Uskumatud faktid

Molekulaarne materjal meie igapäevaelus on nii etteaimatav, et me unustame sageli, millised hämmastavad asjad võivad põhielementidega juhtuda.

Isegi meie kehas toimub palju hämmastavaid keemilisi reaktsioone.

Siin on mõned põnevad ja muljetavaldavad GIF-kujulised keemilised ja füüsikalised reaktsioonid, mis meenutavad teile keemiakursust.

keemilised reaktsioonid

1. "Vaarao madu" - elavhõbetiotsüanaadi lagunemine

Elavhõbetiotsüanaadi põletamine põhjustab selle lagunemise kolmeks muuks kemikaaliks. Need kolm kemikaali lagunevad omakorda veel kolmeks aineks, mis viib tohutu "mao" levikuni.

2. Põlev tikk

Tikupea sisaldab punast fosforit, väävlit ja Bertolet soola. Fosfori tekitatud soojus lagundab Bertolet soola ja vabastab protsessi käigus hapnikku. Hapnik ühineb väävliga, tekitades lühiajalise leegi, mida kasutame näiteks küünla süütamiseks.

3. Tuli + vesinik

Gaasiline vesinik on õhust kergem ja võib süttida leegi või sädemega, põhjustades suurejoonelise plahvatuse. Seetõttu kasutatakse õhupallide täitmiseks nüüd heeliumi sagedamini kui vesinikku.

4. Elavhõbe + alumiinium

Elavhõbe tungib läbi alumiiniumi kaitsva oksiidikihi (rooste), põhjustades selle palju kiiremini roostetamist.

Näited keemilistest reaktsioonidest

5. Madu mürk + veri

Üks tilk rästikumürki, mis on pandud Petri tassi verega, paneb selle kõveraks paksuks tahkeks tükiks. See juhtub meie kehas, kui meid hammustab mürgine madu.

6. Raud + vasksulfaadi lahus

Raud asendab lahuses vase, muutes vasksulfaadi raudsulfaadiks. Puhas vask kogutakse rauale.

7. Gaasipaagi süütamine

8. Kloori tablett + meditsiiniline alkohol suletud pudelis

Reaktsioon toob kaasa rõhu tõusu ja lõpeb anuma purunemisega.

9. P-nitroaniliini polümerisatsioon

Gifil lisatakse poolele teelusikatäiele p-nitroaniliinile või 4-nitroaniliinile mõni tilk kontsentreeritud väävelhapet.

10. Veri vesinikperoksiidis

Veres sisalduv ensüüm, mida nimetatakse katalaasiks, muudab vesinikperoksiidi veeks ja gaasiliseks hapnikuks, luues hapnikumullidest vahu.

Keemilised katsed

11. Gallium kuumas vees

Peamiselt elektroonikas kasutatava galliumi sulamistemperatuur on 29,4 kraadi Celsiuse järgi, mis tähendab, et see sulab käte käes.

12. Beeta-tina aeglane üleminek alfa-modifikatsioonile

Külmadel temperatuuridel muundub tina beeta-allotroop (hõbe, metallik) spontaanselt alfa-allotroopiks (hall, pulbriline).

13. Naatriumpolüakrülaat + vesi

Naatriumpolüakrülaat, sama materjal, mida kasutatakse ka beebimähkmetes, toimib niiskust imava käsnana. Veega segamisel muutub ühend tahkeks geeliks ja vesi ei ole enam vedelik ja seda ei saa välja valada.

14. Udukambrisse juhitakse gaas Radon 220

V-kujulise jälje teevad võimalikuks kaks alfaosakest (heelium-4 tuumad), mis vabanevad radooni lagunemisel polooniumiks ja seejärel pliiks.

Kodukeemia katsed

15. Hüdrogeelipallid ja värviline vesi

Sel juhul toimub difusioon. Hüdrogeel on polümeeri graanulid, mis imavad väga hästi vett.

16. Atsetoon + vahtpolüstürool

Vahtpolüstürool on valmistatud vahtpolüstüroolist, mis atsetoonis lahustades eraldub vahu sisse õhku, mistõttu jääb mulje, et lahustate väikeses koguses vedelikus suure hulga materjali.

17. Kuiv jää + nõudepesuseep

Vette asetatud kuivjää tekitab pilve, samas kui vees olev nõudepesuvahend hoiab süsihappegaasi ja veeauru mulli kujul.

18. Toiduvärviga piimale lisatud tilk pesuainet

Piim on enamasti vesi, kuid see sisaldab ka vitamiine, mineraalaineid, valke ja lahuses suspendeeritud väikeseid rasvatilku.

Nõudepesuvahend vabastab keemilised sidemed, mis hoiavad lahuses valke ja rasvu. Rasvademolekulid lähevad segadusse, kui seebimolekulid hakkavad rasvamolekulidega ühenduses olemiseks ringi käima, kuni lahus on ühtlaselt segunenud.

19. Elevandi hambapasta

Pärm ja soe vesi valatakse pesuaine, vesinikperoksiidi ja toiduvärviga nõusse. Pärm toimib vesinikperoksiidist hapniku vabanemise katalüsaatorina, tekitades palju mullid. Selle tulemusena tekib eksotermiline reaktsioon, mille käigus tekib vaht ja eraldub soojust.

Keemilised katsed (video)

20. Pirnide läbipõlemine

Volframniit puruneb, põhjustades elektrilise lühise, mis põhjustab hõõgniidi hõõgumist.

21. Ferrofluid klaaspurgis

Ferrofluid on vedelik, mis magnetvälja toimel tugevalt magnetiseerub. Seda kasutatakse kõvaketastes ja masinaehituses.

Teine ferrofluid.

22. Jood + alumiinium

Peeneks hajutatud alumiiniumi oksüdatsioon toimub vees, moodustades tumelillad aurud.

