Bagaimana proses kimia? Proses kimia: esensi dan peran di alam

Reksa konversi senyawa yang diamati di alam, dan terjadi sebagai akibat dari aktivitas manusia dapat dilihat sebagai proses kimia. Reaktan dapat di mereka sebagai dua atau lebih zat dalam satu atau di negara-negara yang berbeda agregasi. Tergantung pada perbedaan ini dibuat antara sistem homogen atau heterogen. kondisi dan fitur khusus dari peran proses kimia di alam akan dibahas dalam makalah ini.

Yang dimaksud dengan reaksi kimia

Jika hasil dari interaksi bahan awal dapat berubah bagian dari molekul dan biaya atom inti yang sama, katakan tentang reaksi atau proses kimia. Produk yang terbentuk sebagai hasil dari program mereka, pria yang digunakan dalam industri, pertanian dan rumah tangga. Sejumlah besar interaksi antara zat terjadi, seperti dalam hidup dan tak hidup di alam. proses kimia perbedaan dasar dari fenomena fisik dan sifat radioaktivitas. Dalam zat-zat baru yang terbentuk molekul, sedangkan proses fisik tidak mengubah komposisi senyawa, dan reaksi nuklir terjadi atom unsur-unsur kimia baru.

Kondisi kimia proses

Mereka mungkin berbeda dan tergantung terutama pada sifat reagen masukan energi yang diperlukan dari luar, serta keadaan agregasi (padatan, solusi, gas) di mana proses terjadi. Mekanisme kimia dari interaksi antara dua atau lebih senyawa dapat dilakukan di bawah aksi katalis (misalnya, asam nitrat), suhu (produksi amonia), energi cahaya (fotosintesis). Dengan bantuan enzim dalam sifat hidup reaksi kimia proses fermentasi luas (alkohol, asam laktat, asam butirat) yang digunakan dalam industri makanan dan mikrobiologi. Untuk produk di industri sintesis organik, salah satu kondisi utama adalah adanya mekanisme radikal bebas dari proses kimia. Sebuah contoh akan menjadi persiapan metana yang mengandung klor (diklorometana, triklorometana, karbon tetraklorida diproduksi di konsekuensi dari reaksi berantai.

katalisis homogen

Mereka adalah jenis khusus dari kontak antara dua atau lebih zat. Inti dari proses kimia yang terjadi dalam fase homogen (misalnya, gas - gas) yang melibatkan akselerator reaksi, adalah untuk melakukan reaksi di seluruh campuran volume. Jika katalis dalam keadaan agregat yang sama, dan bahwa reaktan, membentuk kompleks dengan senyawa-senyawa awal antara bergerak.

Homogen katalisis - proses kimia dasar dilakukan, misalnya, dalam penyulingan minyak bumi, produksi bensin, nafta, minyak gas, dan bahan bakar lainnya. Hal ini teknologi yang digunakan seperti reformasi, isomerisasi, catalytic cracking.

katalisis heterogen

Dalam kasus katalisis heterogen, kontak reaktan terjadi paling sering pada permukaan padat katalis. Ini membentuk apa yang disebut situs aktif. Hal daerah di mana interaksi reaktan sangat pesat, yaitu laju reaksi adalah tinggi. Mereka adalah spesies-spesifik, dan memainkan peran penting juga dalam hal proses kimia yang terjadi dalam sel hidup. Kemudian berbicara tentang metabolisme - reaksi metabolisme. Contoh katalisis heterogen adalah persiapan industri sulfat asam. Kontaktor campuran gas sulfur dioksida dan oksigen dipanaskan dan melewati rak berkisi-kisi diisi dengan bubuk partikulat vanadium oksida, sulfat vanadyl atau VOSO _4. Yang dihasilkan produk - sulfur trioksida kemudian diserap oleh asam sulfat pekat. Dibentuk cair, disebut oleum. Hal ini dapat diencerkan dengan air untuk mendapatkan konsentrasi yang diinginkan dari asam sulfat.

Fitur reaksi termokimia

Isolasi atau penyerapan energi dalam bentuk panas adalah penting praktis. Cukuplah untuk mengingat reaksi pembakaran bahan bakar: gas alam, batubara, gambut. Mereka mewakili proses fisik dan kimia, karakteristik penting adalah panas pembakaran. reaksi termal tersebar luas di dunia organik, dan di alam benda mati. Misalnya, selama pencernaan pembelahan protein, lipid dan karbohidrat di bawah pengaruh zat aktif biologis - enzim.

energi yang dilepaskan disimpan dalam bentuk obligasi kaya energi dari molekul ATP. reaksi disimilasi disertai dengan pelepasan energi, bagian dari yang hilang sebagai panas. Sebagai hasil dari pencernaan, setiap gram protein menyediakan 17 kJ 2 pati - 17, 2 lemak kJ - 38,9 kJ. proses kimia yang terjadi dengan pelepasan energi disebut eksotermik, dan dengan penyerapan - endotermik. Dalam industri, sintesis organik dan teknologi lainnya dihitung efek termal reaksi termokimia. Hal ini penting, misalnya, untuk benar menghitung jumlah energi yang digunakan untuk memanaskan reaktor sintesis dan kolom, di mana reaksi berlangsung disertai dengan penyerapan panas.

