A kémiai reakciók osztályozása. Az osztályozási jellemzők jellemzői A kémiai folyamatok teljes osztályozási jellemzői
Szervetlen anyagok osztályozása vegyület példákkal
Most elemezzük részletesebben a fent bemutatott osztályozási sémát.
Amint látjuk, mindenekelőtt minden szervetlen anyag fel van osztva egyszerűÉs összetett:
egyszerű anyagok olyan anyagokat nevezzük, amelyeket csak egy kémiai elem atomjai képeznek. Például egyszerű anyagok a hidrogén H 2 , oxigén O 2 , vas Fe, szén C stb.
Az egyszerű anyagok között vannak fémek, nemfémekÉs nemesgázok:
Fémek A bór-asztát átló alatt elhelyezkedő kémiai elemek, valamint az oldalcsoportokban lévő összes elem alkotja.
nemesgázok a VIIIA csoport kémiai elemei alkotják.
nem fémek rendre a bór-asztát átló felett elhelyezkedő kémiai elemekből áll, kivéve a másodlagos alcsoportok összes elemét és a VIIIA csoportban található nemesgázokat:
Az egyszerű anyagok neve leggyakrabban egybeesik azon kémiai elemek nevével, amelyek atomjait képezik. Számos kémiai elem esetében azonban széles körben elterjedt az allotrópia jelensége. Az allotrópia az a jelenség, amikor egy kémiai elem több egyszerű anyagot képes létrehozni. Például az oxigén kémiai elem esetében lehetséges az O 2 és O 3 képletû molekuláris vegyületek létezése. Az első anyagot általában ugyanúgy oxigénnek nevezik, mint azt a kémiai elemet, amelynek atomjai képződnek, a második anyagot (O 3) pedig ózonnak. A szén egyszerű anyag jelentheti annak allotróp módosulatait, például gyémántot, grafitot vagy fulleréneket. Az egyszerű foszfor anyag annak allotróp módosulataiként érthető, mint például a fehér foszfor, a vörös foszfor, a fekete foszfor.
Összetett anyagok
összetett anyagok A két vagy több elem atomjaiból álló anyagokat nevezzük.
Így például összetett anyagok az ammónia NH 3, a kénsav H 2 SO 4, az oltott mész Ca (OH) 2 és még számtalan más.
Az összetett szervetlen anyagok között 5 fő osztályt különböztetnek meg, ezek az oxidok, bázisok, amfoter hidroxidok, savak és sók:
oxidok - összetett anyagok, amelyeket két kémiai elem alkot, amelyek közül az egyik az oxigén -2 oxidációs állapotú.
Az oxidok általános képlete E x O y-ként írható fel, ahol E egy kémiai elem szimbóluma.
Az oxidok nómenklatúrája
Egy kémiai elem oxidjának elnevezése a következő elven alapul:
Például:
Fe 2O 3 - vas-oxid (III); CuO, réz(II)-oxid; N 2 O 5 - nitrogén-monoxid (V)
Gyakran találhat információt arról, hogy az elem vegyértéke zárójelben van feltüntetve, de ez nem így van. Így például a nitrogén N 2 O 5 oxidációs állapota +5, a vegyértéke pedig furcsa módon négy.
Ha egy kémiai elemnek egyetlen pozitív oxidációs állapota van a vegyületekben, akkor az oxidációs állapot nincs feltüntetve. Például:
Na 2O - nátrium-oxid; H 2 O - hidrogén-oxid; A ZnO cink-oxid.
Az oxidok osztályozása
Az oxidokat, aszerint, hogy képesek sókat képezni, amikor savakkal vagy bázisokkal kölcsönhatásba lépnek, a következőkre oszthatók: sóképzőÉs nem sóképző.
Kevés a nem sóképző oxid, mindegyiket +1 és +2 oxidációs állapotú nemfémek képezik. Emlékeztetni kell a nem sóképző oxidok listájára: CO, SiO, N 2 O, NO.
A sóképző oxidokat viszont felosztják fő-, savasÉs amfoter.
Bázikus oxidok ilyen oxidoknak nevezzük, amelyek savakkal (vagy savas oxidokkal) kölcsönhatásba lépve sókat képeznek. A fő oxidok közé tartoznak a +1 és +2 oxidációs állapotú fémoxidok, kivéve a BeO, ZnO, SnO, PbO oxidokat.
Savas oxidok ilyen oxidoknak nevezzük, amelyek bázisokkal (vagy bázikus oxidokkal) kölcsönhatásba lépve sókat képeznek. A savas oxidok a nem-fémek szinte valamennyi oxidja, kivéve a nem sóképző CO, NO, N 2 O, SiO, valamint minden magas oxidációs állapotú fémoxidot (+5, +6 és +7).
amfoter oxidok oxidoknak nevezzük, amelyek savakkal és bázisokkal egyaránt reagálhatnak, és e reakciók eredményeként sókat képeznek. Az ilyen oxidok kettős sav-bázis jelleget mutatnak, vagyis mind a savas, mind a bázikus oxidok tulajdonságait mutathatják. Az amfoter oxidok közé tartoznak a +3, +4 oxidációs állapotú fém-oxidok, és kivételként a BeO, ZnO, SnO, PbO oxidjai.
Egyes fémek mindhárom típusú sóképző oxidot képezhetnek. Például a króm bázikus CrO oxidot, amfoter oxidot Cr 2 O 3 és savas CrO 3 oxidot képez.
Amint látható, a fém-oxidok sav-bázis tulajdonságai közvetlenül függnek az oxidban lévő fém oxidációs fokától: minél magasabb az oxidáció mértéke, annál kifejezettebbek a savas tulajdonságok.
Alapok
Alapok - Me (OH) x képlettel rendelkező vegyületek, ahol x leggyakrabban 1 vagy 2.
Kivételek: A Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 és Pb (OH) 2 a fém +2 oxidációs állapota ellenére nem tartozik a bázisok közé. Ezek a vegyületek amfoter hidroxidok, amelyekről ebben a fejezetben részletesebben is lesz szó.
Alapbesorolás
A bázisokat az egyben lévő hidroxocsoportok száma szerint osztályozzák szerkezeti egység.
Egy hidroxocsoporttal rendelkező bázisok, pl. típusú MeOH, ún egyetlen savas bázisok két hidroxocsoporttal, azaz. Me(OH) 2 típusú, ill. disav stb.
Ezenkívül a bázisokat oldható (lúgos) és oldhatatlan anyagokra osztják.
A lúgok közé kizárólag az alkáli- és alkáliföldfém-hidroxidok, valamint a TlOH tallium-hidroxid tartoznak.
Alapnómenklatúra
Az alapítvány neve a következő elv szerint épül fel:
Például:
Fe(OH)2-vas(II)-hidroxid,
Cu(OH)2 - réz(II)-hidroxid.
Azokban az esetekben, amikor a fém komplex anyagokban állandó oxidációs állapotú, ezt nem kell feltüntetni. Például:
NaOH - nátrium-hidroxid,
Ca (OH) 2 - kalcium-hidroxid stb.
savak
savak - összetett anyagok, amelyek molekulái fémmel helyettesíthető hidrogénatomokat tartalmaznak.
A savak általános képlete a következőképpen írható fel: H x A, ahol H hidrogénatom, amely fémmel helyettesíthető, A pedig savmaradék.
Például a savak közé tartoznak az olyan vegyületek, mint a H 2 SO 4, HCl, HNO 3, HNO 2 stb.