23. Rubiidium + vesi

Rubiidium reageerib väga kiiresti veega, moodustades rubiidiumhüdroksiidi ja gaasilise vesiniku. Reaktsioon on nii kiire, et kui see viiakse läbi klaasanumas, võib see puruneda.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

• Sissejuhatus
• 1. Heli mõiste. helilained
• 1.1 Keemiliste protsesside heliefektide uurimisvaldkond
• 1.2 Helikeemia meetodid
• 2. Infraheli kasutamine intensiivistamise meetodina keemiatehnoloogia protsessid
• 3. Ultraheli kasutamine keemiliste protsesside intensiivistamiseks
• Järeldus
• Sissejuhatus
• Kahekümne esimene sajand on bio- ja nanotehnoloogia, universaalse informatiseerimise, elektroonika, infraheli ja ultraheli sajand. Ultraheli ja infraheli on keskkonna osakeste lainetaoline leviv võnkumine ja neid iseloomustavad mitmed eristavad tunnused võrreldes kuuldava ulatuse võnkumisega. Ultraheli sagedusvahemikus on suhteliselt lihtne saada suundkiirgust; Ultraheli vibratsioonid sobivad hästi fokusseerimiseks, mille tulemusena suureneb ultraheli vibratsiooni intensiivsus teatud mõjutsoonides. Gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes levides tekitavad helivibratsioonid ainulaadseid nähtusi, millest paljud on leidnud praktilist rakendust erinevates teaduse ja tehnika valdkondades, on ilmunud kümneid ülitõhusaid, ressursse säästvaid helitehnoloogiaid. Viimastel aastatel on helivibratsiooni kasutamine hakanud tööstuses ja teadusuuringutes mängima üha olulisemat rolli. Edukalt on läbi viidud teoreetilised ja eksperimentaalsed uuringud ultraheli kavitatsiooni ja akustiliste voolude valdkonnas, mis võimaldasid välja töötada uusi tehnoloogilisi protsesse, mis tekivad ultraheli toimel vedelas faasis.
• Praegu on keemias kujunemas uus suund - helikeemia, mis võimaldab kiirendada paljusid keemilis-tehnoloogilisi protsesse ja saada uusi aineid, koos teoreetiliste ja eksperimentaalsete uuringutega heli-keemiliste reaktsioonide vallas, palju praktilist. töö on tehtud. Helitehnoloogiate arendamine ja rakendamine avab praegu uusi väljavaateid uute ainete ja materjalide loomisel, teadaolevatele materjalidele ja kandjatele uute omaduste andmisel ning nõuab seetõttu ultraheli ja infraheli mõjul toimuvate nähtuste ja protsesside mõistmist. , uute tehnoloogiate võimalused ja nende rakendamise väljavaated.
• 1. Heli mõiste. helilained

Heli on füüsikaline nähtus, mis seisneb mehaaniliste võngete levimises elastsete lainete kujul tahkes, vedelas või gaasilises keskkonnas. Kitsas tähenduses viitab heli nendele vibratsioonidele, mis on seotud sellega, kuidas loomade ja inimeste meeleelundid neid tajuvad.

Nagu iga laine, iseloomustab heli amplituud ja sagedusspekter. Tavainimene on võimeline kuulma helivibratsioone sagedusvahemikus 16-20 Hz kuni 15-20 kHz. Inimese kuulmisulatusest madalamat heli nimetatakse infraheliks; kõrgem: kuni 1 GHz - ultraheliga, alates 1 GHz - hüperheliga. Heli tugevus sõltub kompleksselt efektiivsest helirõhust, sagedusest ja vibratsiooni moodusest ning heli kõrgus sõltub mitte ainult sagedusest, vaid ka helirõhu suurusest.

Õhus esinevad helilained on vahelduvad kokkusurumise ja harvendamise piirkonnad. Helilained võivad olla võnkeprotsessi näited. Igasugune kõikumine on seotud süsteemi tasakaaluseisundi rikkumisega ja väljendub selle omaduste kõrvalekaldes tasakaaluväärtustest koos järgneva naasmisega algse väärtuse juurde. Helivõngete puhul on selliseks tunnuseks rõhk keskkonna mingis punktis ja selle hälve on helirõhk.

Kui teete elastse keskkonna osakesi ühes kohas järsult nihutades, näiteks kolvi abil, siis rõhk selles kohas suureneb. Tänu osakeste elastsetele sidemetele kandub rõhk üle naaberosakestele, mis omakorda mõjuvad järgmistele ja suurenenud rõhu ala liigub justkui elastses keskkonnas. Kõrgrõhualale järgneb madalrõhu piirkond ja seega moodustub rida vahelduvaid kokkusurumis- ja hõrenemisalasid, mis levivad keskkonnas laine kujul. Iga elastse keskkonna osake sel juhul võngub.

Joonis 1 - Osakeste liikumine laine levimisel a) keskkonna osakeste liikumine pikilaine levimisel; b) keskkonna osakeste liikumine ristlaine levimisel.

Joonis 2 – võnkeprotsessi tunnused

Vedelas ja gaasilises keskkonnas, kus tiheduses olulisi kõikumisi ei esine, on akustilised lained oma olemuselt pikisuunalised, st osakeste võnkesuund langeb kokku laine liikumise suunaga. Tahketes ainetes tekivad lisaks pikisuunalistele deformatsioonidele ka elastsed nihkedeformatsioonid, mis põhjustavad põik- (nihke)lainete ergastamist; sel juhul võnguvad osakesed laine levimise suunaga risti. Pikisuunaliste lainete levimise kiirus on palju suurem kui nihkelainete levimiskiirus.

