वन्यजीवों में देखे गए यौगिकों के पारस्परिक परिवर्तन, साथ ही मानव गतिविधि के परिणामस्वरूप होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं के रूप में माना जा सकता है। उनमें अभिकर्मक या तो दो या दो से अधिक पदार्थ हो सकते हैं जो एक ही या अलग-अलग राज्यों में एकत्रीकरण में होते हैं। इसके आधार पर, सजातीय या विषम प्रणालियों को प्रतिष्ठित किया जाता है। संचालन की शर्तें, पाठ्यक्रम की विशेषताएं और प्रकृति में रासायनिक प्रक्रियाओं की भूमिका पर इस पेपर में विचार किया जाएगा।
रासायनिक प्रतिक्रिया से क्या तात्पर्य है
यदि, प्रारंभिक पदार्थों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, उनके अणुओं के घटक भागों में परिवर्तन होता है, और परमाणुओं के नाभिक के आवेश समान रहते हैं, तो वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं या प्रक्रियाओं की बात करते हैं। उनके प्रवाह के परिणामस्वरूप बनने वाले उत्पादों का उपयोग मनुष्य द्वारा उद्योग, कृषि और रोजमर्रा की जिंदगी में किया जाता है। बड़ी संख्या में बातचीतपदार्थों के बीच होता है, दोनों जीवित और निर्जीव प्रकृति में। रासायनिक प्रक्रियाओं में भौतिक घटनाओं और रेडियोधर्मिता के गुणों से मूलभूत अंतर होता है। उनमें नए पदार्थों के अणु बनते हैं, जबकि भौतिक प्रक्रियाओं से यौगिकों के संघटन में परिवर्तन नहीं होता और नाभिकीय अभिक्रियाओं में नए रासायनिक तत्वों के परमाणु उत्पन्न होते हैं।
रसायन विज्ञान में प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए शर्तें
वे भिन्न हो सकते हैं और मुख्य रूप से अभिकर्मकों की प्रकृति, बाहर से ऊर्जा के प्रवाह की आवश्यकता, साथ ही एकत्रीकरण की स्थिति (ठोस, समाधान, गैस) पर निर्भर करते हैं जिसमें प्रक्रिया होती है। उत्प्रेरक (उदाहरण के लिए, नाइट्रिक एसिड का उत्पादन), तापमान (अमोनिया प्राप्त करना), प्रकाश ऊर्जा (प्रकाश संश्लेषण) की कार्रवाई के तहत दो या दो से अधिक यौगिकों के बीच बातचीत का रासायनिक तंत्र किया जा सकता है। जीवित प्रकृति में एंजाइमों की भागीदारी के साथ, खाद्य और सूक्ष्मजीवविज्ञानी उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले किण्वन (अल्कोहल, लैक्टिक एसिड, ब्यूटिरिक) की रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रक्रियाएं व्यापक हैं। कार्बनिक संश्लेषण उद्योग में उत्पाद प्राप्त करने के लिए, मुख्य स्थितियों में से एक रासायनिक प्रक्रिया के एक मुक्त-कट्टरपंथी तंत्र की उपस्थिति है। एक उदाहरण मीथेन के क्लोरीन डेरिवेटिव का उत्पादन होगा (डाइक्लोरोमीथेन, ट्राइक्लोरोमेथेन, कार्बन टेट्राक्लोराइड, जो श्रृंखला प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है।
सजातीय उत्प्रेरण
वे दो या दो से अधिक पदार्थों के बीच विशेष प्रकार के संपर्क होते हैं। त्वरक की भागीदारी के साथ एक सजातीय चरण (उदाहरण के लिए, गैस - गैस) में होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं का सारप्रतिक्रियाओं, मिश्रण की पूरी मात्रा में प्रतिक्रियाएं करने में शामिल हैं। यदि उत्प्रेरक अभिकारकों के रूप में एकत्रीकरण की स्थिति में है, तो यह प्रारंभिक यौगिकों के साथ मोबाइल मध्यवर्ती परिसरों का निर्माण करता है।
