מהו התהליך הכימי? תהליך כימי: המהות והתפקיד בטבע

מרה הדדית של תרכובות שנצפתה בטבע, ואת להתרחש כתוצאה של פעילות אנושית ניתן לראות תהליכים כימיים. המגיבים יכולים להיות בהם שניים או יותר מחמרים באחד או מצבים שונים של צבירה. בהתאם הבחנה זו נעשית בין מערכות הומוגנית או הטרוגנית. התנאים והתכונות המיוחדות של התפקיד של תהליכים כימיים בטבע יידונו במאמר זה.

למה הכוונה תגובה כימית

אם התוצאה של האינטראקציה של החומרים החל חשופות לשנות חלקים של המולקולות וחיובים אטומים גרעין זהה, לומר על תגובות או תהליכים כימיים. מוצרים נוצרו כתוצאה כמובן שלהם, האיש המשמש בתעשייה, בחקלאות משקים. מספר עצום של אינטראקציות בין החומרים מתרחש, כמו חי לבין הדומם בטבע. תהליכים כימיים הם הבדל בסיסי בין תופעות פיסיות ומאפיינים של רדיואקטיביות. בשנת החומרים החדשים אלה יצרו מולקולה, ואילו תהליכים פיסיים אינם משנים את ההרכב של תרכובות, ותגובות גרעיניות להתרחש אטומי יסודות כימיים חדשים.

תנאי של תהליכים כימיים

הם עשויים להיות שונים ותלויים בעיקר על אופיו של קלט האנרגיה הדרוש ריאגנטים מבחוץ, כמו גם את מצב הצבירה (מוצק, פתרונות, גזים) שבה התהליך מתרחש. המנגנון הכימי של האינטראקציה בין תרכובות שתיים או יותר עשויה להתבצע תחת הפעולה של זרזים (לדוגמא, חומצה חנקתית), טמפרטורה (ייצור של אמוניה), אנרגית אור (פוטוסינתזה). בסיועם של אנזימים באופי החיים של תגובה כימית תהליכי תסיסה נרחב (אלכוהול, חומצה לקטית, חומצה בוטירית) המשמש מזון ותעשיות מיקרוביולוגית. עבור מוצרים בתעשיית הסינתזה האורגנית, אחד מהתנאים העיקריים הוא הנוכחות של מנגנון רדיקלים חופשי של התהליך הכימי. דוגמא תהיה ההכנה מתאן כלור (dichloromethane, trichloromethane, פחמן טטרא מיוצר תוצאה של תגובות שרשרת.

קטליזה הומוגנית

הם סוגים מיוחדים של קשר בין שניים או יותר חומרים. המהות של תהליכים הכימיים המתרחשים בשלב הומוגנית (לדוגמא, גז - גז) מעורב מאיצי תגובה, היא לנהל מתגובות תערובות הנפח כולו. אם הזרז נמצא באותה המדינה המצרפי, וכי המגיבים, הוא יוצר קומפלקסים עם תרכובות מוצא ביניים מטלטלין.

קטליזה הומוגנית - תהליך כימי בסיסי מתנהל, למשל, זיקוק נפט, ייצור בנזין, נפטא, שמן גז ודלקים אחרים. הוא משמש טכנולוגיות כגון רפורמה, isomerization, פיצוח קטליטי.

קטליזה הטרוגנית

במקרה של קטליזה הטרוגנית, איש הקשר של המגיבים מתרחש לרוב על משטח מוצק של הזרז. הוא יצר את האתרים שנקראו פעילים. אזורים היא שבהם האינטראקציה של המגיבים הוא מאוד מהיר, דהיינו שיעור התגובה הוא גבוה. הם מינים ספציפיים, ויש להם תפקיד חשוב גם במקרה כי התהליכים הכימיים המתרחשים בתאים חיים. ואז נדבר על חילוף החומרים - תגובות מטבוליות. דוגמאות של קטליזה הטרוגנית היא הכנה התעשייתית של סולפט והחומצה. מגען תערובת הגזים של תחמוצת גופרית וחמצן מחוממת ועבר דרך מדפים מסורגים מלאי אבקת חלקיקים של תחמוצת ונדיום, סולפט vanadyl או VOSO _4. המוצר המתקבל - trioxide הגופרית נספג אז על ידי חומצה גופריתית מרוכזת. הנוזל נוצר, שנקרא אולאום. זה יכול להיות מדולל במים כדי להשיג את הריכוז הרצוי של סולפט וחומצה.

