Beth yw'r broses gemegol? Y broses gemegol: hanfod a rōl natur

Gellir ystyried trawsnewidiadau cyfunol o gyfansoddion a arsylwyd mewn natur fyw, yn ogystal â'r rhai sy'n deillio o weithgareddau dynol fel prosesau cemegol. Gall adweithyddion ynddynt fod yn ddau neu ragor o sylweddau sydd mewn un neu mewn datganiadau cyfansawdd gwahanol. Yn dibynnu ar hyn, mae systemau homogenaidd neu heterogenaidd yn cael eu gwahaniaethu. Bydd yr amodau cyflawni, nodweddion y cwrs a rôl prosesau cemegol mewn natur yn cael eu hystyried yn y papur hwn.

Beth yw ystyr adwaith cemegol

Os, o ganlyniad i ryngweithio'r sylweddau cychwynnol, mae cydrannau eu moleciwlau yn cael newidiadau, ac mae taliadau'r cnewyllyn atomig yn aros yr un fath, mae un yn siarad am adweithiau neu brosesau cemegol. Defnyddir cynhyrchion sy'n cael eu ffurfio o ganlyniad i'w llif, gan ddyn mewn diwydiant, amaethyddiaeth a bywyd bob dydd. Mae nifer fawr o ryngweithio rhwng sylweddau yn digwydd, mewn bywyd byw ac mewn natur annymunol. Mae gan brosesau cemegol wahaniaeth sylfaenol o ffenomenau ffisegol ac eiddo'r ymbelydredd. Maent yn ffurfio moleciwlau sylweddau newydd, tra nad yw prosesau ffisegol yn newid cyfansoddiad cyfansoddion, ac mewn adweithiau niwclear, mae atomau o elfennau cemegol newydd yn cael eu ffurfio.

Amodau ar gyfer gweithredu prosesau mewn cemeg

Gallant fod yn wahanol ac yn dibynnu, yn gyntaf oll, ar natur yr adweithyddion, yr angen am gyflenwad ynni allanol, a hefyd y cyflwr cyfan (solidau, atebion, nwyon) lle mae'r broses yn digwydd. Gellir cynnal mecanwaith cemegol rhyngweithio rhwng dau neu ragor o gyfansoddion o dan ddylanwad catalyddion (er enghraifft, cynhyrchu asid nitrig), tymheredd (cael amonia), egni ysgafn (ffotosynthesis). Gyda chyfraniad ensymau mewn natur fyw, mae prosesau adwaith cemegol eplesu (alcohol, asid lactig, asid butyrig) a ddefnyddir yn y diwydiannau bwyd a microbiolegol yn gyffredin. I gael cynhyrchion yn y diwydiant o synthesis organig, un o'r prif gyflyrau yw presenoldeb mecanwaith radical rhad ac am ddim o'r broses gemegol. Enghraifft o hyn yw cynhyrchu deilliadau clorin o fethan (dichloromethan, trichloromethan, tetraclorid carbon, a ffurfiwyd o ganlyniad i adweithiau cadwyn.

Catalysis homogenaidd

Maent yn fathau arbennig o gyswllt â dau sylwedd neu fwy. Mae hanfod y prosesau cemegol sy'n digwydd mewn cam homogenaidd (er enghraifft, nwy nwy) gyda chyfranogiad cyflymwyr adwaith yn cynnwys gwneud adweithiau yn y gyfrol gyfan o'r cymysgeddau. Os yw'r catalydd yn yr un cyflwr fel yr adweithyddion, mae'n ffurfio cymhlethdodau canolradd symudol gyda'r cyfansoddion cychwyn.

Catalysis unffurf yw'r brif broses gemegol, er enghraifft, wrth brosesu petrolewm, cynhyrchu gasoline, naphtha, olew nwy a thanwydd arall. Mae'n defnyddio technolegau megis diwygio, isomerization, cracio catalytig.

Catalysis heterogenaidd

Yn achos catalysis heterogenaidd, mae cyswllt yr adweithyddion yn digwydd, yn amlaf, ar wyneb solet y catalydd ei hun. Mae'n ffurfio'r canolfannau gweithredol a elwir. Mae'r rhain yn feysydd lle mae rhyngweithio cyfansoddion adweithio yn digwydd yn gyflym iawn, hynny yw, mae'r gyfradd adwaith yn uchel. Maent yn rhywogaethau sy'n benodol ac yn chwarae rhan bwysig hefyd os yw'r prosesau cemegol yn digwydd mewn celloedd byw. Yna maent yn siarad am metaboledd - adweithiau metabolig. Enghraifft o gatalysis heterogenaidd yw cynhyrchu diwydiannol asid sylffad. Yn y contactor, caiff cymysgedd nwyon o sylffwr deuocsid ac ocsigen ei gynhesu a'i basio trwy silff dailt wedi'i lenwi â phowdryn fanadium ocsid gwasgaredig neu sylffad fanadyl VOSO ₄ . Y cynnyrch sy'n deillio o hyn yw sylffwr trioxid, yna caiff ei amsugno gan asid sylffwrig crynodedig. Mae hylif yn cael ei ffurfio, o'r enw olewm. Gellir ei wanhau â dŵr i gael y crynodiad dymunol o asid sylffad.