1.1 Keemiliste protsesside heliefektide uurimisvaldkond

Keemiaharu, mis uurib võimsate akustiliste lainete vastasmõju ning sellest tulenevaid keemilisi ja füüsikalis-keemilisi mõjusid, nimetatakse sonokeemiaks (sonokeemia). Sonokeemia uurib helivälja helitugevuses toimuvate sonokeemiliste reaktsioonide kineetikat ja mehhanismi. Helikeemia valdkonda kuuluvad ka mõned füüsikalised ja keemilised protsessid heliväljas: sonoluminestsents, aine hajumine heli toimel, emulgeerimine ja muud kolloidsed keemilised protsessid. Sonoluminestsents on valgussähvatuse ilmnemine vedelikus võimsa ultrahelilaine poolt tekitatud kavitatsioonimullide kokkuvarisemise ajal. Tüüpiline kogemus sonoluminestsentsi vaatlemiseks on järgmine: veeanumasse asetatakse resonaator ja selles tekitatakse seisev sfääriline ultrahelilaine. Piisava ultrahelivõimsuse korral ilmub paagi keskele hele punkt-sinakas valgus – heli muutub valguseks. Sonokeemia pöörab põhitähelepanu akustiliste vibratsioonide toimel toimuvate keemiliste reaktsioonide – sonokeemiliste reaktsioonide – uurimisele.

Helikeemilisi protsesse uuritakse reeglina ultrahelivahemikus (20 kHz kuni mitu MHz). Märksa harvemini uuritakse helivibratsioone kilohertsivahemikus ja infrahelivahemikus.

Helikeemia uurib kavitatsiooniprotsesse. Kavitatsioon (ladina keelest cavita - tühjus) on aurumullide aurustumisprotsess ja sellele järgnev kondenseerumine vedelikuvoolus, millega kaasneb müra ja hüdraulilised šokid, õõnsuste moodustumine vedelikus (kavitatsioonimullid või koopad), mis on täidetud auruga. vedelik ise, milles see esineb. Kavitatsioon tekib vedeliku rõhu lokaalse languse tagajärjel, mis võib ilmneda kas selle kiiruse suurenemisega (hüdrodünaamiline kavitatsioon) või suure intensiivsusega akustilise laine läbimisel haruldase pooltsükli jooksul (akustiline kavitatsioon). ), mõjul on ka muid põhjuseid. Liikudes koos vooluga kõrgema rõhuga piirkonda või poole kompressiooniperioodi jooksul, kukub kavitatsioonimull kokku, kiirgades samal ajal lööklaine.

1.2 Helikeemia meetodid

Helikeemiliste reaktsioonide uurimiseks kasutatakse järgmisi meetodeid: pöördpiesoelektriline efekt ja magnetostriktsiooniefekt kõrgsageduslike helivibratsioonide tekitamiseks vedelikus, analüütiline keemia heli-keemiliste reaktsioonide produktide uurimiseks, pöördpiesoelektriline efekt - esinemine. mehaanilised deformatsioonid elektrivälja mõjul (kasutatakse akustilistes emitterites, süsteemides mehaanilised liikumised - aktivaatorid).

Magnetostrimtsioon on nähtus, mis seisneb selles, et keha magnetiseerumise oleku muutumisel muutuvad selle maht ja lineaarsed mõõtmed (neid kasutatakse ultraheli ja hüperheli tekitamiseks).

Infraheli on helilained, mille sagedus on madalam kui inimkõrv. Kuna inimese kõrv on tavaliselt võimeline kuulma helisid sagedusvahemikus 16-20 "000 Hz, siis infraheli sagedusvahemiku ülemiseks piiriks võetakse tavaliselt 16 Hz. Infraheli vahemiku alumine piir on tinglikult määratletud kui 0,001 Hz .

Infrahelil on mitmeid omadusi, mis on seotud elastse keskkonna madala võnkesagedusega: sellel on palju suuremad võnkeamplituudid; levib õhus palju kaugemale, kuna selle neeldumine atmosfääris on tühine; eksponeerib difraktsiooni nähtust, mille tulemusena tungib see kergesti ruumidesse ja läheb ümber takistustest, mis lükkavad kuuldavaid helisid edasi; põhjustab suurte objektide vibratsiooni resonantsi tõttu.

laine ultraheli keemiline kavitatsioon

2. Infraheli kasutamine keemilis-tehnoloogiliste protsesside intensiivistamiseks

Füüsiline mõju keemilistele reaktsioonidele toimub sel juhul infraheliseadmetes,- seadmed, milles vedelas keskkonnas tehnoloogiliste protsesside intensiivistamiseks kasutatakse madalsageduslikke akustilisi vibratsioone (tegelikult infraheli sagedusega kuni 20 Hz, heli sagedusega kuni 100 Hz). Võnkumised tekitatakse otse töödeldavas keskkonnas erineva konfiguratsiooni ja kujuga painduvate emitterite või jäikade metallkolbide abil, mis on elastsete elementide (nt kummi) kaudu ühendatud tehnoloogiliste mahutite seintega. See võimaldab infraheliseadme seinu allika vibratsioonist maha laadida, vähendab oluliselt nende vibratsiooni ja mürataset tööstusruumides. Infraheliseadmetes ergastatakse suure amplituudiga (ühikutest kümnete mm-ni) võnkumisi.

Infraheli vähene neeldumine töökeskkonnas ja selle sobitamise võimalus võnkumiste emitteriga (sobivate allikaparameetrite valik) ja aparaadi suurus (antud vedelikukoguste töötlemiseks) võimaldavad aga laiendada mittelineaarset helitugevust. infraheli mõjul tekkivad laineefektid kuni suurte tehnoloogiliste mahtudeni. Tänu sellele erinevad infraheliseadmed põhimõtteliselt ultraheliseadmetest, milles vedelikke töödeldakse väikeses mahus.

Infraheliseadmetes realiseeritakse järgmised füüsikalised efektid (üks või mitu samaaegselt): kavitatsioon, suure amplituudiga vahelduvad ja kiirguse (helikiirguse) rõhud, vahelduvad vedelikuvoolud, akustilised voolud (helituul), vedeliku degaseerimine ja kiirguse teke. palju gaasimulle ja nende tasakaalukihte selles, hõljuvate osakeste ja vedeliku vahelise võnke faasinihe. Need efektid kiirendavad oluliselt redoks-, elektrokeemilisi ja muid reaktsioone, intensiivistavad 2-4 korda tööstuslikke protsesse tahkete materjalide segamisel, filtreerimisel, lahustamisel ja vedelikes dispergeerimisel, suspensioonide eraldamisel, klassifitseerimisel ja dehüdratsioonil, samuti osade ja mehhanismide puhastamisel jne. .