सजातीय उत्प्रेरण एक बुनियादी रासायनिक प्रक्रिया है, उदाहरण के लिए, तेल शोधन, गैसोलीन, नेफ्था, गैस तेल, और अन्य ईंधन। यह सुधार, आइसोमेराइजेशन, कैटेलिटिक क्रैकिंग जैसी तकनीकों का उपयोग करता है।
विषम उत्प्रेरण
विषम उत्प्रेरण के मामले में, अभिकारकों का संपर्क अक्सर उत्प्रेरक की ठोस सतह पर ही होता है। उस पर तथाकथित सक्रिय केंद्र बनते हैं। ये ऐसे क्षेत्र हैं जहां प्रतिक्रियाशील यौगिकों की बातचीत बहुत तेज़ी से आगे बढ़ती है, यानी प्रतिक्रिया दर अधिक होती है। वे प्रजाति-विशिष्ट हैं और जीवित कोशिकाओं में रासायनिक प्रक्रिया होने पर भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। फिर वे चयापचय - चयापचय प्रतिक्रियाओं के बारे में बात करते हैं। विषम उत्प्रेरण का एक उदाहरण सल्फेट एसिड का औद्योगिक उत्पादन है। संपर्क उपकरण में, सल्फर डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन के गैसीय मिश्रण को गर्म किया जाता है और वैनेडियम ऑक्साइड या वैनाडिल सल्फेट VOSO4 के बिखरे हुए पाउडर से भरी जाली की अलमारियों से होकर गुजारा जाता है। परिणामी उत्पाद, सल्फर ट्राइऑक्साइड, तब सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा अवशोषित किया जाता है। ओलियम नामक द्रव बनता है। सल्फेट एसिड की वांछित एकाग्रता प्राप्त करने के लिए इसे पानी से पतला किया जा सकता है।
थर्मोकेमिकल प्रतिक्रियाओं की विशेषताएं
ऊष्मा के रूप में ऊर्जा का विमोचन या अवशोषण बहुत व्यावहारिक महत्व का है। ईंधन की दहन प्रतिक्रियाओं को याद करने के लिए पर्याप्त है: प्राकृतिक गैस, कोयला, पीट। वे भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाएं हैं, जिनमें से एक महत्वपूर्ण विशेषता दहन की गर्मी है। जैविक दुनिया और निर्जीव प्रकृति दोनों में थर्मल प्रतिक्रियाएं व्यापक हैं। उदाहरण के लिए, पाचन की प्रक्रिया में, प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों - एंजाइमों की क्रिया के तहत टूट जाते हैं।
मुक्त ऊर्जा एटीपी अणुओं के मैक्रोर्जिक बांड के रूप में जमा होती है। ऊर्जा की रिहाई के साथ विघटन प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिनमें से कुछ गर्मी के रूप में समाप्त हो जाती है। पाचन के परिणामस्वरूप, प्रत्येक ग्राम प्रोटीन 17.2 kJ ऊर्जा, स्टार्च - 17.2 kJ, वसा - 38.9 kJ प्रदान करता है। ऊर्जा को मुक्त करने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं को एक्ज़ोथिर्मिक कहा जाता है, और जो इसे अवशोषित करते हैं उन्हें एंडोथर्मिक कहा जाता है। कार्बनिक संश्लेषण उद्योग और अन्य प्रौद्योगिकियों में, थर्मोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना की जाती है। यह जानना महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, रिएक्टरों और संश्लेषण स्तंभों को गर्म करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा की सही गणना के लिए, जिसमें गर्मी के अवशोषण के साथ प्रतिक्रियाएं होती हैं।
रासायनिक प्रक्रियाओं के सिद्धांत में काइनेटिक्स और इसकी भूमिका
प्रतिक्रियाशील कणों (अणुओं, आयनों) की गति की गणना करना उद्योग के सामने सबसे महत्वपूर्ण कार्य है। इसका समाधान रासायनिक उत्पादन में तकनीकी चक्रों के आर्थिक प्रभाव और लाभप्रदता को सुनिश्चित करता है। वृद्धि के लिएइस तरह की प्रतिक्रिया की गति, जैसे कि अमोनिया का संश्लेषण, निर्णायक कारक 30 एमपीए तक नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के गैस मिश्रण में दबाव में बदलाव के साथ-साथ तापमान में तेज वृद्धि (तापमान) की रोकथाम होगी। 450-550 डिग्री सेल्सियस इष्टतम है)।