Nodweddion adweithiau thermocemegol

Mae arwahanrwydd neu amsugno egni ar ffurf gwres o bwysigrwydd ymarferol gwych. Yn ddigon i gofio adwaith tanwydd llosgi: nwy naturiol, glo, mawn. Maent yn brosesau ffisegemegol, y nodwedd bwysig yw gwres hylosgi. Mae adweithiau thermol yn gyffredin yn y byd organig ac mewn natur annymunol. Er enghraifft, yn y broses o dreulio, mae proteinau, lipidau a charbohydradau yn cael eu clirio o dan weithgarwch sylweddau biolegol weithredol - ensymau.

Mae'r ynni a ryddhawyd yn cael ei gronni ar ffurf bondiau macroergig moleciwlau ATP. Mae adweithiau'r cyfathrebiad yn cynnwys rhyddhau egni, ac mae rhan ohono yn cael ei waredu fel gwres. O ganlyniad i dreulio, mae pob gram o brotein yn rhoi 17, 2 kJ o egni, starts - 17, 2 kJ, braster - 38.9 kJ. Gelwir y prosesau cemegol sy'n mynd ymlaen â rhyddhau egni yn exothermig, ac yn ei amsugno - endothermic. Yn y diwydiant o synthesis organig a thechnolegau eraill, cyfrifir effeithiau thermol adweithiau thermochemig. Mae hyn yn bwysig i wybod, er enghraifft, i gyfrifo'n gywir faint o ynni a ddefnyddir i wresogi adweithyddion a cholofnau syntheseiddio lle mae adweithiau'n digwydd ynghyd ag amsugno gwres.

Cineteg a'i rôl yn theori prosesau cemegol

Cyfrifo cyflymder y gronynnau sy'n ymateb (moleciwlau, ïonau) yw'r dasg bwysicaf sy'n wynebu'r diwydiant. Mae ei ateb yn darparu manteision economaidd a phroffidioldeb cylchoedd technolegol mewn cynhyrchu cemegol. Er mwyn cynyddu cyflymder adwaith o'r fath, er enghraifft, synthesis amonia, y ffactorau pendant fydd y newid mewn pwysau yn y gymysgedd nwy o nitrogen a hydrogen hyd at 30 MPa, a hefyd i atal cynnydd tymheredd yn sydyn (y tymheredd gorau yw 450-550 ° C).

Mae prosesau cemegol a ddefnyddir wrth gynhyrchu asid sylffad, sef: llosgi pyritau, ocsidiad sylffwr deuocsid, yn cael ei amsugno gan olewm sylffwr trioxid dan wahanol amodau. Ar gyfer hyn, defnyddir ffwrnais pyrite a chyfarpar cyswllt. Maent yn ystyried crynodiadau adweithyddion, tymheredd a phwysau. Mae'r holl ffactorau hyn yn cyfateb i gyflawni'r adwaith ar y gyfradd uchaf, sy'n cynyddu cynnyrch asid sylffad i 96-98%.

Y cylch o sylweddau, fel prosesau ffisegemegol yn natur

Gellir hefyd defnyddio'r gair adnabyddus "Symudiad bywyd" i elfennau cemegol sy'n ymgymryd â gwahanol fathau o ryngweithio (adweithiau cyfansawdd, amnewid, dadelfennu, cyfnewid). Mae moleciwlau ac atomau elfennau cemegol yn cyrraedd yn barhaus. Fel y mae gwyddonwyr wedi sefydlu, gellir cynnwys yr holl fathau uchod o adweithiau cemegol â ffenomenau ffisegol: rhyddhau gwres neu ei amsugno, allyriad ffotonau golau, y newid yn y cyflwr cyfan. Mae'r prosesau hyn yn digwydd ym mhob cregyn o'r Ddaear: y lithosphere, y hydrosffer, yr awyrgylch, y biosffer. Y rhai mwyaf arwyddocaol o'r rhain yw cylchoedd sylweddau megis ocsigen, carbon deuocsid a nitrogen. Yn y pennawd nesaf, byddwn yn edrych ar sut y caiff nitrogen ei ddosbarthu yn yr atmosffer, y pridd a'r organebau byw.

