Transformasi timbal balik dari senyawa yang diamati pada satwa liar, serta terjadi sebagai akibat dari aktivitas manusia, dapat dianggap sebagai proses kimia. Reagen di dalamnya dapat berupa dua atau lebih zat yang berada dalam keadaan agregasi yang sama atau berbeda. Tergantung pada ini, sistem homogen atau heterogen dibedakan. Kondisi untuk melakukan, fitur kursus dan peran proses kimia di alam akan dipertimbangkan dalam makalah ini.
Apa yang dimaksud dengan reaksi kimia
Jika, sebagai akibat dari interaksi zat awal, bagian penyusun molekulnya mengalami perubahan, dan muatan inti atom tetap sama, mereka berbicara tentang reaksi atau proses kimia. Produk-produk yang terbentuk sebagai hasil dari alirannya digunakan oleh manusia dalam industri, pertanian, dan kehidupan sehari-hari. Sejumlah besar interaksiantara zat terjadi, baik di alam hidup maupun mati. Proses kimia memiliki perbedaan mendasar dari fenomena fisik dan sifat radioaktivitas. Molekul zat baru terbentuk di dalamnya, sedangkan proses fisika tidak mengubah komposisi senyawa, dan atom unsur kimia baru muncul dalam reaksi nuklir.
Kondisi untuk implementasi proses dalam kimia
Mereka dapat berbeda dan terutama bergantung pada sifat reagen, kebutuhan energi masuk dari luar, serta keadaan agregasi (padatan, larutan, gas) di mana proses terjadi. Mekanisme kimia interaksi antara dua atau lebih senyawa dapat dilakukan di bawah aksi katalis (misalnya, produksi asam nitrat), suhu (memperoleh amonia), energi cahaya (fotosintesis). Dengan partisipasi enzim di alam yang hidup, proses reaksi kimia fermentasi (alkohol, asam laktat, butirat), yang digunakan dalam industri makanan dan mikrobiologi, tersebar luas. Untuk mendapatkan produk dalam industri sintesis organik, salah satu syarat utama adalah adanya mekanisme radikal bebas dari proses kimia. Contohnya adalah produksi turunan klorin dari metana (diklorometana, triklorometana, karbon tetraklorida, yang dihasilkan dari reaksi berantai.
Katalisis homogen
Mereka adalah jenis kontak khusus antara dua atau lebih zat. Inti dari proses kimia yang terjadi dalam fase homogen (misalnya, gas - gas) dengan partisipasi akseleratorreaksi, terdiri dalam melaksanakan reaksi di seluruh volume campuran. Jika katalis berada dalam keadaan agregasi yang sama dengan reaktan, katalis akan membentuk kompleks perantara bergerak dengan senyawa awal.
Katalisis homogen adalah proses kimia dasar yang digunakan dalam, misalnya, penyulingan minyak, bensin, nafta, minyak gas, dan bahan bakar lainnya. Ini menggunakan teknologi seperti reforming, isomerization, catalytic cracking.
Katalisis heterogen
Dalam kasus katalisis heterogen, kontak reaktan terjadi, paling sering, pada permukaan padat katalis itu sendiri. Apa yang disebut pusat aktif terbentuk di atasnya. Ini adalah area di mana interaksi senyawa yang bereaksi berlangsung sangat cepat, yaitu, laju reaksinya tinggi. Mereka spesifik spesies dan memainkan peran penting juga jika proses kimia terjadi dalam sel hidup. Kemudian mereka berbicara tentang metabolisme - reaksi metabolisme. Contoh katalisis heterogen adalah produksi industri asam sulfat. Dalam peralatan kontak, campuran gas belerang dioksida dan oksigen dipanaskan dan dilewatkan melalui rak kisi yang diisi dengan bubuk vanadium oksida atau vanadil sulfat VOSO4 yang terdispersi. Produk yang dihasilkan, sulfur trioksida, kemudian diserap oleh asam sulfat pekat. Cairan yang disebut oleum terbentuk. Dapat diencerkan dengan air untuk mendapatkan konsentrasi asam sulfat yang diinginkan.