Sav osztályozás
A fémmel helyettesíthető hidrogénatomok száma szerint a savakat a következőkre osztják:
- ról ről egybázisú savak: HF, HCl, HBr, HI, HNO 3;
- d ecetsavak: H2SO4, H2SO3, H2CO3;
- T rebázikus savak: H 3 PO 4 , H 3 BO 3 .
Megjegyzendő, hogy a hidrogénatomok száma a szerves savak esetében legtöbbször nem tükrözi bázikusságukat. Például a CH 3 COOH képletû ecetsav annak ellenére, hogy a molekulában 4 hidrogénatom van jelen, nem négy-, hanem egybázisú. A szerves savak bázikusságát a molekulában lévő karboxilcsoportok (-COOH) száma határozza meg.
Továbbá a savmolekulák oxigén jelenléte szerint anoxikusra (HF, HCl, HBr stb.) és oxigéntartalmúra (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4 stb.) oszthatók. Oxigénezett savakat is neveznek oxosavak.
A savak osztályozásáról bővebben olvashat.
A savak és savmaradékok nómenklatúrája
A savak és savmaradékok alábbi névsorát és képletét meg kell tanulni.
Egyes esetekben az alábbi szabályok közül néhány megkönnyítheti a memorizálást.
Amint a fenti táblázatból látható, az anoxikus savak szisztematikus nevének felépítése a következő:
Például:
HF, hidrogén-fluorsav;
HCl, sósav;
H 2 S - hidroszulfidsav.
Az oxigénmentes savak savmaradékainak elnevezése a következő elv szerint épül fel:
Például Cl---klorid, Br--bromid.
Címek oxigéntartalmú savak a savképző elem nevének különféle utótagok és végződések hozzáadásával kapjuk. Például, ha egy oxigéntartalmú savban a savképző elem a legmagasabb oxidációs állapotú, akkor az ilyen sav neve a következőképpen épül fel:
Például kénsav H 2 S +6 O 4, krómsav H 2 Cr +6 O 4.
Minden oxigéntartalmú sav a savas hidroxidok közé is sorolható, mivel molekuláiban hidroxocsoportok (OH) találhatók. Például ez látható néhány oxigéntartalmú sav alábbi grafikus képletéből:
Így a kénsavat egyébként kén-(VI)-hidroxidnak, salétromsav-nitrogén-(V)-hidroxidnak, foszforsavat-foszfor-(V)-hidroxidnak stb. A zárójelben lévő szám a savképző elem oxidációs fokát jellemzi. Az oxigéntartalmú savak elnevezésének ilyen változata sokak számára rendkívül szokatlannak tűnhet, azonban alkalmanként ilyen elnevezések találhatók az Egységes Kémiai Államvizsga valódi KIM-jeiben a szervetlen anyagok osztályozására vonatkozó feladatokban.
Amfoter hidroxidok
Amfoter hidroxidok - kettős természetű fém-hidroxidok, pl. képes a savak és a bázisok tulajdonságait egyaránt felmutatni.
Az amfoterek a +3 és +4 oxidációs állapotú fém-hidroxidok (valamint az oxidok).
Az amfoter hidroxidok alól kivételt képeznek a Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 és Pb (OH) 2 vegyületek is, annak ellenére, hogy a bennük lévő fém oxidációs foka +2.
A három- és négyértékű fémek amfoter hidroxidjainál lehetséges orto- és metaforma létezése, amelyek egy vízmolekulával különböznek egymástól. Például az alumínium(III)-hidroxid az Al(OH)3 orto-formájában vagy az AlO(OH) meta-formában (metahidroxid) létezhet.
Mivel, mint már említettük, az amfoter hidroxidok mind a savak, mind a bázisok tulajdonságait mutatják, képletüket és nevüket is másképp írhatjuk fel: akár bázisként, akár savként. Például:
só
só - ezek összetett anyagok, amelyek fémkationokat és savmaradékok anionjait tartalmazzák.
Így például a sók közé tartoznak az olyan vegyületek, mint a KCl, Ca(NO 3) 2, NaHCO 3 stb.
A fenti meghatározás a legtöbb só összetételét írja le, azonban vannak sók, amelyek nem tartoznak ide. Például fémkationok helyett a só tartalmazhat ammóniumkationokat vagy szerves származékait. Azok. a sók közé tartoznak az olyan vegyületek, mint például az (NH 4) 2 SO 4 (ammónium-szulfát), + Cl- (metil-ammónium-klorid) stb.
Szintén a sók fenti definíciójával ellentétben áll az úgynevezett komplex sók osztálya, amelyről a téma végén lesz szó.
A só osztályozása
Másrészt a sók tekinthetők a savban lévő H + hidrogén-kationok más kationokra történő szubsztitúciójának termékeinek, vagy a hidroxidionok bázisokban (vagy amfoter hidroxidokban) más anionokra történő helyettesítésének termékeinek.
Teljes helyettesítéssel az ún közepes vagy Normál só. Például a kénsavban lévő hidrogénkationok nátriumkationokkal való teljes helyettesítésével egy átlagos (normál) Na 2 SO 4 só képződik, és a Ca(OH) 2 bázis hidroxidionjainak teljes helyettesítésével savmaradékokkal, a nitrátionok átlagos (normál) sót képeznek Ca(NO3)2.
A kétbázisú (vagy több) savban a hidrogénkationok fémkationokkal való nem teljes helyettesítésével nyert sókat savas sóknak nevezzük. Tehát a kénsavban lévő hidrogénkationok nátrium-kationokkal történő tökéletlen helyettesítésével a NaHSO 4 savas só képződik.
Azokat a sókat, amelyek hidroxidionok tökéletlen helyettesítésével képződnek két savas (vagy több) bázisban, bázikusnak nevezzük. ról ről sók. Például a Ca(OH) 2 bázis hidroxidionjainak nitrátionokkal való nem teljes helyettesítésével egy bázikus ról ről tiszta só Ca(OH)NO 3 .
A két különböző fém kationjaiból és csak egy sav savmaradékainak anionjaiból álló sókat ún. kettős sók. Így például a kettős sók a KNaCO 3, a KMgCl 3 stb.
Ha a sót egyfajta kation és kétféle savmaradék képezi, az ilyen sókat vegyesnek nevezzük. Például vegyes sók a Ca(OCl)Cl, CuBrCl stb. vegyületek.
Vannak sók, amelyek nem esnek a sók meghatározása alá, mint a savakban lévő hidrogénkationok fémkationokra történő helyettesítésének termékei, vagy a hidroxidionok bázisokban a savmaradékok anionjainak helyettesítésének termékei. Ezek összetett sók. Így például a komplex sók a nátrium-tetrahidroxo-cinkát és a tetrahidroxoaluminát, amelyek képlete Na2 és Na. A komplex sók felismerése többek között a képletben található szögletes zárójelek alapján. Azonban meg kell érteni, hogy ahhoz, hogy egy anyagot sóként lehessen besorolni, összetételének tartalmaznia kell bármilyen kationt, kivéve (vagy helyett) H +, és az anionokból a (ill. helyett) OH -. Például a H 2 vegyület nem tartozik a komplex sók osztályába, mivel csak a H + hidrogénkationok vannak jelen az oldatban a kationoktól való disszociáció során. A disszociáció típusa szerint ezt az anyagot inkább oxigénmentes komplex savként kell besorolni. Hasonlóképpen az OH vegyület sem tartozik a sók közé, mert ez a vegyület kationokból + és OH - hidroxidionokból áll, azaz. összetett alapnak kell tekinteni.