Infraheli kasutamine võimaldab mitu korda vähendada energia ja metalli erikulu ning aparaadi üldmõõtmeid, samuti töödelda vedelikke otse voolus nende transportimisel läbi torustike, mis välistab mikserite ja muude seadmete paigaldamise.

Joonis 3 - Infraheliseade suspensioonide segamiseks: 1 - membraani vibratsiooniemiter; 2 - suruõhu modulaator; 3 - alglaadimisseade; 4 - kompressor

Üks levinumaid infraheli rakendusi on suspensioonide segamine näiteks toru infraheli aparatuuri abil. Selline masin koosneb ühest või mitmest järjestikku ühendatud hüdropneumaatilisest emitterist ja laadimisseadmest.

3. Ultraheli kasutamine keemiliste protsesside intensiivistamisel

Ultraheli mikronid – helilained, mille sagedus on kõrgem kui inimkõrv tajub, tavaliselt mõistetakse ultraheli all sagedusi üle 20 000 hertsi. Tööstuses kasutatavad kõrgsageduslikud vibratsioonid tekitatakse tavaliselt piesokeraamiliste andurite abil. Juhtudel, kui ultraheli vibratsiooni tugevus on esmatähtis, kasutatakse ultraheli mehaanilisi allikaid.

Ultraheli mõju vedelikus toimuvatele keemilistele ja füüsikalis-keemilistele protsessidele hõlmab: mõnede keemiliste reaktsioonide käivitamist, reaktsioonide kiiruse ja mõnikord ka suuna muutumist, vedelikus hõõgumise tekkimist (sonoluminestsents), lööklainete teket. vedelikus, segunematute vedelike ja liituvate osakeste emulgeerimine liikuvas keskkonnas või keha pinnal) emulsioonid, tahkete ainete dispergeerimine (tahkete või vedelike peenjahvatamine) ja tahkete osakeste koaguleerimine (väikeste hajutatud osakeste ühendamine suuremateks agregaatideks) vedelikes, vedelike degaseerimine jne. Tehnoloogiliste protsesside rakendamiseks kasutatakse ultraheliseadmeid.

Ultraheli mõju erinevatele protsessidele on seotud kavitatsiooniga (gaasi, auru või nende seguga täidetud õõnsuste (kavitatsioonimullide) akustilise laine läbimise ajal vedelikus).

Ultraheli toimel vedelikus toimuvad keemilised reaktsioonid (heli-keemilised reaktsioonid) võib jagada: a) vesilahustes toimuvateks redoksreaktsioonideks kavitatsioonimulli sees lahustunud ainete ja veemolekulide lagunemissaaduste vahel (H, OH,) , näiteks:

b) Reaktsioonid lahustunud gaaside ja kõrge aururõhuga ainete vahel kavitatsioonimulli sees:

c) Ahelreaktsioonid, mis algavad mitte vee lagunemise radikaalsete saaduste, vaid mõne muu kavitatsioonimullis dissotsieerunud aine poolt, näiteks malehappe isomerisatsioon fumaarhappeks Br toimel, mis tekib sonokeemilise dissotsiatsiooni tulemusena.

d) makromolekulidega seotud reaktsioonid. Nende reaktsioonide jaoks pole olulised mitte ainult kavitatsioon ja sellega seotud lööklained ja kumulatiivsed joad, vaid ka molekule lõhestavad mehaanilised jõud. Saadud makroradikaalid monomeeri juuresolekul on võimelised algatama polümerisatsiooni.

e) plahvatuse tekitamine vedelas ja tahkes lõhkeaines.

f) Reaktsioonid vedelates mittevesisüsteemides, näiteks süsivesinike pürolüüs ja oksüdatsioon, aldehüüdide ja alkoholide oksüdatsioon, aromaatsete ühendite alküülimine jne.

Sonokeemiliste reaktsioonide peamine energiaomadus on energiasaagis, mida väljendatakse 100 eV neeldunud energia hinnaga moodustunud produktimolekulide arvuga. Redoksreaktsioonide produktide energiasaagis ei ületa tavaliselt mõnda ühikut ja ahelreaktsioonide puhul ulatub see mitme tuhandeni.

Ultraheli toimel on paljudes reaktsioonides võimalik kiirust mitu korda suurendada (näiteks hüdrogeenimise, isomeerimise, oksüdatsiooni jne reaktsioonides), mõnikord suureneb samal ajal ka saagis.

Kaasnevate protsesside mõistmiseks on oluline arvestada ultraheli mõju erinevate tehnoloogiliste protsesside väljatöötamisel ja rakendamisel (näiteks veega kokkupuutel, milles õhk lahustub, lämmastikoksiidid ja moodustuvad). heli neeldumine meedias.

Järeldus

Praegu on helivibratsioon tööstuses laialdaselt kasutusel, olles paljulubav tehnoloogiline tegur, mis võimaldab vajadusel tootmisprotsesse järsult intensiivistada.

Võimsa ultraheli kasutamine materjalide ja ainete tootmise ja töötlemise tehnoloogilistes protsessides võimaldab:

Protsessi või toote maksumuse vähendamine,

saada uusi tooteid või parandada olemasolevate kvaliteeti,

intensiivistada traditsioonilisi tehnoloogilisi protsesse või stimuleerida uute rakendamist,

Aidake kaasa keskkonnaseisundi paranemisele, vähendades protsessivedelike agressiivsust.