सल्फेट एसिड के उत्पादन में उपयोग की जाने वाली रासायनिक प्रक्रियाएं, अर्थात्: पाइराइट्स का जलना, सल्फर डाइऑक्साइड का ऑक्सीकरण, ओलियम द्वारा सल्फर ट्राइऑक्साइड का अवशोषण, विभिन्न परिस्थितियों में किया जाता है। इसके लिए पाइराइट फर्नेस और कॉन्टैक्ट डिवाइस का इस्तेमाल किया जाता है। वे अभिकारकों की सांद्रता, तापमान और दबाव को ध्यान में रखते हैं। ये सभी कारक उच्चतम दर पर प्रतिक्रिया करने के लिए सहसंबद्ध हैं, जिससे सल्फेट एसिड की उपज 96-98% तक बढ़ जाती है।
प्रकृति में भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं के रूप में पदार्थों का चक्र
प्रसिद्ध कहावत "आंदोलन ही जीवन है" उन रासायनिक तत्वों पर भी लागू किया जा सकता है जो विभिन्न प्रकार की बातचीत (संयोजन, प्रतिस्थापन, अपघटन, विनिमय की प्रतिक्रियाएं) में प्रवेश करते हैं। रासायनिक तत्वों के अणु और परमाणु निरंतर गति में हैं। जैसा कि वैज्ञानिकों ने स्थापित किया है, उपरोक्त सभी प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाएं भौतिक घटनाओं के साथ हो सकती हैं: गर्मी की रिहाई या इसका अवशोषण, प्रकाश के फोटॉन का उत्सर्जन, एकत्रीकरण की स्थिति में बदलाव। ये प्रक्रियाएं पृथ्वी के प्रत्येक खोल में होती हैं: स्थलमंडल, जलमंडल, वायुमंडल, जीवमंडल। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन जैसे पदार्थों के चक्र हैं। अगले शीर्षक में, हम देखते हैं कि वातावरण, मिट्टी और में नाइट्रोजन का परिसंचारण कैसे होता हैजीवित जीव।
नाइट्रोजन और उसके यौगिकों का परस्पर रूपांतरण
यह सर्वविदित है कि नाइट्रोजन प्रोटीन का एक आवश्यक घटक है, जिसका अर्थ है कि यह बिना किसी अपवाद के सभी प्रकार के सांसारिक जीवन के निर्माण में शामिल है। नाइट्रोजन को पौधों और जानवरों द्वारा आयनों के रूप में अवशोषित किया जाता है: अमोनियम, नाइट्रेट और नाइट्राइट आयन। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, पौधे न केवल ग्लूकोज बनाते हैं, बल्कि अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल और फैटी एसिड भी बनाते हैं। उपरोक्त सभी रासायनिक यौगिक केल्विन चक्र में होने वाली प्रतिक्रियाओं के उत्पाद हैं। उत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिक के. तिमिरयाज़ेव ने हरे पौधों की ब्रह्मांडीय भूमिका के बारे में बात की, अन्य बातों के अलावा, प्रोटीन को संश्लेषित करने की उनकी क्षमता का उल्लेख किया।
शाकाहारी अपने पेप्टाइड्स पौधों के खाद्य पदार्थों से प्राप्त करते हैं, जबकि मांसाहारी अपने पेप्टाइड्स शिकार के मांस से प्राप्त करते हैं। पौधों और जानवरों के क्षय के दौरान मृत जीवाणुओं के प्रभाव में रहता है, जटिल जैविक और रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं। नतीजतन, कार्बनिक यौगिकों से नाइट्रोजन एक अकार्बनिक रूप में गुजरता है (अमोनिया, मुक्त नाइट्रोजन, नाइट्रेट और नाइट्राइट बनते हैं)। वायुमंडल और मिट्टी में लौटकर, ये सभी पदार्थ पौधों द्वारा फिर से अवशोषित कर लिए जाते हैं। नाइट्रोजन पत्तियों की त्वचा के रंध्रों के माध्यम से प्रवेश करती है, और नाइट्रिक और नाइट्रस एसिड के घोल और उनके लवण पौधों की जड़ों के मूल रोम द्वारा अवशोषित होते हैं। नाइट्रोजन परिवर्तन का चक्र फिर से दोहराने के लिए बंद हो जाता है। प्रकृति में नाइट्रोजन यौगिकों के साथ होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं का सार 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में रूसी वैज्ञानिक डी.एन. प्रियनिश्निकोव द्वारा विस्तार से अध्ययन किया गया था।