Só nómenklatúra
A közepes és savas sók nómenklatúrája
A közepes és savas sók elnevezése a következő elven alapul:
Ha a fém oxidációs foka összetett anyagokban állandó, akkor ez nincs feltüntetve.
A savmaradékok nevét fentebb adtuk meg a savak nómenklatúrájánál.
Például,
Na 2SO 4 - nátrium-szulfát;
NaHS04 - nátrium-hidroszulfát;
CaCO 3 - kalcium-karbonát;
Ca (HCO 3) 2 - kalcium-hidrogén-karbonát stb.
A bázikus sók nómenklatúrája
A fő sók nevei a következő elv szerint épülnek fel:
Például:
(CuOH) 2CO 3 - réz(II)-hidroxokarbonát;
Fe (OH) 2 NO 3 - vas (III) dihidroxonitrát.
A komplex sók nómenklatúrája
A komplex vegyületek nómenklatúrája sokkal bonyolultabb, és azért a vizsga letétele Nem kell sokat tudnia a komplex sók nómenklatúrájáról.
Lúgos oldatok és amfoter hidroxidok kölcsönhatásával kapott komplex sókat meg kell tudni nevezni. Például:
*A képletben és a névben ugyanazok a színek jelzik a képlet és a név megfelelő elemeit.
A szervetlen anyagok triviális nevei
A triviális nevek alatt olyan anyagok neveit értjük, amelyek nem, vagy gyengén kapcsolódnak összetételükhöz és szerkezetükhöz. A triviális elnevezések általában vagy történelmi okokból, vagy e vegyületek fizikai vagy kémiai tulajdonságaiból származnak.
A szervetlen anyagok triviális elnevezéseinek listája, amelyeket tudnia kell:
| Na 3 | kriolit |
| SiO2 | kvarc, szilícium-dioxid |
| FeS 2 | pirit, vaspirit |
| CaSO 4 ∙ 2H 2 O | gipsz |
| CaC2 | kalcium-karbid |
| Al 4 C 3 | alumínium karbid |
| KOH | maró hamuzsír |
| NaOH | marónátron, marószóda |
| H2O2 | hidrogén-peroxid |
| CuSO 4 ∙ 5H 2 O | kék vitriol |
| NH4Cl | ammónia |
| CaCO3 | kréta, márvány, mészkő |
| N2O | nevetőgáz |
| NEM 2 | barna gáz |
| NaHCO3 | élelmiszer (ivó) szóda |
| Fe 3 O 4 | Vas-oxid |
| NH 3 ∙ H 2 O (NH 4 OH) | ammónia |
| CO | szén-monoxid |
| CO2 | szén-dioxid |
| Sic | karborund (szilícium-karbid) |
| PH 3 | foszfin |
| NH3 | ammónia |
| KClO 3 | berthollet só (kálium-klorát) |
| (CuOH) 2 CO 3 | malachit |
| CaO | oltatlan mész |
| Ca(OH)2 | oltott mész |
| átlátszó vizes Ca(OH) 2 oldat | citromos víz |
| szilárd Ca (OH) 2 szuszpenziója vizesoldat | mésztej |
| K2CO3 | hamuzsír |
| Na2CO3 | mosószóda |
| Na 2 CO 3 ∙ 10 H 2 O | kristály szóda |
| MgO | magnézia |
Az anyagok kémiai tulajdonságai különféle kémiai reakciókban derülnek ki.
Az anyagok átalakulását, amelyet összetételük és (vagy) szerkezetük megváltozása kísér, nevezünk kémiai reakciók. Gyakran előfordul a következő meghatározás: kémiai reakció A kiindulási anyagok (reagensek) véganyaggá (termékekké) való átalakulásának folyamatát ún.
A kémiai reakciókat a kiindulási anyagok és reakciótermékek képleteit tartalmazó kémiai egyenletek és sémák segítségével írjuk le. A kémiai egyenletekben a sémákkal ellentétben az egyes elemek atomjainak száma megegyezik a bal és a jobb oldalon, ami a tömegmegmaradás törvényét tükrözi.
Az egyenlet bal oldalán a kiindulási anyagok (reagensek) képletei, a jobb oldalon a kémiai reakció eredményeként kapott anyagok (reakciótermékek, véganyagok) vannak felírva. A bal és jobb oldalt összekötő egyenlőségjel azt jelzi, hogy a reakcióban részt vevő anyagok összes atomszáma állandó marad. Ezt úgy érjük el, hogy a képletek elé egész sztöchiometrikus együtthatókat helyezünk el, amelyek a reaktánsok és a reakciótermékek közötti mennyiségi arányokat mutatják.
A kémiai egyenletek további információkat tartalmazhatnak a reakció jellemzőiről. Ha egy kémiai reakció külső hatások (hőmérséklet, nyomás, sugárzás stb.) hatására megy végbe, ezt a megfelelő szimbólum jelzi, általában az egyenlőségjel felett (vagy "alatt").
Hatalmas szám kémiai reakciók többféle reakciótípusba sorolható, melyeket jól körülhatárolható jellemzők jellemeznek.
Mint osztályozási jellemzők a következők választhatók:
1. A kiindulási anyagok és reakciótermékek száma és összetétele.
2. Az összesítés állapota reagensek és reakciótermékek.
3. Azon fázisok száma, amelyekben a reakció résztvevői vannak.
4. Az átvitt részecskék természete.
5. A reakció előre- és hátrameneti lefolyásának lehetősége.
6. A hőhatás előjele az összes reakciót a következőkre osztja: hőtermelő exoeffektussal lezajló reakciók - energia felszabadulása hő formájában (Q> 0, ∆H<0):
C + O 2 \u003d CO 2 + Q
És endoterm endo-effektussal járó reakciók - az energia hő formájában történő elnyelése (Q<0, ∆H >0):
N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.
Az ilyen reakciók termokémiai.
Vizsgáljuk meg részletesebben az egyes reakciótípusokat.
Osztályozás a reagensek és a végső anyagok száma és összetétele szerint
1. Kapcsolódási reakciók
Egy vegyületnek több, viszonylag egyszerű összetételű reagáló anyagból történő reakciói során egy összetettebb összetételű anyagot kapunk:
Ezeket a reakciókat rendszerint hőleadás kíséri, pl. stabilabb és kevésbé energiagazdag vegyületek képződéséhez vezetnek.
Az egyszerű anyagok kombinációjának reakciói mindig redox jellegűek. Az összetett anyagok között fellépő kapcsolódási reakciók egyaránt előfordulhatnak vegyértékváltozás nélkül:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,
és redoxnak minősül:
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.
2. Bomlási reakciók
A bomlási reakciók több vegyület képződéséhez vezetnek egy összetett anyagból:
A = B + C + D.
Egy összetett anyag bomlástermékei lehetnek egyszerű és összetett anyagok is.
A vegyérték-állapot megváltoztatása nélkül végbemenő bomlási reakciók közül meg kell jegyezni a kristályos hidrátok, bázisok, savak és oxigéntartalmú savak sóinak bomlását:
| nak nek | ||
| 4HNO 3 | = | 2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O. |
2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Különösen jellemzőek a salétromsav-sók bomlási redox reakciói.
A szerves kémiában a bomlási reakciókat repedésnek nevezik:
C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20,
vagy dehidrogénezés
C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2.
3. Szubsztitúciós reakciók
A szubsztitúciós reakciókban általában egy egyszerű anyag kölcsönhatásba lép egy összetett anyaggal, és egy másik egyszerű és egy másik összetett anyagot képez:
A + BC = AB + C.