Siiski tuleb märkida, et ultrahelil on elusorganismidele äärmiselt ebasoodne mõju. Selliste mõjude vähendamiseks soovitatakse ultrahelipaigaldised paigutada spetsiaalsetesse ruumidesse, kasutades tehnoloogiliste protsesside kaugjuhtimissüsteeme. Nende paigaldiste automatiseerimisel on suur mõju.

Säästlikum viis ultraheli mõjude eest kaitsmiseks on kasutada ultraheliseadmeid sulgevaid helikindlaid korpuseid või ultraheli teele jäävaid ekraane. Need ekraanid on valmistatud lehtterasest või duralumiiniumist, plastikust või spetsiaalsest kummist.

Kasutatud allikate loetelu

1. Margulis M.A. Helikeemia alused (keemilised reaktsioonid akustilistes väljades); õpik keemiatoetus. ja keemiatehnoloog. Ülikoolide erialad / M.A. Margulis. M.: Kõrgkool, 1984. 272 ​​lk.

2. Suslik K.S. Ultraheli. Selle keemilised, füüsikalised ja bioloogilised mõjud. Toim.: VCH, N. Y., 336 lk.

3. Kardašev G.A. Keemiliste tehnoloogiliste protsesside intensiivistamise füüsikalised meetodid. Moskva: Keemia, 1990, 208 lk.

5. Luminestsents

6. Ultraheli

Majutatud saidil Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Keemiatehnoloogia protsessid. Keemilis-tehnoloogilise protsessi skeemi väljatöötamine. Optimeerimise kriteeriumid. Topoloogiline meetod ja HTS. Graafiteooria mõisted ja definitsioonid. CTS-i elementide tehnoloogilise režiimi parameetrid. Stohhastiliste protsesside uurimine.

loeng, lisatud 18.02.2009


Orgaanilise sünteesi keemiliste protsesside teooria. Lahendus: benseeni alküülimisel propüleeniga mis tahes katalüsaatorite juuresolekul toimub vesinikuaatomite järjestikune asendamine erineva alküülimisastmega saaduste segu moodustumisega.

kursusetöö, lisatud 01.04.2009


Orgaaniline süntees kui keemia haru, selle uurimise teema ja meetodid. Alküülimise ja atsüülimise protsesside olemus, iseloomulikud reaktsioonid ja voolamise põhimõtted. Kondensatsioonireaktsioonide kirjeldus. Nitreerimise omadused, olulisus, halogeenimisreaktsioonid.

loeng, lisatud 28.12.2009


Põlemis- ja plahvatusprotsesside uurimise etapid. Plahvatuste peamised liigid, nende klassifikatsioon keemiliste reaktsioonide tüübi ja aine tiheduse järgi. Lagunemis-, redoks-, polümerisatsiooni-, isomerisatsiooni- ja kondensatsioonireaktsioonid, segud plahvatuste alusel.

abstraktne, lisatud 06.06.2011


Tööstuslik veetöötlus. Toimingute komplekt, mis tagab vee puhastamise. Homogeensed ja heterogeensed mittekatalüütilised protsessid vedelas ja gaasifaasis, nende seadused ja intensiivistamise meetodid. Erinevat tüüpi keemiliste reaktorite võrdlus.

loeng, lisatud 29.03.2009


Värvainete saamise meetodid. Naatriumsulfanilaadi saamine sünteesi teel. Lähteaine ja saadud toote omadused. Keemilis-tehnoloogiliste protsesside ja seadmete arvestus. Naatriumsulfanilaadi saamise keemilise meetodi matemaatiline kirjeldus.

lõputöö, lisatud 21.10.2013


Keemiliste reaktsioonide kiiruse mõiste ja arvutamine, selle teaduslik ja praktiline tähendus ning rakendus. Massitegevuse seaduse formuleerimine. Keemiliste reaktsioonide kiirust mõjutavad tegurid. Näited reaktsioonidest, mis toimuvad homogeensetes ja heterogeensetes süsteemides.

esitlus, lisatud 30.04.2012


Keemiliste reaktsioonide läbimise mõiste ja tingimused. Ühendus-, lagunemis-, asendus-, vahetusreaktsioonide iseloomustus ja nende rakendamine tööstuses. Redoksreaktsioonid on metallurgia alus, valentsuse olemus, ümberesterdamise tüübid.

abstraktne, lisatud 27.01.2012


Vee väärtus keemiatööstusele. Tööstuslike protsesside veetöötlus. Katalüütilised protsessid, nende klassifikatsioon. Katalüsaatori mõju keemilis-tehnoloogiliste protsesside kiirusele. Väävli põletamise ahju materjalibilanss.

test, lisatud 18.01.2014


Ultraheli mõju mehhanismid keemilistele reaktsioonidele. Selle arvestamine tehnoloogiliste protsesside väljatöötamisel ja juurutamisel. Ultraheli abil realiseeritud tehnoloogiad. Täpne puhastus ja rasvaärastus. Sulandite degaseerimine ning polümeeride ja metallide keevitamine.

Gaasiline metaan on õhust kergem, mistõttu sellest moodustunud vaht tõuseb kergesti lakke. Noh, maagaasi põhikomponendi ere põlemine ei tohiks kedagi üllatada - sama võib öelda iga kerge süsivesiniku kohta.

Allikas: Science in GIFs

2. Luminooli ja kaaliumheksatsüanoferraadi (III) oksüdatsioonireaktsioon

Siin on näide kemoluminestsentsist: luminooli muundumisel on inimsilmale selgelt nähtav helendus. Punane veresool toimib siin katalüsaatorina - muide, hemoglobiin võib mängida sama rolli, mille tulemusena kasutatakse kirjeldatud reaktsiooni laialdaselt kriminoloogias vere jälgede tuvastamiseks.

Allikas: Professor Nicolas Science Show

3. Elavhõbedaga täidetud õhupall (reaktsioon vastu põrandat)

Elavhõbe on ainus metall, mis jääb normaalsetes tingimustes vedelaks, võimaldades seda õhupalli valada. Elavhõbe on aga nii raske, et isegi väikeselt kõrguselt alla lastud pall rebib selle tükkideks.