Fitur reaksi termokimia
Pelepasan atau penyerapan energi dalam bentuk panas sangat penting secara praktis. Cukuplah untuk mengingat reaksi pembakaran bahan bakar: gas alam, batu bara, gambut. Mereka adalah proses fisik dan kimia, karakteristik penting di antaranya adalah panas pembakaran. Reaksi termal tersebar luas baik di dunia organik maupun di alam mati. Misalnya, dalam proses pencernaan, protein, lipid, dan karbohidrat dipecah di bawah aksi zat aktif biologis - enzim.
Energi yang dilepaskan terakumulasi dalam bentuk ikatan makroergik molekul ATP. Reaksi disimilasi disertai dengan pelepasan energi, yang sebagian dihamburkan dalam bentuk panas. Sebagai hasil pencernaan, setiap gram protein menyediakan 17,2 kJ energi, pati - 17,2 kJ, lemak - 38,9 kJ. Proses kimia yang melepaskan energi disebut eksoterm, dan proses yang menyerapnya disebut endoterm. Dalam industri sintesis organik dan teknologi lainnya, efek termal dari reaksi termokimia dihitung. Penting untuk mengetahui hal ini, misalnya, untuk perhitungan yang benar dari jumlah energi yang digunakan untuk memanaskan reaktor dan kolom sintesis di mana reaksi berlangsung, disertai dengan penyerapan panas.
Kinetika dan perannya dalam teori proses kimia
Menghitung kecepatan partikel yang bereaksi (molekul, ion) adalah tugas terpenting yang dihadapi industri. Solusinya memastikan efek ekonomi dan profitabilitas siklus teknologi dalam produksi bahan kimia. Untuk peningkatankecepatan reaksi seperti itu, seperti sintesis amonia, faktor penentu adalah perubahan tekanan dalam campuran gas nitrogen dan hidrogen hingga 30 MPa, serta pencegahan peningkatan suhu yang tajam (suhu adalah 450-550 °C optimal).
Proses kimia yang digunakan dalam produksi asam sulfat, yaitu: pembakaran pirit, oksidasi sulfur dioksida, penyerapan sulfur trioksida oleh oleum, dilakukan dalam berbagai kondisi. Untuk ini, tungku pirit dan perangkat kontak digunakan. Mereka memperhitungkan konsentrasi reaktan, suhu dan tekanan. Semua faktor ini berkorelasi untuk melakukan reaksi pada tingkat tertinggi, yang meningkatkan hasil asam sulfat menjadi 96-98%.
Siklus zat sebagai proses fisika dan kimia di alam
Pepatah terkenal "Gerakan adalah kehidupan" juga dapat diterapkan pada unsur-unsur kimia yang masuk ke dalam berbagai jenis interaksi (reaksi kombinasi, substitusi, dekomposisi, pertukaran). Molekul dan atom unsur kimia bergerak konstan. Seperti yang telah ditetapkan oleh para ilmuwan, semua jenis reaksi kimia di atas dapat disertai dengan fenomena fisik: pelepasan panas atau penyerapannya, emisi foton cahaya, perubahan keadaan agregasi. Proses-proses ini terjadi di setiap cangkang Bumi: litosfer, hidrosfer, atmosfer, biosfer. Yang paling penting dari ini adalah siklus zat seperti oksigen, karbon dioksida dan nitrogen. Dalam judul berikutnya, kita melihat bagaimana nitrogen bersirkulasi di atmosfer, tanah, danorganisme hidup.