Ezek a reakciók túlnyomó többségében a redox reakciókhoz tartoznak:
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,
2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,
2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.
Rendkívül kevés példa van olyan szubsztitúciós reakciókra, amelyek nem járnak együtt az atomok vegyértékállapotának változásával. Meg kell jegyezni a szilícium-dioxid reakcióját oxigéntartalmú savak sóival, amelyek gáznemű vagy illékony anhidrideknek felelnek meg:
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,
Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,
Néha ezeket a reakciókat cserereakcióknak tekintik:
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl.
4. Csere reakciók
Cserereakciók Két olyan vegyület közötti reakciókat, amelyek az alkotóelemeiket kicserélik, az úgynevezett:
AB + CD = AD + CB.
Ha a szubsztitúciós reakciók során redox folyamatok mennek végbe, akkor a cserereakciók mindig az atomok vegyértékállapotának megváltoztatása nélkül mennek végbe. Ez az összetett anyagok - oxidok, bázisok, savak és sók - közötti reakciók leggyakoribb csoportja:
ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,
CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 + ZNaCl.
Ezen cserereakciók speciális esete az semlegesítési reakciók:
Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.
Általában ezek a reakciók engedelmeskednek a kémiai egyensúly törvényeinek, és abba az irányba haladnak, hogy legalább az egyik anyag eltávolítható a reakciószférából gáznemű, illékony anyag, csapadék vagy alacsony disszociációjú (oldatoknál) vegyület formájában:
NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,
Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,
CH 3 COONa + H 3 RO 4 \u003d CH 3 COOH + NaH 2 RO 4.
5. Transzfer reakciók.
Az átviteli reakciók során egy atom vagy atomcsoport az egyik szerkezeti egységből a másikba kerül:
AB + BC \u003d A + B 2 C,
A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.
Például:
2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,
H 2 O + 2NO 2 \u003d HNO 2 + HNO 3.
A reakciók osztályozása fázisjellemzők szerint
A reagáló anyagok aggregációs állapotától függően a következő reakciókat különböztetjük meg:
1. Gázreakciók
| H 2 + Cl 2 | 2 HCl. |
2. Reakciók oldatokban
NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H 2 O (l)
3. Szilárd anyagok közötti reakciók
| nak nek | ||
| CaO (tv) + SiO 2 (tv) | = | CaSiO 3 (TV) |
A reakciók osztályozása a fázisok száma szerint.
Fázis alatt egy rendszer homogén részeinek halmazát értjük, amelyek azonos fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, és amelyeket egy interfész választ el egymástól.
Ebből a szempontból a reakciók sokfélesége két csoportra osztható:
1. Homogén (egyfázisú) reakciók. Ide tartoznak a gázfázisban végbemenő reakciók és számos oldatban végbemenő reakció.
2. Heterogén (többfázisú) reakciók. Ide tartoznak azok a reakciók, amelyekben a reagensek és a reakció termékei különböző fázisokban vannak. Például:
gáz-folyadék fázisú reakciók
CO 2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO 3 (p-p).
gáz-szilárd fázisú reakciók
CO 2 (g) + CaO (tv) \u003d CaCO 3 (tv).
folyadék-szilárd fázisú reakciók
Na 2 SO 4 (oldat) + BaCl 3 (oldat) \u003d BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).
folyadék-gáz-szilárd fázis reakciók
Ca (HCO 3) 2 (oldat) + H 2 SO 4 (oldat) \u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.
A reakciók osztályozása a szállított részecskék típusa szerint
1. Protolitikus reakciók.
NAK NEK protolitikus reakciók kémiai folyamatokat foglalnak magukban, amelyek lényege egy proton átvitele egyik reagensből a másikba.
Ez a besorolás a savak és bázisok protolitikus elméletén alapul, mely szerint sav minden olyan anyag, amely protont ad, a bázis pedig olyan anyag, amely protont képes befogadni, pl.
A protolitikus reakciók közé tartoznak a semlegesítési és hidrolízis reakciók.
2. Redox reakciók.
Ide tartoznak azok a reakciók, amelyek során a reagensek elektronokat cserélnek, miközben megváltoztatják a reaktánsokat alkotó elemek atomjainak oxidációs állapotát. Például:
Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2 ,
FeS 2 + 8HNO 3 (konc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,
A kémiai reakciók túlnyomó többsége redox, rendkívül fontos szerepet játszanak.
3. Ligandumcsere reakciók.
Ide tartoznak azok a reakciók, amelyek során a donor-akceptor mechanizmus révén egy elektronpárt kovalens kötés jön létre. Például:
Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,
Fe + 5CO = ,
Al(OH) 3 + NaOH = .
A ligandumcsere-reakciók jellegzetessége, hogy új vegyületek, úgynevezett komplexek képződése az oxidációs állapot változása nélkül megy végbe.
4. Az atom-molekula csere reakciói.
Az ilyen típusú reakciók számos, a szerves kémiában vizsgált szubsztitúciós reakciót tartalmaznak, amelyek gyökös, elektrofil vagy nukleofil mechanizmus szerint mennek végbe.
Reverzibilis és irreverzibilis kémiai reakciók
Az olyan kémiai folyamatokat nevezzük reverzibilisnek, amelyek termékei ugyanolyan körülmények között képesek reakcióba lépni egymással, mint ahogyan keletkeznek, kiindulási anyagok képződésével.
Reverzibilis reakciók esetén az egyenletet általában a következőképpen írják fel:
Két egymással ellentétes irányú nyíl jelzi, hogy azonos feltételek mellett az előre és a fordított reakció egyszerre megy végbe, például:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O.
Irreverzibilisek azok a kémiai folyamatok, amelyek termékei nem képesek egymással reakcióba lépni kiindulási anyagok képződésével. A visszafordíthatatlan reakciók példái a Bertolet-só bomlása hevítés közben:
2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,
vagy glükóz oxidációja légköri oxigénnel:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.
És acél osztályozás
- minőség;
- kémiai összetétel;
- időpont egyeztetés;
- mikroszerkezet;
- erő.
Acél minőség
Kémiai összetétel szerint
szénacélok maradandó szennyeződések
1.3. táblázat.
SZÉNACÉL
ötvöző elemeket adalékanyagok vagy adalékanyagok
Ötvözött acélok gyengén ötvözött(legfeljebb 2,5 tömeg%), doppingolt(2,5-10 tömeg%) és erősen ötvözött "króm"
Az acél rendeltetésének megfelelően
Szerkezeti alacsony-( vagy kevés-)És közepes szén.
hangszeresmagas széntartalmú.
És (különleges tulajdonságokkal - ).
És
És fokozott hőállóság gyors vágás acélok.
normál minőség,
Szerkezeti acélok,
szerszámacél,
6) csapágy (golyóscsapágy) válni,
7) gyorsacél(erősen ötvözött, kiváló minőségű szerszámacélok magas volfrámtartalommal).
8) automatikus, i.e.fokozott (vagy magas) megmunkálhatóság, váljon.
Az acélok történelmileg kialakult jelölési csoportjainak összetételének elemzése azt mutatja, hogy az alkalmazott jelölési rendszerek öt osztályozási jellemző kódolását teszik lehetővé, nevezetesen: minőség, kémiai összetétel, cél, dezoxidációs fok, szintén módja annak, hogy üres(automata vagy ritka esetekben öntödék). A jelölési csoportok és acélosztályok közötti kapcsolatot az 1. ábra blokkdiagramjának alsó része szemlélteti.