Allikas: Ammu lapsi pole

4. Kaaliumjodiidi poolt katalüüsitud vesinikperoksiidi lagunemine

Lisandite puudumisel on vesinikperoksiidi vesilahus üsna stabiilne, kuid niipea, kui sellele lisatakse kaaliumjodiidi, algab nende molekulide lagunemine kohe. Sellega kaasneb molekulaarse hapniku vabanemine, mis aitab suurepäraselt kaasa erinevate vahtude moodustumisele.

Allikas: fishki.net

5. Raud + vasksulfaat

Üks esimesi reaktsioone, mida uuriti vene keemia kursusel: asendamise tulemusena aktiivsem metall (raud) lahustub ja lahustub, vähemaktiivne metall (vask) aga sadestub värviliste helveste kujul. Nagu võite arvata, on animatsioon aja jooksul oluliselt kiirendatud.

Allikas: Trinixy

6. Vesinikperoksiid ja kaaliumjodiid

Veel üks näide vesinikperoksiidi (teise nimega peroksiidi) lagunemisreaktsioonist katalüsaatori juuresolekul. Pöörake tähelepanu laual seisvale pesuainepudelile: just tema aitab lauale kukkuval seebivorstil ilmuda.

Allikas: Trinixy

7. Liitiumi põlemine

Liitium on üks leelismetallidest, mida peetakse õigustatult kõigi teiste metallide seas kõige aktiivsemaks. See ei põle nii intensiivselt kui tema kolleegid naatrium ja kaalium, kuid on lihtne näha, et see protsess on siiski väga kiire.

Allikas: Trinixy

8. Suhkru dehüdratsioon väävelhappes

Väga lihtne ja väga tõhus reaktsioon: väävelhape võtab sahharoosi molekulidelt vee ära, muutes need aatomsüsinikuks (lihtsalt kivisöeks). Samal ajal vabanev gaasiline vesi vahutab kivisütt, tänu millele näeme ähvardavat musta sammast.

Allikas: fishki.net

9. Kvartsklaas

Erinevalt tavalisest aknaklaasist on kvarts kõrgetele temperatuuridele vastupidavam: tavapärasel gaasipõletil ei hakka see "voolama". Seetõttu joodetakse kvartstorud hapnikupõletitele, mis tagavad kõrgema leegi temperatuuri.

Allikas: Global Research

10. Fluorestseiin

Vesilahuses kiirgab ultraviolettkiirguse toimel roheline värvaine fluorestseiin valgust nähtavas vahemikus – seda nähtust nimetatakse fluorestsentsiks.

Allikas: Thoisoi

11. Silindris tõmblukk

Süsiniksulfiidi ja lämmastikoksiidi (I) vahelise reaktsiooniga ei kaasne mitte ainult eredaim valge välklamp, mis meenutab keravälku, vaid seda iseloomustab ka naljakas heli, tänu millele sai see rahvapärase nime - "haukuv koer". mõnikord püüavad nad seda ainet väärismetallina edasi anda.

Plahvatusohtlike muundumisreaktsioonide lõpptulemust väljendatakse tavaliselt võrrandiga, mis seob esialgse lõhkeaine keemilise valemi või selle koostise (plahvatusohtliku segu korral) lõplike plahvatusproduktide koostisega.

Plahvatuse ajal toimuva keemilise muundumise võrrandi tundmine on oluline kahel viisil. Ühest küljest saab seda võrrandit kasutada plahvatuse gaasiliste saaduste soojuse ja mahu ning sellest tulenevalt ka plahvatuse temperatuuri, rõhu ja muude parameetrite arvutamiseks. Seevastu plahvatusproduktide koostis on eriti oluline allmaatöödel lõhkamiseks mõeldud lõhkeainete puhul (seega kaevanduse ventilatsiooni arvestus nii, et vingugaasi ja lämmastikoksiidide hulk ei ületaks teatud mahtu) .

Plahvatuse ajal ei saavutata aga alati keemilist tasakaalu. Nendel arvukatel juhtudel, kui arvutused ei võimalda usaldusväärselt kindlaks teha plahvatusohtliku muundumise lõplikku tasakaalu, pöördutakse eksperimenteerimise poole. Kuid ka toodete koostise eksperimentaalne määramine plahvatuse ajal on tõsiste raskustega, kuna plahvatusproduktid võivad kõrgel temperatuuril sisaldada aatomeid ja vabu radikaale (aktiivseid osakesi), mida pärast jahutamist ei saa tuvastada.

Orgaanilised lõhkeained koosnevad reeglina süsinikust, vesinikust, hapnikust ja lämmastikust. Seetõttu võivad plahvatusproduktid sisaldada järgmisi gaasilisi ja tahkeid aineid: CO 2, H 2 O, N 2, CO, O 2, H 2, CH 4 ja muud süsivesinikud: NH 3, C 2 N 2, HCN, NO, N 2 O, C. Kui lõhkeainete koostis sisaldab väävlit või kloori, siis võivad plahvatusproduktid sisaldada vastavalt SO 2, H 2 S, HCl ja Cl 2. Metallide sisalduse korral lõhkeainete koostises, näiteks alumiinium või mõned soolad (näiteks ammooniumnitraat NH 4 NO 3, baariumnitraat Ba (NO 3) 2; kloraadid - baariumkloraat Ba (ClO 3) 2, kaaliumkloraat KClO 3; perkloraadid - ammoonium NHClO 4 jne) on plahvatusproduktide koostises oksiidid, näiteks Al 2 O 3, karbonaadid, näiteks baariumkarbonaat BaCO 3, kaaliumkarbonaat K 2 CO 3 , vesinikkarbonaadid (KHCO 3), tsüaniidid (KCN), sulfaadid (BaSO 4, K 2 SO 4), sulfiidid (NS, K 2 S), sulfitid (K 2 S 2 O 3), kloriidid (AlC) l 3, BaCl2, KCl) ja muud ühendid.