पाउडर धातुकर्म
आधुनिक रासायनिक प्रक्रियाएं और प्रौद्योगिकियां अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों वाली सामग्रियों के निर्माण में महत्वपूर्ण योगदान देती हैं। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, सबसे पहले, तेल रिफाइनरियों के उपकरणों और उपकरणों के लिए, अकार्बनिक एसिड, रंजक, वार्निश और प्लास्टिक का उत्पादन करने वाले उद्यम। उनके उत्पादन में, हीट एक्सचेंजर्स, संपर्क उपकरण, संश्लेषण कॉलम, पाइपलाइन का उपयोग किया जाता है। उपकरण की सतह उच्च दबाव में आक्रामक मीडिया के संपर्क में है। इसके अलावा, लगभग सभी रासायनिक उत्पादन प्रक्रियाएं उच्च तापमान पर की जाती हैं। प्रासंगिक थर्मल और एसिड प्रतिरोध की उच्च दर, जंग-रोधी गुणों वाली सामग्रियों का उत्पादन है।
पाउडर धातु विज्ञान में रासायनिक रूप से आक्रामक पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले आधुनिक मिश्र धातुओं में धातु युक्त पाउडर, सिंटरिंग और निगमन का उत्पादन शामिल है।
समग्र और उनके अर्थ
आधुनिक तकनीकों में, सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक प्रक्रियाएं मिश्रित सामग्री प्राप्त करने की प्रतिक्रियाएं हैं। इनमें फोम, cermets, norpapalsts शामिल हैं। उत्पादन के लिए एक मैट्रिक्स के रूप में, धातुओं और उनके मिश्र धातुओं, चीनी मिट्टी की चीज़ें और प्लास्टिक का उपयोग किया जाता है। कैल्शियम सिलिकेट, सफेद मिट्टी, स्ट्रोंटियम और बेरियम फेराइड का उपयोग भराव के रूप में किया जाता है। उपरोक्त सभी पदार्थ मिश्रित सामग्री प्रभाव प्रतिरोध, गर्मी और पहनने के प्रतिरोध देते हैं।
केमिकल इंजीनियरिंग क्या है
कच्चे माल के प्रसंस्करण की प्रतिक्रियाओं में प्रयुक्त साधनों और विधियों का अध्ययन करने वाली विज्ञान की शाखा: तेल, प्राकृतिक गैस, कोयला, खनिज, रासायनिक प्रौद्योगिकी कहलाती थी। दूसरे शब्दों में, यह मानव गतिविधि के परिणामस्वरूप होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं का विज्ञान है। इसका संपूर्ण सैद्धांतिक आधार गणित, साइबरनेटिक्स, भौतिक रसायन विज्ञान और औद्योगिक अर्थशास्त्र से बना है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रौद्योगिकी में कौन सी रासायनिक प्रक्रिया शामिल है (नाइट्रेट एसिड प्राप्त करना, चूना पत्थर का अपघटन, फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड प्लास्टिक का संश्लेषण) - आधुनिक परिस्थितियों में यह स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों के बिना असंभव है जो मानव गतिविधियों को सुविधाजनक बनाते हैं, पर्यावरण प्रदूषण को खत्म करते हैं, और सुनिश्चित करते हैं निरंतर और अपशिष्ट मुक्त रासायनिक उत्पादन तकनीक।
इस पेपर में, हमने वन्य जीवन (प्रकाश संश्लेषण, प्रसार, नाइट्रोजन चक्र) और उद्योग दोनों में होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं के उदाहरणों पर विचार किया।