JELÖLÉSI CSOPORTOK RENDSZERE, JELÖLÉSI SZABÁLYOK ÉS PÉLDÁK AZ ACÉLMINŐSÉGEKRE
| SZÉN | RENDSZERES MINŐSÉG | |||||||
| acélcsoport | Szállítási garancia | BÉLYEGEK | ||||||
| DE | kémiai összetétel szerint | St0 | St1 | St2 | StZ | St4 | St5 | St6 |
| B | mechanikai tulajdonságai alapján | Bst0 | Bst1 | Bst2 | BSTZ | Bst4 | Bst5 | Bst6 |
| BAN BEN | mechanikai tulajdonságai és kémiai összetétele | ESPO | VST1 | VST2 | VSTZ | VST4 | VST5 | VST6 |
| Szénkoncentráció, tömeg % | 0,23 | 0,06-0,12 | 0,09-0,15 | 0,14-0,22 | 0,18-0,27 | 0,28-0,37 | 0,38-0,49 | |
| MINŐSÉG KIVÁLÓ MINŐSÉG | SZERKEZETI | PÉLDÁK BÉLYEGEKRE | ||||||
| Fokozat: a szénszázalék százalékának kétjegyű száma + a dezoxidáció mértékének jelzése | 05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 Megjegyzések: 1) a dezoxidáció mértékét jelző mutató hiánya „sp”-t jelent; 2) Az „A” az osztályzat végén azt jelzi, hogy az acél kiváló minőségű | |||||||
| HANGSZERES | BÉLYEGEK | |||||||
| Márka: "U" szimbólum + szám A SZÉN SZÁZALÉK FOGAI | U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A | |||||||
| ÖTVÖZVE | KIVÁLÓ MINŐSÉG KIVÁLÓ MINŐSÉG EXTRA KIVÁLÓ MINŐSÉG | SZERKEZETI | PÉLDÁK BÉLYEGEKRE | |||||
| Minőség: a szén százalékának SZÁZAD kétjegyű száma + ötvözőelem szimbóluma + százalékának egész száma | 09G2 10KhSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L 2) 110G13L márka - azon kevesek egyike, amelyekben a szén százalékszázalékának száma három számjegyű | |||||||
| HANGSZERES | PÉLDÁK BÉLYEGEKRE | |||||||
| Fokozat: a szén százalék TENSES-einek száma + ötvözőelem szimbólum+ százalékának egész száma | ZKh2N2MF 4KhV2S 5KhNM 7X3 9KhVG X KhV4 9Kh4MZF2AGST-SH 2) A "-SH" a márka végén azt mutatja, hogy az acél különösen jó minőségű, például a módszerrel elektrosalakújraolvasztás (de nem csak) |
Szokásos minőségű szén szerkezeti acélok
A meghatározott jelölési csoportba tartozó acélokat kétbetűs kombinációval jelöljük "Utca" amely a kulcs (gerinc) a figyelembe vett jelölési csoportban. Az ebbe a csoportba tartozó acélminőségek azonnal felismerhetők erről a szimbólumról.
A szóköz nélküli "St" szimbólumot egy szám követi, amely jelzi szoba márkák a «0» előtt "6".
Az osztályszám növekedése megfelel az acél széntartalmának növekedésének, de nem jelzi a fajlagos értékét. Az egyes minőségű acélok szénkoncentrációjának megengedett határértékeit a táblázat tartalmazza. 1.5. Széntartalom benne közönséges szénacélok nem haladja meg a 0,5 tömeg%-ot. Az ilyen acélok a szerkezeti kritérium szerint hipoeutektoidok, és ezért rendeltetésük szerint szerkezetiek.
A szám után a három betűkombináció egyike következik: „kp”, „ps”, „sp”, jelezve az acél deoxidációjának mértékét.
Az "St" szimbólumot "A", "B" vagy "C" nagybetűk előzhetik meg, vagy nem szerepelhetnek szimbólumok. Ily módon információ továbbításra kerül az egyik ún „szállítási csoportok”: A, B vagy BAN BEN, - attól függően, hogy az acél normalizált mutatói közül melyiket garantálja a szállító.
Acél csoport DE garanciával jár a kémiai összetételre, vagy a szén- és szennyeződések GOST által meghatározott megengedett koncentrációjára. Az "A" betű gyakran nem kerül rá a bélyegzőre, és ennek hiánya alapértelmezett a kémiai összetétel garanciát jelenti. Az acél fogyasztója, akinek nincs információja a mechanikai tulajdonságokról, megfelelő hőkezeléssel alakíthatja ki azokat, amelyek módjának megválasztásához a kémiai összetétel ismerete szükséges.
Acél csoport B garanciát vállal a szükséges mechanikai tulajdonságokra. Az acél fogyasztója a mechanikai tulajdonságok ismert jellemzői alapján, előzetes hőkezelés nélkül is meghatározhatja annak optimális felhasználását a szerkezetekben.
Acél csoport BAN BEN kémiai összetételére és mechanikai tulajdonságaira egyaránt garanciát vállal. A fogyasztó elsősorban hegesztett szerkezetek létrehozására használja. A mechanikai tulajdonságok ismerete lehetővé teszi a terhelt szerkezet viselkedésének előrejelzését a varratoktól távol eső területeken, a kémiai összetétel ismerete pedig lehetővé teszi maguknak a varratok mechanikai tulajdonságainak előrejelzését és szükség esetén hőkezeléssel történő korrekcióját. .
Bélyegfelvételi példák normál minőségű szénacélígy néz ki: Vst3ps, Bst6sp, St1kp .
Golyóscsapágyacélok
A csapágyacélok saját jelöléssel rendelkeznek, céljuk szerint külön csoportot alkotnak szerkezeti acélok, bár összetételükben és tulajdonságaikban közel állnak a szerszámacélokhoz. A "golyóscsapágy" kifejezés szűk hatókörüket határozza meg - gördülőcsapágyak (nem csak golyóscsapágyak, hanem görgős- és tűcsapágyak is). Jelölésére az "SHH" rövidítést javasolták - golyóscsapágy króm, amelyet egy szám követ tized százalék közepes koncentráció króm. A korábban jól ismert SHKH6, SHKH9 és SHKH15 márkák közül az SHKH15 márka maradt használatban. A golyóscsapágyacél és a hasonló szerszámacél közötti különbség a nemfémes zárványok mennyiségére és a karbidok egyenletes eloszlására vonatkozó szigorúbb követelményekben rejlik a mikroszerkezetben.
Az ShKh15 acél továbbfejlesztése további ötvöző adalékok (szilícium és mangán) hozzáadásával sajátos módon tükröződött a jelölésben - terjedéssel különleges későbbi szabályok rendszere az ötvözőelemek jelölésére az ötvözött acélok összetételében: SHKH15SG, SHKH20SG.
Gyorsacélok
A gyorsacélokat kifejezetten az orosz ábécé "R" kezdőbetűjével jelölik, amely megfelel az angol szó első hangjának rapid - gyors, gyors. Ezt követi a volfrám egész százalékos aránya. Mint már említettük, a gyorsacél legelterjedtebb márkája korábban a P18 volt.