Teatud plahvatusproduktide olemasolu ja kogus sõltuvad eelkõige lõhkeaine koostise hapnikubilansist.

Hapnikubilanss iseloomustab suhet põlevate elementide sisalduse ja hapniku vahel lõhkeaines.

Hapnikubilanssi arvutatakse tavaliselt lõhkeaines sisalduva hapniku massikoguse ja selle koostises sisalduvate põlevate elementide täielikuks oksüdeerumiseks vajaliku hapnikukoguse vahena. Arvutamine tehakse 100 g lõhkeaine kohta, mille kohaselt hapnikubilanss väljendatakse protsentides. Kompositsiooni hapnikuga varustamist iseloomustab hapnikubilanss (KB) või hapniku koefitsient a to, mis suhteliselt väljendab hapniku üle- või puudujääki põlevate elementide täielikuks oksüdeerumiseks kõrgemateks oksiidideks, näiteks CO2. ja H2O.

Kui lõhkeaine sisaldab täpselt nii palju hapnikku, kui on vajalik selle koostises olevate põlevate elementide täielikuks oksüdeerumiseks, siis on selle hapnikubilanss võrdne nulliga. Kui liig - KB on positiivne, hapnikupuudusega - KB on negatiivne. Lõhkeainete tasakaal hapniku osas vastab CB - 0; a kuni = 1.

Kui lõhkeaine sisaldab süsinikku, vesinikku, lämmastikku ja hapnikku ning seda kirjeldab võrrand C a H b N c O d , saab hapniku tasakaalu ja hapnikukoefitsiendi väärtused määrata valemitega

(2)

kus a, b, c ja d on vastavalt C, H, N ja O aatomite arv lõhkeaine keemilises valemis; 12, 1, 14, 16 on süsiniku, vesiniku, lämmastiku ja hapniku aatommassid ümardatuna lähima täisarvuni; võrrandis (1) oleva murdosa nimetaja määrab lõhkeaine molekulmassi: M = 12a + b + 14c + 16d.

Lõhkeainete tootmise ja kasutamise (ladustamine, transport, kasutamine) ohutuse seisukohalt on enamikul nende koostistest negatiivne hapnikubilanss.

Hapniku tasakaalu järgi jagunevad kõik lõhkeained kolme järgmisesse rühma:

I. Positiivse hapnikubilansiga lõhkeained: süsinik oksüdeerub CO 2-ks, vesinik H 2 O-ks, lämmastik ja liigne hapnik eralduvad elementaarsel kujul.

II. Negatiivse hapnikubilansiga lõhkeained, kui hapnikust ei piisa komponentide täielikuks oksüdeerumiseks kõrgemateks oksiidideks ja süsinik oksüdeerub osaliselt CO-ks (aga kõik lõhkeained muutuvad gaasideks).

III. Negatiivse hapnikubilansiga lõhkeaine, kuid hapnikust ei piisa kõigi põlevate komponentide gaasideks muutmiseks (plahvatusproduktides on elementaarne süsinik).

4.4.1. Lõhkeainete plahvatusohtlikul lagunemisel tekkivate saaduste koostise arvutamine

positiivse hapnikubilansiga (I lõhkeainete rühm)

Plahvatusreaktsioonide võrrandite koostamisel juhinduvad positiivse hapnikubilansiga lõhkeained järgmistest sätetest: süsinik oksüdeerub süsinikdioksiidiks CO 2, vesinik veeks H 2 O, lämmastik ja liigne hapnik eralduvad elementaarsel kujul (N 2, O 2).

Näiteks.

1. Kirjutage üksiku lõhkeaine plahvatusohtliku lagunemise reaktsioonivõrrand (määrake plahvatusproduktide koostis).

Nitroglütseriin: C3H5(ONO2)3, M = 227.

Määrame nitroglütseriini hapnikutasakaalu väärtuse:

KB > 0, kirjutame reaktsioonivõrrandi:

C 3 H 5 (ONO 2) 3 \u003d 3CO 2 + 2,5 H 2 O + 0,25 O 2 + 1,5 N 2.

Lisaks põhireaktsioonile toimuvad dissotsiatsioonireaktsioonid:

2CO 2 2CO + O 2;

O2 + N22NO;

2H20 2H2 + O2;

H 2 O + CO CO 2 + H 2.

Kuid kuna KB \u003d 3,5 (palju rohkem kui null) - reaktsioonid nihkuvad CO 2, H 2 O, N 2 moodustumise suunas, seetõttu on CO, H 2 ja NO gaaside osakaal plahvatusohtlikes laguproduktides ebaoluline ja neid võib tähelepanuta jätta.

2. Koostage võrrand segatud lõhkeainete plahvatusohtliku lagunemise reaktsiooni kohta: ammonaal, mis koosneb 80% ammooniumnitraadist NH 4 NO 3 (M = 80), 15% TNT C 7 H 5 N 3 O 6 (M = 227) ja 5% alumiiniumist Al (a.m. M = 27).

Segalõhkeainete hapnikubilansi ja koefitsiendi α arvutamine toimub järgmiselt: arvutatakse iga keemilise elemendi kogus, mis sisaldub 1 kg segus, ja väljendatakse moolides. Seejärel moodustavad nad 1 kg segalõhkeaine jaoks tingimusliku keemilise valemi, mis on välimuselt sarnane üksiku lõhkeaine keemilisele valemile, ja seejärel tehakse arvutus sarnaselt ülaltoodud näitele.

Kui segalõhkeaine sisaldab alumiiniumi, on CB ja α väärtuste määramise võrrandid järgmisel kujul:

,

,

kus e on alumiiniumi aatomite arv tingimuslikus valemis.

Lahendus.

1. Arvutame 1 kg ammonaali elementide koostise ja paneme kirja selle tingimusliku keemilise valemi

%.