Interkonversi nitrogen dan senyawanya
Sudah diketahui bahwa nitrogen adalah komponen penting dari protein, yang berarti bahwa ia terlibat dalam pembentukan semua jenis kehidupan duniawi tanpa kecuali. Nitrogen diserap oleh tumbuhan dan hewan dalam bentuk ion: ion amonium, nitrat dan nitrit. Sebagai hasil fotosintesis, tanaman tidak hanya membentuk glukosa, tetapi juga asam amino, gliserol, dan asam lemak. Semua senyawa kimia di atas adalah produk reaksi yang terjadi dalam siklus Calvin. Ilmuwan Rusia yang luar biasa K. Timiryazev berbicara tentang peran kosmik tanaman hijau, antara lain mengacu pada kemampuan mereka untuk mensintesis protein.
Herbivora mendapatkan peptidanya dari makanan nabati, sedangkan karnivora mendapatkan peptidanya dari daging mangsa. Selama pembusukan sisa-sisa tumbuhan dan hewan di bawah pengaruh bakteri tanah saprotrofik, proses biologis dan kimia yang kompleks terjadi. Akibatnya, nitrogen dari senyawa organik masuk ke dalam bentuk anorganik (amonia, nitrogen bebas, nitrat dan nitrit terbentuk). Kembali ke atmosfer dan tanah, semua zat ini kembali diserap oleh tanaman. Nitrogen masuk melalui stomata kulit daun, dan larutan asam nitrat dan nitrit serta garamnya diserap oleh rambut akar akar tanaman. Siklus transformasi nitrogen menutup untuk mengulang lagi. Inti dari proses kimia yang terjadi dengan senyawa nitrogen di alam dipelajari secara rinci pada awal abad ke-20 oleh ilmuwan Rusia D. N. Pryanishnikov.
Metalurgi Serbuk
Proses dan teknologi kimia modern memberikan kontribusi yang signifikan terhadap penciptaan bahan dengan sifat fisik dan kimia yang unik. Ini sangat penting, pertama-tama, untuk instrumen dan peralatan kilang minyak, perusahaan yang memproduksi asam anorganik, pewarna, pernis, dan plastik. Dalam produksinya, penukar panas, perangkat kontak, kolom sintesis, saluran pipa digunakan. Permukaan peralatan bersentuhan dengan media agresif di bawah tekanan tinggi. Apalagi hampir semua proses produksi kimia dilakukan pada suhu tinggi. Yang relevan adalah produksi bahan dengan tingkat ketahanan panas dan asam yang tinggi, sifat anti-korosi.
Metalurgi serbuk mencakup produksi serbuk yang mengandung logam, sintering dan penggabungan ke dalam paduan modern yang digunakan dalam reaksi dengan zat kimia agresif.
Komposit dan artinya
Di antara teknologi modern, proses kimia terpenting adalah reaksi untuk memperoleh material komposit. Ini termasuk busa, sermet, norpapalst. Sebagai matriks untuk produksi, logam dan paduannya, keramik, dan plastik digunakan. Kalsium silikat, tanah liat putih, strontium dan barium feride digunakan sebagai pengisi. Semua zat di atas memberikan material komposit ketahanan benturan, panas dan ketahanan aus.
Apa itu teknik kimia
Cabang ilmu yang mempelajari cara dan metode yang digunakan dalam reaksi pengolahan bahan baku: minyak, gas alam, batu bara, mineral, disebut teknologi kimia. Dengan kata lain, itu adalah ilmu tentang proses kimia yang terjadi sebagai akibat dari aktivitas manusia. Seluruh dasar teoretisnya terdiri dari matematika, sibernetika, kimia fisik, dan ekonomi industri. Tidak masalah proses kimia apa yang terlibat dalam teknologi (memperoleh asam nitrat, dekomposisi batu kapur, sintesis plastik fenol-formaldehida) - dalam kondisi modern tidak mungkin tanpa sistem kontrol otomatis yang memfasilitasi aktivitas manusia, menghilangkan pencemaran lingkungan, dan memastikan teknologi produksi kimia yang berkelanjutan dan bebas limbah.
Dalam makalah ini, kami mempertimbangkan contoh proses kimia yang terjadi baik di alam liar (fotosintesis, disimilasi, siklus nitrogen) dan di industri.