A volfrám szűkössége és magas ára miatt áttértek a nitrogén nélküli R6M5 és a nitrogéntartalmú R6AM5 volfrám-molibdén acélra. A csapágyacélokhoz hasonlóan a két jelölési rendszer összeolvadása (egyfajta "hibridizáció") történt. Az új kobalttal és vanádiummal készült gyorsacélok fejlesztése és fejlesztése gazdagította a „hibrid” minőségek arzenálját: R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2 – és az általában volfrámmentes gyorsacélok megjelenéséhez is vezetett, amelyeket speciális rendszer (R0M5F1, R0M2F3), és teljesen új módon - 9X6M3F3AGST-Sh, 9X4M3F2AGST-Sh.
Öntöttvas osztályozás
Az öntöttvasokat vas-szénötvözeteknek nevezzük, amelyek összetételükben több mint 2,14 tömeg% C.
Az öntöttvasokat megolvasztják acéllá történő átalakítás (átalakítás), ötvöző adalékok szerepét betöltő vasötvözetek előállítására, valamint öntvények csúcstechnológiás ötvözeteiként (öntés).
A szén az öntöttvasban két nagy széntartalmú fázis – cementit (Fe 3 C) és grafit – formájában lehet, és néha mindkettő cementit és grafit formájában. Az öntöttvas, amelyben csak cementit van jelen, könnyű, fényes törést ad, ezért nevezik fehér. A grafit jelenléte szürke színt ad az öntöttvas törésnek. Azonban nem minden grafitos öntöttvas tartozik az ún szürkeöntöttvasak. A fehér és szürke öntöttvas között van az osztály bátortalanöntöttvasak.
bátortalan az öntöttvasakat öntöttvasaknak nevezik, amelyek szerkezetében a grafitosítás ellenére a ledeburit cementit legalább részben megőrződött, ami azt jelenti, hogy maga a ledeburit van jelen - egy meghatározott alakú eutektikus szerkezeti komponens.
NAK NEK szürke ide tartoznak azok az öntöttvasak, amelyekben a ledeburit cementit teljesen szétesett, és az utóbbi eltűnt a szerkezetből. Szürke öntöttvas áll grafit zárványokÉs fém alap. Ez a fémalap perlites (eutektoid), ferrites-perlites (hipoeutektoid) vagy ferrites (alacsony széntartalmú) acél. A szürkeöntvények fémalapjának meghatározott típussorrendje a perlit részét képező cementit növekvő fokú bomlásának felel meg.
Súrlódásgátló öntöttvasak
Példák márkára: ASF-1, ASF-2, ASF-3.
Speciális ötvözött hőálló, KorrózióállóÉs hőállóöntöttvasak:
PÉLDÁK KÜLÖNLEGES SZÜRKE VAS MINŐSÉGEKRE
Osztályozás és címkézés
szinterezett keményötvözetek
A fémkerámia keményötvözetek porkohászattal (cermet) készült ötvözetek, amelyek tűzálló fémek karbidjaiból állnak: WC, TiC, TaC, amelyeket műanyag fém kötőanyag köt össze, leggyakrabban kobalttal.
Jelenleg Oroszországban három keményötvözet-csoportot gyártanak: volfrám, titán-volfrám és titán-tantál-volfrám, – kötőanyagként tartalmazó kobalt.
A volfrám magas ára miatt olyan keményötvözeteket fejlesztettek ki, amelyek egyáltalán nem tartalmaznak volfrám-karbidot. Szilárd fázisként csak titán-karbid vagy titán-karbonitrid– Ti(NC). A plasztikus ínszalag szerepét az nikkel-molibdén mátrix. A keményötvözetek osztályozását blokkdiagram ábrázolja.
A cermet keményötvözetek öt osztályának megfelelően a meglévő jelölési szabályok öt jelölési csoportot alkotnak.
Volfrám ( néha hívják volfrám-kobalt) keményötvözetek
Példák: VK3, VK6, VK8, VK10.
titán volfrám ( néha hívják titán-volfrám-kobalt) keményötvözetek
Példák: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.
Titán-tantál volfrám ( néha hívják titán-tantál-volfrám-kobalt) keményötvözetek
Példák: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.
Néha betűket vagy betűkombinációkat adnak hozzá a márka végéhez kötőjellel, amely a karbid részecskék porban való diszperzióját jellemzi:
A KEMÉNY KERÁMIA ÖTVÖZMÉNYEK OSZTÁLYOZÁSA
Néhány hazai ötvözött acélminőség külföldi analógjait az 1.1. táblázat mutatja be.
1.1. táblázat.
Számos hazai ötvözött acélminőség külföldi analógjai
| Oroszország, GOST | Németország, DIN* | USA, ASTM* | Japán, LS* |
| 15X | 15Cr3 | SCr415 | |
| 40X | 41Cr4 | SCg440 | |
| 30XM | 25CrMo4 | SCM430, SCM2 | |
| 12HG3A | 14NiCr10** | – | SNC815 |
| 20 HGNM | 21NiCrMo2 | SNCM220 | |
| 08X13 | X7Cr13** | 410S | SUS410S |
| 20X13 | Х20Сг13 | SUS420J1 | |
| 12X17 | X8Cr17 | 430 (51430 ***) | SUS430 |
| 12X18H9 | X12CrNi8 9 | SUS302 | |
| 08X18H10T | Х10CrNiTi18 9 | .321 | SUS321 |
| 10Х13СУ | X7CrA133** | 405 ** (51405) *** | SUS405** |
| 20Х25Н20С2 | Х15CrNiSi25 20 | 30314,314 | SCS18, SUH310** |
* DIN (Deutsche Industrienorm), ASTM (American Societi for Testing Materials), JIS (japán ipari szabvány).
** Hasonló összetételű acél; *** SAE szabvány
Az osztályozási jellemzők jellemzői
És acél osztályozás
Az acélok modern osztályozási jellemzői a következők:
- minőség;
- kémiai összetétel;
- időpont egyeztetés;
- a gyártás kohászati jellemzői;
- mikroszerkezet;
- hagyományos edzési mód;
- a nyersdarabok vagy alkatrészek beszerzésének hagyományos módja;
- erő.
Jellemezzük röviden mindegyiket.
Acél minőség elsősorban a káros szennyeződések - kén és foszfor - tartalma határozza meg, és 4 kategória jellemzi (lásd 1.2. táblázat).
Kémiai összetétel szerint az acélokat feltételesen szén (ötvözetlen) és ötvözött acélokra osztják.
szénacélok nem tartalmaznak speciálisan bevitt ötvöző elemeket. A szénacélokban található elemek a szén kivételével az ún maradandó szennyeződések. Koncentrációjuknak a vonatkozó állami szabványok (GOST) által meghatározott határokon belül kell lennie. 1.3. táblázat. Egyes elemek átlagos koncentrációs határértékei vannak megadva, lehetővé téve, hogy ezeket az elemeket szennyeződésekként osztályozzák, nem pedig ötvözőelemekként. A szénacélok szennyezőanyag-tartalmára vonatkozó konkrét határértékeket a GOST-ok adják meg.
1.3. táblázat.
EGYES ELEMEK KONCENTRÁCIÓJÁNAK KORLÁTOZÁSA, LEHETŐSÉGÉVEL, HOGY ÁLLANDÓ SZENNYEZŐDÉSEKNEK TEKINTSE őket
SZÉNACÉL
ötvöző elemeket, amelyet néha ötvözésnek is neveznek adalékanyagok vagy adalékanyagok, speciálisan az acélba kerülnek a kívánt szerkezet és tulajdonságok elérése érdekében.