Rhyngddangosiad nitrogen a'i gyfansoddion

Mae'n hysbys bod nitrogen yn gyfansoddwr angenrheidiol o broteinau, ac felly mae'n cymryd rhan wrth ffurfio pob math o fywyd daearol, heb eithriad. Caiff nitrogen ei gymathu gan blanhigion ac anifeiliaid ar ffurf ïonau: amoniwm, nitrad a ïonau nitraid. Mae planhigion o ganlyniad i ffotosynthesis yn ffurfio nid yn unig glwcos, ond hefyd asidau amino, glyserin, asidau brasterog. Mae'r holl gyfansoddion cemegol a restrir uchod yn gynhyrchion o'r adweithiau sy'n digwydd yn y cylch Calvin. Siaradodd y gwyddonydd Rwsia, K. Timiryazev, am rōl cosmig planhigion gwyrdd, gan ystyried, ymhlith pethau eraill, eu gallu i gyfuno proteinau.

Mae llysieuwyr yn derbyn peptidau o fwydydd planhigion, a charnwyr - o gig y dioddefwyr. Yn ystod pydredd gweddillion planhigion ac anifeiliaid o dan ddylanwad bacteria pridd saprotroffig, mae prosesau cymhleth biolegol a chemegol yn digwydd. O ganlyniad, mae nitrogen o gyfansoddion organig yn trosglwyddo i ffurf anorganig (mae amonia, nitrogen am ddim, nitradau a nitritau yn cael eu ffurfio). Gan ddychwelyd i'r awyrgylch a'r pridd, mae'r holl sylweddau hyn unwaith eto wedi'u cymathu gan blanhigion. Mae nitrogen yn mynd trwy stomata croen y dail, ac mae atebion o asidau nitrig a nitrus a'u hallt yn cael eu hamsugno gan wreiddiau'r gwreiddiau planhigion. Mae'r cylch trosi nitrogen yn cau i gael ei ailadrodd. Astudiodd y gwyddonydd Rwsia DN Pryanishnikov hanfod y prosesau cemegol sy'n digwydd gyda chyfansoddion nitrogen mewn natur yn gynnar yn yr 20fed ganrif.

Meteleg Powdwr

Mae prosesau a thechnolegau cemegol modern yn gwneud cyfraniad pendant at greu deunyddiau gydag eiddo ffisegol a chemegol unigryw. Mae hyn yn arbennig o bwysig, yn gyntaf oll, ar gyfer offerynnau ac offer purfeydd olew, mentrau sy'n cynhyrchu asidau anorganig, lliwiau, farnais, plastigau. Yn eu cynhyrchwyr gwres cynhyrchu, defnyddir dyfeisiau cyswllt, colofnau synthesis, piblinellau. Mae wyneb yr offer mewn cysylltiad â chyfryngau ymosodol o dan bwysau uchel. At hynny, mae bron pob proses o gynhyrchu cemegol yn cael ei wneud o dan ddylanwad tymheredd uchel. Perthnasol yw cynhyrchu deunyddiau â lefelau uchel o wrthwynebiad thermol ac asid, eiddo gwrth-cyrydu.

Mae meteleg powdwr yn cynnwys prosesau cynhyrchu powdr sy'n cynnwys metel, sintering a chyflwyniad i gyfansoddiad aloion modern a ddefnyddir mewn adweithiau â sylweddau cemegol ymosodol.

Cyfansoddion a'u hystyr

Ymhlith technolegau modern, y prosesau cemegol pwysicaf yw'r adweithiau o gael deunyddiau cyfansawdd. Mae'r rhain yn cynnwys eogiau, cermedi, norpapalsts. Fel matrics ar gyfer cynhyrchu, defnyddir metelau a'u aloion, serameg, plastigion. Wrth i lenwwyr, silicon calsiwm, clai gwyn, ferriwm strontiwm a bariwm eu defnyddio. Mae'r holl sylweddau uchod yn rhoi deunyddiau cyfansawdd i wrthsefyll gwrthiant, gwres a gwrthsefyll gwisgo.

Beth yw technoleg cemegol?

Y gangen, gwyddoniaeth, a gymerodd ran i astudio'r dulliau a'r dulliau a ddefnyddiwyd wrth adweithio prosesu deunyddiau crai: alw'n olew, nwy naturiol, glo, mwynau, a elwir yn dechnoleg cemegol. Mewn geiriau eraill, gwyddoniaeth y prosesau cemegol sy'n digwydd o ganlyniad i weithgaredd dynol ydyw. Ei sylfaen gyfan ddamcaniaethol yw mathemateg, seiberneteg, cemeg ffisegol, economeg ddiwydiannol. Nid yw'n bwysig pa broses gemegol sy'n gysylltiedig â'r dechnoleg (cynhyrchu nitradau, dadelfennu calchfaen, synthesis plastig ffenol-formaldehyde) - mewn amgylchiadau modern, mae'n amhosibl heb systemau rheoli awtomataidd sy'n hwyluso gweithgarwch dynol ac eithrio llygredd amgylcheddol a darparu technoleg barhaus a di-wastraff o gynhyrchu cemegol.

Yn y papur hwn, rydym wedi ystyried enghreifftiau o brosesau cemegol sy'n digwydd, mewn natur fyw (ffotosynthesis, anghydnaws, beidio nitrogen), ac mewn diwydiant.