Kinetika dan perannya dalam teori proses kimia

Kecepatan perhitungan partikel bereaksi (molekul, ion) - masalah utama yang dihadapi industri. solusi nya memberikan manfaat ekonomi dan profitabilitas siklus teknologi dalam industri kimia. Untuk meningkatkan kecepatan reaksi seperti seperti sintesis amonia faktor yang menentukan adalah variasi tekanan dalam campuran gas nitrogen dan hidrogen untuk 30 MPa, dan mencegah peningkatan tajam dalam suhu (suhu optimum adalah 450 550 ° C).

proses kimia yang digunakan dalam pembuatan asam sulfat, yaitu pirit pembakaran, oksidasi sulfur dioksida, sulfur trioksida, penyerapan oleum dilakukan di bawah kondisi yang berbeda. Untuk melakukan hal ini, gunakan pirit tungku dan kontaktor. Mereka memperhitungkan konsentrasi reaktan, suhu dan tekanan. Semua faktor ini berkorelasi untuk bereaksi dengan kecepatan terbesar, yang meningkatkan asam sulfat untuk menghasilkan 96-98%.

Sirkulasi zat, kedua proses fisik dan kimia di alam

Dikenal pepatah "Gerakan - hidup" dapat diterapkan untuk unsur-unsur kimia yang masuk ke dalam berbagai jenis interaksi (senyawa reaksi, substitusi, dekomposisi, pertukaran). Molekul dan atom dari unsur kimia tiba dalam gerakan terus menerus. Sebagai ilmuwan, semua di atas jenis reaksi kimia dapat disertai dengan fenomena fisik: pelepasan panas atau penyerapan foton sinar cahaya, mengubah keadaan agregasi. Proses ini terjadi di setiap shell Bumi: litosfer, hidrosfer, dan atmosfer, biosfer. Yang paling signifikan dari ini adalah siklus zat seperti oksigen, karbon dioksida dan nitrogen. Berikut ini kita mempertimbangkan gelar sebagai sirkulasi nitrogen terjadi di atmosfer, tanah, dan organisme hidup.

Interkonversi Nitrogen dan senyawanya

Hal ini juga diketahui bahwa nitrogen merupakan bagian penting dari protein, dan dengan demikian berpartisipasi dalam pembentukan setiap dan semua spesies kehidupan di bumi. Nitrogen diserap oleh tanaman dan hewan dalam bentuk ion: amonium, nitrat dan ion nitrit. Tanaman yang dihasilkan dari bentuk fotosintesis tidak hanya glukosa tetapi juga asam amino, gliserol, asam lemak. Semua senyawa kimia di atas adalah produk dari reaksi yang terjadi dalam siklus Calvin. Beredar ilmuwan Rusia K. Timiryazev, berbicara tentang peran kosmik tanaman hijau, mengingat, khususnya, dan kemampuan mereka untuk mensintesis protein.

Herbivora adalah peptida dari makanan nabati, dan karnivora - daging korban. Pada saat di bawah pengaruh bakteri tanah saprotrophic membusuk sisa-sisa tumbuhan dan hewan ada proses biologi dan kimia yang kompleks. Sebagai hasil dari nitrogen mereka dari senyawa organik hasil untuk bentuk anorganik (amonia terbentuk, nitrogen bebas, nitrat dan nitrit). Kembali ke atmosfer dan tanah, semua zat ini diserap oleh tanaman lagi. Nitrogen memasuki kulit melalui stomata daun, dan solusi dari asam nitrat dan asam nitrat dan garam-garamnya diserap oleh akar rambut dari akar tanaman. siklus konversi nitrogen ditutup untuk mengulangi lagi. Inti dari proses kimia yang terjadi dengan senyawa nitrogen di alam telah dipelajari secara rinci pada awal abad ke-20 oleh ilmuwan Rusia DN Pryanishnikov.

metalurgi serbuk

proses kimia modern dan teknologi yang membuat kontribusi yang signifikan terhadap penciptaan bahan dengan sifat fisik dan kimia yang unik. Hal ini sangat penting, terutama untuk perangkat dan peralatan kilang minyak, perusahaan memproduksi anorganik asam, pewarna, cat, plastik. Dalam pembuatan mereka penukar panas yang digunakan, aparat kontak, kolom sintesis, pipa. permukaan peralatan kontak dengan media yang agresif di bawah tekanan tinggi. Selain itu, proses produksi hampir semua bahan kimia dilakukan di bawah suhu tinggi. Topikal memperoleh bahan dengan sifat tahan panas dan asam tinggi, anti-korosi.

Metalurgi serbuk mencakup proses untuk produksi serbuk logam, dan sintering pengenalan paduan modern yang digunakan dalam reaksi dengan zat-zat kimia yang agresif.

Komposit dan Signifikansi mereka

Di antara teknologi modern, proses kimia yang paling penting adalah produksi reaksi bahan komposit. Ini termasuk busa, cermet norpapalsty. Sebagai matriks yang digunakan untuk produksi logam dan paduan, keramik, plastik. Sebagai eksipien yang digunakan kalsium silikat, tanah liat putih, Ferriday strontium dan barium. Semua zat di atas memberikan bahan komposit resistensi dampak, panas dan ketahanan aus.

Apa yang dimaksud dengan teknologi kimia

Industri, ilmu pengetahuan berurusan dengan studi tentang cara dan metode yang digunakan dalam reaksi bahan baku pengolahan: minyak, gas alam, batubara, mineral, yang disebut teknologi kimia. Dengan kata lain, ilmu proses kimia yang terjadi sebagai akibat dari aktivitas manusia. Semua dari dasar teoritis up matematika, cybernetics, kimia fisik, ekonomi industri. Tidak peduli apa proses kimia yang terlibat dalam teknologi (menerima dekomposisi asam nitrat batu kapur, sintesis plastik fenol-formaldehida) - dalam kondisi saat itu adalah mustahil tanpa sistem kontrol otomatis untuk memudahkan aktivitas manusia, termasuk polusi dan memastikan teknologi yang berkelanjutan dan non-limbah produksi kimia.

Dalam studi ini, kami menguji contoh proses kimia, baik di alam (fotosintesis, disimilasi, siklus nitrogen) dan di industri.