso wa nafaka wa kiongeza kasi cha majibu hadi kwenye mtiririko wa msingi.
Maitikio ya kichochezi na yasiyo ya kichochezi ni muhimu sana hivi kwamba wanasayansi wameendelea na utafiti katika eneo hili kwa miaka mingi.
Kwa kichocheo cha homogeneous, hakuna haja ya kujenga miundo maalum. Kichocheo cha enzyme katika toleo la tofauti linahusisha matumizi ya vifaa mbalimbali na maalum. Kwa mtiririko wake, vifaa maalum vya mawasiliano vimetengenezwa, vimegawanywa kulingana na uso wa mawasiliano (katika zilizopo, kwenye kuta, gridi za kichocheo); na safu ya chujio; safu iliyopimwa; yenye kichocheo kilichopondwa.
Kubadilishana joto katika vifaa hutekelezwa kwa njia tofauti:
- kupitia matumizi ya vibadilisha joto vya mbali (za nje);
- kwa usaidizi wa vibadilisha joto vilivyojengwa ndani ya kifaa cha mawasiliano.
Kwa kuchanganua fomula katika kemia, mtu anaweza pia kupata athari kama hizo ambapo kichocheo ni moja ya bidhaa za mwisho ambazo huundwa wakati wa mwingiliano wa kemikali.vipengele asili.
Michakato kama hii kwa kawaida huitwa autocatalytic, jambo lenyewe huitwa autocatalysis katika kemia.
Kiwango cha mwingiliano mwingi huhusishwa na kuwepo kwa dutu fulani katika mchanganyiko wa athari. Njia zao katika kemia mara nyingi hukosa, kubadilishwa na neno "kichocheo" au toleo lake la kifupi. Hazijumuishwa katika usawa wa mwisho wa stereochemical, kwani hazibadilika kutoka kwa mtazamo wa upimaji baada ya kukamilika kwa mwingiliano. Katika baadhi ya matukio, kiasi kidogo cha vitu kinatosha kuathiri kwa kiasi kikubwa kasi ya mchakato. Hali pia zinakubalika kabisa wakati chombo chenyewe cha athari hufanya kazi kama kiongeza kasi cha mwingiliano wa kemikali.
Kiini cha athari ya kichocheo katika kubadilisha kasi ya mchakato wa kemikali ni kwamba dutu hii imejumuishwa katika utungaji wa changamano amilifu, na kwa hiyo hubadilisha nishati ya kuwezesha mwingiliano wa kemikali.
Changamano hiki kinapooza, kichocheo huzalishwa upya. Jambo la msingi ni kwamba haitatumika, itabaki kwa kiasi sawa baada ya mwisho wa mwingiliano. Ni kwa sababu hii kwamba kiasi kidogo cha dutu hai kinatosha kabisa kutekeleza majibu na substrate (dutu ya kujibu). Kwa kweli, kiasi kidogo cha vichocheo bado hutumiwa wakati wa michakato ya kemikali, kwani michakato mbalimbali ya upande inawezekana: sumu yake, hasara za kiteknolojia, na mabadiliko katika hali ya uso wa kichocheo imara. Miundo ya kemia haijumuishi kichocheo.
Hitimisho
Matendo ambayo dutu amilifu (kichocheo) huchukua sehemu kumzunguka mtu, kando na hayo, pia hutokea katika mwili wake. Miitikio ya kihomogeneous ni ya kawaida sana kuliko mwingiliano tofauti. Kwa hali yoyote, complexes za kati zinaundwa kwanza, ambazo hazina utulivu, zinaharibiwa hatua kwa hatua, na kuzaliwa upya (kurejesha) kwa kasi ya mchakato wa kemikali huzingatiwa. Kwa mfano, asidi ya metaphosphoric inapoguswa na persulfate ya potasiamu, asidi ya hidroiodiki hufanya kama kichocheo. Inapoongezwa kwa majibu, ufumbuzi wa njano huundwa. Unapokaribia mwisho wa mchakato, rangi hupotea hatua kwa hatua. Katika kesi hii, iodini hufanya kama bidhaa ya kati, na mchakato hutokea katika hatua mbili. Lakini mara tu asidi ya metaphosphoric inapounganishwa, kichocheo kinarudi kwenye hali yake ya awali. Vichocheo ni muhimu sana katika tasnia, husaidia kuharakisha mabadiliko na kupata bidhaa za hali ya juu. Michakato ya kemikali ya kibayolojia katika miili yetu pia haiwezekani bila ushiriki wao.