Ötvözött acélok a szén kivételével ötvözőelemek összkoncentrációja szerint vannak felosztva gyengén ötvözött(legfeljebb 2,5 tömeg%), doppingolt(2,5-10 tömeg%) és erősen ötvözött(több mint 10 tömeg%), ha az utóbbi vastartalma nem kevesebb, mint 45 tömeg%. Általában a bevezetett ötvözőelem a megfelelő nevet adja az ötvözött acélnak: "króm"- krómmal adalékolva, "szilíciummal" - szilíciummal, "króm-szilíciummal" - krómmal és szilíciummal egyszerre stb.
Ezen kívül megkülönböztetünk vasalapú ötvözeteket is, amikor az anyag vastartalma kevesebb, mint 45%, de több, mint bármely más ötvözőelem.
Az acél rendeltetésének megfelelően szerkezeti és műszeres részekre osztva.
Szerkezeti figyelembe veszik a különféle gépalkatrészek, mechanizmusok és szerkezetek gyártásához használt acélokat a gépészetben, az építőiparban és a műszergyártásban. Rendelkezniük kell a szükséges szilárdsággal és szívóssággal, valamint szükség esetén speciális tulajdonságokkal (korrózióállóság, paramágnesesség stb.). Általában a szerkezeti acélok alacsony-( vagy kevés-)És közepes szén. A keménység nem meghatározó mechanikai jellemző számukra.
hangszeres acéloknak nevezzük, amelyeket anyagok vágással vagy nyomással történő feldolgozására, valamint mérőeszközök gyártására használnak. Nagy keménységgel, kopásállósággal, szilárdsággal és számos más specifikus tulajdonsággal kell rendelkezniük, például hőállósággal. A nagy keménység eléréséhez szükséges feltétel a megnövekedett széntartalom, ezért a szerszámacélok ritka kivételekkel mindig magas széntartalmú.
Az egyes csoportokon belül van egy részletesebb felosztás cél szerint. A szerkezeti acélokat a következőkre osztják építészmérnökségÉs speciális felhasználású acélok(különleges tulajdonságokkal - hőálló, hőálló, korrózióálló, nem mágneses).
A szerszámacélokat a vágószerszám-acélok, présacélokÉs acél mérőeszközökhöz.
A szerszámacélok közös működési tulajdonsága a nagy keménység, amely biztosítja a szerszám deformációval és felületének kopással szembeni ellenállását. Ugyanakkor a vágószerszámok acéljaira külön követelmény vonatkozik - a magas keménység fenntartása magas hőmérsékleten (akár 500 ... 600ºС), amelyek a vágóélben nagy forgácsolási sebesség mellett alakulnak ki. Az acél jelzett képességét annak nevezzük hőállóság (vagy vörös keménység). A meghatározott kritérium szerint a vágószerszámok acéljait a következőkre osztják nem hőálló, félig hőálló, hőállóÉs fokozott hőállóság. Az utolsó két csoport néven ismert a szakterületen gyors vágás acélok.
A sajtolóacélokból a nagy keménység mellett nagy szívósság is szükséges, mivel a szerszámszerszám lökésterhelési körülmények között működik. Ezenkívül a forró sajtoláshoz használt szerszám a felforrósított fémdarabokkal érintkezve hosszan tartó munkavégzés során felmelegedhet. Ezért a melegsajtoláshoz használt acéloknak hőállónak is kell lenniük.
A mérőszerszámacéloknak a nagy kopásállóságon túlmenően, hosszú élettartamon keresztül biztosítva a méretpontosságot, az üzemi hőmérsékleti viszonyoktól függetlenül garantálniuk kell a szerszám méretstabilitását. Más szóval, nagyon kicsi hőtágulási együtthatóval kell rendelkezniük.
Az élő és élettelen természetet alkotó kémiai elemek állandó mozgásban vannak, mert az ezekből az elemekből álló anyagok folyamatosan változnak.
Kémiai reakciók (a latin reakció - ellenhatás, taszítás) - ez az anyagok reakciója más anyagok és fizikai tényezők (hőmérséklet, nyomás, sugárzás stb.) hatására.
Ez a meghatározás azonban megfelel az anyagoknál fellépő fizikai változásoknak is - forrás, olvadás, kondenzáció stb. Ezért tisztázni kell, hogy a kémiai reakciók olyan folyamatok, amelyek elpusztítják a régi kémiai kötéseket és újakat hoznak létre, és ennek eredményeként új anyagokból képződnek.
A kémiai reakciók folyamatosan mennek végbe mind a testünkben, mind a minket körülvevő világban. Számtalan reakciót általában különféle kritériumok szerint osztályoznak. Idézzük fel a 8. osztályos tanfolyamról azokat a jeleket, amelyeket már ismersz. Ehhez egy laboratóriumi kísérlethez fordulunk.
Laboratóriumi tapasztalat #3
A vas helyettesítése rézzel réz(II)-szulfát oldatban
Öntsön 2 ml réz(II)-szulfát oldatot egy kémcsőbe, és helyezzen bele egy gombostűt vagy gemkapcsot. Mit nézel? Írja fel a reakcióegyenleteket molekuláris és ionos formában! Vegye figyelembe a redox folyamatokat. A molekuláris egyenlet alapján rendelje hozzá ezt a reakciót a reakciók egyik vagy másik csoportjához a következő jellemzők alapján:
Most ellenőrizze magát. CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu.
|
A kémiában egy nagyon fontos fogalomhoz jutottunk - "a kémiai reakció sebességéhez". Ismeretes, hogy egyes kémiai reakciók nagyon gyorsan mennek végbe, mások - jelentős ideig. Ha ezüst-nitrát oldatot adunk nátrium-klorid oldathoz, szinte azonnal fehér sajtos csapadék válik ki:
AgNO 3 + NaCl \u003d NaNO 3 + AgCl ↓.
A reakciók nagy sebességgel mennek végbe, robbanás kíséretében (11. ábra, 1). Ellenkezőleg, a kőbarlangokban lassan nőnek a cseppkövek (11. kép, 2.), az acéltermékek korrodálódnak (rozsdásodnak) (11. kép, 3.), a paloták, szobrok a savas esők hatására elpusztulnak (11. kép, 2. ábra). 4).
Rizs. tizenegy.
Kémiai reakciók nagy sebességgel (1) és nagyon lassan (2-4)
| A kémiai reakció sebességén a reagensek koncentrációjának egységnyi idő alatti változását értjük: V p \u003d C 1 - C 2 /t. |
A koncentrációt pedig az anyag mennyiségének (mint tudod, mólokban mérik) az elfoglalt térfogathoz (literben) kell érteni. Innen nem nehéz levezetni a kémiai reakció sebességének mértékegységét - 1 mol / (l s).
A kémiai reakció sebességének vizsgálata a kémia egy speciális ága, az úgynevezett kémiai kinetika.
A mintáinak ismerete lehetővé teszi a kémiai reakciók szabályozását, ezáltal gyorsabban vagy lassabban megy végbe.
Milyen tényezők befolyásolják a kémiai reakció sebességét?