מאפייני תגובות תרמו-

בידוד או קליטה של אנרגיה בצורה של חום הוא בעל חשיבות מעשית. די אם נזכיר את התגובה שריפת דלקים: גז טבעי, פחם, כבול. הם מייצגים תהליכים פיסיקליים וכימיים, המאפיין החשוב הוא החום של הבעירה. תגובות מחממות נפוצות בעולם האורגני, ובטבע דומם. לדוגמה, במהלך מחשוף העיכול של חלבונים, שומנים ופחמימות תחת השפעת חומרים פעילים ביולוגית - אנזימים.

האנרגיה המשתחררת מאוחסנת בצורה של אג"ח עשיר באנרגיה של מולקולות ATP. תגובות dissimilation מלוות שחרור האנרגיה, שחלקה הוא התפוגג כמו חום. כתוצאה העיכול, כל גרם של חלבון מספק 17 kJ 2 עמילן - 17, 2 שומן kJ - 38.9 kJ. תהליכים כימיים המתרחשים עם שחרורו של אנרגיה נקראים אקסותרמית, ועם הקליטה שלה - אנדותרמית. בענף, סינתזה אורגנית וטכנולוגיות אחרות מחושבות אפקטים תרמיים תגובות תרמו. זה חשוב, למשל, כדי לחשב את הכמות נכונה של אנרגיה המשמשת לחימום כורה הסינתזה ועמודות, שבה תגובות תתקיימנה בליווי הקליט חום.

קינטיקס ותפקידה התיאוריה של תהליכים כימיים

מהירות החישוב של חלקיקים מגיבים (מולקולות, יונים) - הבעיה העיקרית העומדת בפני הענף. הפתרון שלה מספק הטבות כלכליות ורווחי של מחזורי טכנולוגי בתעשייה הכימית. כדי להגדיל את המהירות של תגובה כזו כמו גורמים מכריעים סינתזת אמוניה הם וריאציה לחץ פנימה את תערובת הדלק של חנקן ומימן 30 מגפ"ס, ומניעת עלייה חדה בטמפרטורה (טמפרטורה אופטימלית היא 450- 550 מעלות צלזיוס).

תהליכים כימיים המשמשים לייצור של חומצות sulphated, כלומר שריפת פיריט, חמצון של דו תחמוצת גופרית, trioxide גופרית, קליטת אולאום מתבצעים בתנאים שונים. כדי לעשות זאת, השתמש פיריט התנור מגענים. הם לוקחים בחשבון את הריכוזים של מגיבים, טמפרטורה ולחץ. כל הגורמים הללו מתואמים להגיב עם המהירות הגדולה ביותר, אשר מגבירה את סולפט החומצה להניב 96-98%.

השאלה של חומרים, הוא תהליכים פיסיקליים וכימיים בטבע

פתגם ידוע "תנועה - הוא בחיים" ניתן ליישם אלמנטים כימיים נכנסים לתוך הסוגים השונים של אינטראקציה (תגובה מתחמת, החלפה, פירוק, חילופי). מולקולות ואטומים של יסודות כימיים המגיעים בתנועה מתמדת. כמו מדענים, כל התשובות נכונות סוגים של תגובות כימיות יכול להיות מלווה בתופעות פיזיות: שחרור חום או קליטה של פוטונים של קרני האור, שינוי מצב צבירה. תהליכים אלה מתרחשים בכל פגז של כדור הארץ: ליתוספירה, הידרוספירה, ואווירה, הביוספרה. המשמעותי ביותר של אלה מחזורים של חומרים כגון חמצן, פחמן דו חמצני וחנקן. בחלק הבא אנו רואים את הכותרת כמו במחזור החנקן מתרחש באווירה, האדמה, ואת אורגניזמים חיים.