2. Kirjutage üles ammonaali lagunemise reaktsioonivõrrand:

C 4,6 H 43,3 N 20 O 34 Al 1,85 \u003d 4,6 CO 2 + 21,65 H 2 O + 0,925 Al 2 O 3 + 10 N 2 + 0,2 O 2.

4.4.2. Lõhkeainete plahvatusohtlikul lagunemisel tekkivate saaduste koostise arvutamine

negatiivse hapnikubilansiga (II rühm BB)

Nagu varem märgitud, tuleb teise rühma lõhkeainete plahvatusliku lagunemise reaktsioonide võrrandite koostamisel arvestada järgmiste tunnustega: vesinik oksüdeerub H 2 O-ks, süsinik oksüdeerub CO-ks, järelejäänud hapnik oksüdeerib osa lõhkeainetest. CO CO 2-ks ja lämmastik eraldub N 2 kujul.

Näide: Koostage võrrand pentaerütritooltetranitraadi (PETN) C (CH 2 ONO 2) 4 Mthena \u003d 316 plahvatusliku lagunemise reaktsiooni kohta. Hapniku tasakaal on võrdne -10,1%.

Kütteelemendi keemilisest valemist on näha, et hapnikust ei piisa enne, kui vesinik ja süsinik on täielikult oksüdeerunud (8 vesiniku puhul on H 2 O \u003d 4H 2 O muutumiseks vaja 4 hapnikuaatomit) (5 süsiniku korral aatomit, CO 2 \u003d 5CO 2 sisselülitamiseks on vaja 10 hapnikuaatomit) kokku 4 + 10 \u003d 14 at. hapnikku ja seal on ainult 12 aatomit.

1. Koostame kuumutuselemendi lagunemise reaktsioonivõrrandi:

C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d 5CO + 4H 2 O + 1,5O 2 + 2N 2 \u003d 4H 2 O + 2CO + 3CO 2 + 2N 2.

CO ja CO 2 koefitsientide väärtuse määramiseks:

5CO + 1,5O 2 \u003d xCO + yCO 2,

x + y \u003d n - süsinikuaatomite summa,

x + 2y \u003d m - hapnikuaatomite summa,

X + y \u003d 5 x \u003d 5 - y

x + 2y = 8 või x = 8 - 2y

või 5 - y \u003d 8 - 2 a; y \u003d 8 - 5 = 3; x \u003d 5 - 3 \u003d 2.

See. koefitsient CO x = 2 juures; CO 2 y \u003d 3 juures, s.o.

5CO + 1,5 O 2 \u003d 2CO + 3CO 2.

Sekundaarsed reaktsioonid (dissotsiatsioonid):

Veeaur: H 2 O + CO CO 2 + H 2;

2H20 2H2 + O2;

Dissotsiatsioon: 2CO 2 2CO + O 2;

2. Vea hindamiseks arvutame plahvatusohtliku lagunemisreaktsiooni saaduste koostise, võttes arvesse sekundaarsetest reaktsioonidest kõige olulisemat - veeauru reaktsiooni (H 2 O + CO CO 2 + H 2).

PETN-i plahvatusohtliku lagunemise reaktsioonivõrrandit saab esitada järgmiselt:

C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d uH 2 O + xCO + yCO 2 + zH 2 + 2N 2.

Kütteelemendi plahvatusohtliku lekke temperatuur on ligikaudu 4000 0 K.

Sellest lähtuvalt on veeauru tasakaalukonstant:

.

Kirjutame üles ja lahendame võrrandisüsteemi:

,

x + y = 5 (vt eespool) on süsinikuaatomite arv;

2z + 2у = 8 on vesinikuaatomite arv;

x + 2y + u = 12 on hapnikuaatomite arv.

Võrrandisüsteemi teisendus taandatakse ruutvõrrandi saamiseks:

7,15 a 2 - 12,45 a - 35 = 0.

(Võrrand tüüpi ay 2 + wy + c = 0).

Selle lahendus näeb välja selline:

,

,

y = 3,248, siis x = 1,752; z = 0,242; u = 3,758.

Seega on reaktsioonivõrrand järgmine:

C (CH2ONO2)4 = 1,752CO + 3,248CO2 + 3,758H2O + 0,242H2 + 2N2.

Saadud võrrandist on näha, et viga plahvatusohtlike lagunemissaaduste koostise ja koguse ligikaudsel meetodil määramisel on ebaoluline.

4.4.3. Lõhkeainete plahvatusohtliku lagunemise reaktsioonide võrrandite koostamine

negatiivse CB-ga (III rühm)

Kolmanda lõhkeainete rühma plahvatusohtliku lagunemise reaktsiooni võrrandite kirjutamisel tuleb järgida järgmist järjestust:

1. määrab lõhkeainete keemilise valemi järgi selle KB;

2. oksüdeerida vesinik H2O-ks;

3. oksüdeerida süsinik koos hapnikujääkidega CO-ks;

4. kirjutada ülejäänud reaktsiooniproduktid, eelkõige C, N jne;

5. Kontrolli koefitsiente.

Näide : Koostage võrrand trinitrotolueeni (trotüül, tol) C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 plahvatusliku lagunemise kohta.

molaarmass M = 227; KB = -74,0%.

Lahendus: Keemilisest valemist näeme, et süsiniku ja vesiniku oksüdeerimiseks hapnikust ei piisa: vesiniku täielikuks oksüdatsiooniks on vaja 2,5 hapnikuaatomit, süsiniku mittetäielikuks oksüdatsiooniks 7 aatomit (vaid 9,5 võrreldes olemasoleva 6 aatomiga ). Sel juhul on TNT lagunemise reaktsioonivõrrand järgmine:

C6H2(NO2)3CH3 \u003d 2,5H2O + 3,5CO + 3,5 C + 1,5N 2.

sekundaarsed reaktsioonid:

H2O + COCO2 + H2;