Interconversion חנקן ותרכובות שלה

עובדה ידועה היא כי חנקן הוא חלק חיוני של החלבון, ובכך משתתף היווצרות של כל וכל המינים החיים על פני כדור הארץ. חנקן נספג על ידי צמחים ובעלי חיים בצורה של יונים: אמוניום חנקתי ו יון ניטריט. צמחים הנובעים טופס פוטוסינתזה לא גלוקוז בלבד אלא גם חומצות אמינו, גליצרול, חומצות שומן. כל התרכובות הכימיות הנ"ל הם המוצרים של תגובות המתרחשות במחזור קלווין. המדען הרוסי מצטיינים ק Timiryazev, דיבר על תפקידו הקוסמי של צמחים ירוקים, נזכור, בפרט, ואת יכולתם לסנתז חלבונים.

אוכלי צמחים הם פפטידים ממזונות צמחיים, וטורפים - בשר הקורבנות. בזמנו תחת השפעת החיידקים בקרקע saprotrophic נרקב שרידי צמחים ובעלי החיים ישנם תהליכים ביולוגיים וכימיים מורכבים. כתוצאת החנקן שלהם תרכובות אורגניות ממשיכה בצורה אורגנית (אמוניה יצרה, חנקן בחינם, ניטרטים ניטריטים). חוזרים לאווירה והאדמה, כל החומרים הללו נספגים על ידי צמחים שוב. חנקן מזין את העור באמצעות הפיוניות של עלים, ופתרונות של חומצה חנקתית וחומצה חנקתית ומלחים ממנו נספגים על ידי שערות השורש של שורשי הצמח. מחזור מרת חנקן סגור לחזור שוב. המהות של תהליכים כימיים המתרחשים עם תרכובות חנקן בטבע נחקרה בפירוט בתחילת המאה ה -20 על ידי מדען רוסי DN Pryanishnikov.

אבקת מתכות

תהליכים וטכנולוגיות כימיים מודרניים הם תרומה משמעותית ליצירת חומרים בעלי תכונות פיזיקליות וכימיות ייחודיות. הדבר חשוב במיוחד, במיוחד עבור מכשירים וציוד של בתי זיקוק, מפעלים לייצור חומצות אנאורגניות, צבעים, צבעים, פלסטיק. בייצור שלהם מחליפי חום משמשים, מנגנון מגע, טור סינתזה, צינורות. משטח ציוד נמצא בקשר עם תקשורת אגרסיבית בלחץ גבוה. יתר על כן, כמעט כל תהליכי ייצור כימיים נערכים תחת טמפרטורות גבוהות. אקטואלי הוא קבלת חומרים עם התנגדות תרמית וחומצה גבוהה, תכונות אנטי קורוזיה.

מטלורגיה האבקה כולל תהליכים לייצור אבקות מתכת, ו sintering כניסתה של סגסוגות המודרניות בשימוש בתגובות עם חומרים אגרסיביים כימי.

מרוכבים ומשמעותם

בין טכנולוגיות מודרניות, התהליכים הכימיים החשובים ביותר הם ייצור התגובה של חומרים מרוכבים. אלה כוללים קצף, צרמטים norpapalsty. כמו מטריקס המשמש לייצור מתכות וסגסוגות, קרמיקה, פלסטיק. כמו סידן סיליקט בשימוש בלתי פעילים, חימר לבן, סטרונציום Ferriday בריום. כל החומרים הנ"ל לתת התנגדות השפעת חומרים מרוכבים, חום ללבוש התנגדות.

מה היא טכנולוגיה כימית

תעשייה, מדע העוסק בחקר האמצעים והשיטות המשמשות את התגובות של עיבוד חומר גלם: נפט, גז טבעי, פחם, מינרלים, שנקרא טכנולוגיה כימית. במילים אחרות, המדע של תהליכים כימיים המתרחשים כתוצאה של פעילות אנושית. כל הבסיס התיאורטי שלה עד מתמטיקה, קיברנטיקה, כימיה פיזיקלית, כלכלה תעשייתית. לא משנה מה התהליך הכימי מעורב הטכנולוגיה (קבלה חנקו חומצי פירוק של גיר, הסינתזה של פלסטיק-פנול פורמלדהיד) - בתנאים נוכחיים לא ניתן ללא מערכות בקרה אוטומטיות כדי להקל פעילות אנושית, למעט הזיהום ולהבטיח טכנולוגיה רציפה ובלתי פסולה ייצור כימי.

במחקר זה, בחנו דוגמאות של תהליכים כימיים, הוא בטבע (פוטוסינתזה, dissimilation, מחזור החנקן) ובענף.