1. A reaktánsok jellege. Térjünk rá a kísérletre.
4. sz. laboratóriumi kísérlet
A kémiai reakció sebességének függése a reagensek természetétől a savak fémekkel való kölcsönhatásának példáján
| Öntsön 1-2 ml sósavat két kémcsőbe, és helyezzen: az 1. - cinkgranulátumot, a 2. - egy azonos méretű vasdarabot. Milyen reagens jellege befolyásolja a sav és a fém közötti kölcsönhatás sebességét? Miért? Írja fel a reakcióegyenleteket molekuláris és ionos formában! Tekintsük őket az oxidáció-redukció szempontjából. Ezután tegyen két másik kémcsőbe ugyanarra a cinkgranulátumra, és adjon hozzájuk azonos koncentrációjú savak oldatait: az 1. - sósav, a 2. - az ecetsav. Milyen reagens jellege befolyásolja a sav és a fém közötti kölcsönhatás sebességét? Miért? Írja fel a reakcióegyenleteket molekuláris és ionos formában! Tekintsük őket az oxidáció-redukció szempontjából. |
2. Reagensek koncentrációja. Térjünk rá a kísérletre.
5. sz. laboratóriumi kísérlet
A kémiai reakció sebességének függése a reagensek koncentrációjától a cink és a különböző koncentrációjú sósav kölcsönhatásának példáján
Könnyen levonható a következtetés: minél nagyobb a reagensek koncentrációja, annál nagyobb a köztük lévő kölcsönhatás.
A homogén gyártási folyamatokhoz szükséges gáz halmazállapotú anyagok koncentrációját a nyomás növelésével növeljük. Például ezt kénsav, ammónia, etil-alkohol gyártása során végzik.
A kémiai reakció sebességének a reagáló anyagok koncentrációjától való függését nemcsak a termelésben, hanem az emberi élet más területein is figyelembe veszik, például az orvostudományban. Azok a tüdőbetegségben szenvedő betegek, akiknél a vér hemoglobin és a légköri oxigén kölcsönhatásának sebessége alacsony, oxigénpárnák segítségével könnyítik meg a légzést.
3. Reagensek érintkezési területe. Egy kísérlet, amely szemlélteti a kémiai reakció sebességének ettől a tényezőtől való függését, a következő kísérlet segítségével hajtható végre.
6. sz. laboratóriumi kísérlet
A kémiai reakció sebességének függése a reagensek érintkezési területétől
Heterogén reakciók esetén: minél nagyobb a reagensek érintkezési felülete, annál gyorsabb a reakciósebesség.
Ezt személyes tapasztalatból láthatta. A tűz meggyújtásához apró forgácsot tesz a tűzifa alá, és alá - gyűrött papírt, amelytől az egész tűz lángra kapott. Éppen ellenkezőleg, a tűz vízzel való oltása csökkenti az égő tárgyak levegővel való érintkezési területét.
A gyártás során ezt a tényezőt szándékosan figyelembe veszik, úgynevezett fluidágyat alkalmaznak. A reakció sebességének növelésére a szilárd anyagot csaknem poros állapotig zúzzák, majd alulról egy második, általában gáz halmazállapotú anyagot vezetnek át rajta. Finom eloszlású szilárd anyagon átengedve forráshatást kelt (innen ered a módszer neve). A fluidágyat például kénsav és kőolajtermékek előállítására használják.
7. sz. laboratóriumi kísérlet
Fluidizált ágyas modellezés
4. Hőmérséklet. Térjünk rá a kísérletre.
Laboratóriumi kísérlet 8. sz
A kémiai reakció sebességének a reagáló anyagok hőmérsékletétől való függése a réz-oxid (II) és kénsavoldat kölcsönhatásának példáján különböző hőmérsékleteken
Könnyű arra a következtetésre jutni, hogy minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a reakciósebesség.
Az első Nobel-díjas, J. X. Van't Hoff holland kémikus megfogalmazta a szabályt:
A termelésben rendszerint magas hőmérsékletű vegyi eljárásokat alkalmaznak: vas és acél olvasztására, üveg és szappan olvasztására, papír- és kőolajtermékek előállítására stb. (12. ábra).
Rizs. 12.
Magas hőmérsékletű kémiai eljárások: 1 - vasolvasztás; 2 - üvegolvasztás; 3 - kőolajtermékek előállítása
Az ötödik tényező, amelytől a kémiai reakció sebessége függ, a katalizátorok. A következő bekezdésben találkozhatunk vele.
Új szavak és fogalmak
- Kémiai reakciók és osztályozásuk.
- A kémiai reakciók osztályozásának jelei.
- A kémiai reakció sebessége és azok a tényezők, amelyektől függ.
Önálló munkához szükséges feladatok
- Mi a kémiai reakció? Mi a kémiai folyamatok lényege?
- Adja meg a következő kémiai folyamatok teljes osztályozását:
- a) a foszfor elégetése;
- b) kénsav oldatának kölcsönhatása alumíniummal;
- c) semlegesítési reakciók;
- d) nitrogén-monoxid (IV) képződése nitrogén-oxidból (II) és oxigénből.
- Személyes tapasztalatok alapján mondjon példákat különböző sebességgel lezajló kémiai reakciókra!
- Mekkora a kémiai reakció sebessége? Milyen tényezőktől függ?
- Mondjon példákat különböző tényezők biokémiai és ipari kémiai folyamatokra gyakorolt hatására!
- Személyes tapasztalatok alapján mondjon példákat különféle tényezőknek a mindennapi életben előforduló kémiai reakciókra gyakorolt hatására!
- Miért tárolják az élelmiszereket a hűtőszekrényben?
- A kémiai reakciót 100 °C hőmérsékleten indítjuk, majd 150 °C-ra emeljük. Ennek a reakciónak a hőmérsékleti együtthatója 2. Hányszorosára nő a kémiai reakció sebessége?
KÉMIAI-TECHNOLÓGIAI FOLYAMAT ÉS TARTALMA
A kémiai-technológiai folyamat olyan műveletek összessége, amelyek lehetővé teszik a céltermék nyersanyagból történő előállítását. Mindezek a műveletek három fő szakasz részei, amelyek szinte minden kémiai-technológiai folyamatra jellemzőek.
Az első szakaszban a kémiai reakció kezdeti reagenseinek előkészítéséhez szükséges műveleteket hajtják végre. A reagensek különösen a legreaktívabb állapotba kerülnek. Ismeretes például, hogy a kémiai reakciók sebessége erősen függ a hőmérséklettől, ezért gyakran a reakció előtt felmelegítik a reagenseket. A gáznemű nyersanyagokat bizonyos nyomás alá sűrítik, hogy növeljék a folyamat hatékonyságát és csökkentsék a berendezés méretét. A mellékhatások kiküszöbölése és a kiváló minőségű termék előállítása érdekében a nyersanyagot a fizikai tulajdonságok (különböző oldószerekben való oldhatóság, sűrűség, kondenzációs és kristályosodási hőmérséklet stb.) különbségén alapuló módszerekkel megtisztítják a szennyeződésektől. A nyersanyagok és reakcióelegyek tisztításában, a hő- és tömegátadás jelenségei, a hidromechanikai eljárások széles körben használatosak. Vegyi tisztítási módszerek is alkalmazhatók, amelyek kémiai reakciókon alapulnak, amelyek eredményeként a szükségtelen szennyeződések könnyen leválasztható anyagokká alakulnak.
A megfelelően elkészített reagenseket a következő szakaszban kémiai kölcsönhatásnak vetik alá, amely több szakaszból állhat. A szakaszok közötti időközökben néha szükség van hő- és tömegátadási és egyéb fizikai folyamatok újrafelhasználására. Például a kénsav előállítása során a kén-dioxidot részben trioxiddá oxidálják, majd a reakcióelegyet lehűtik, abszorpcióval eltávolítják belőle a kén-trioxidot, majd ismét oxidációra irányítják.
A kémiai reakciók eredményeként termékek (céltermékek, melléktermékek, melléktermékek) és el nem reagált reagensek keveréke keletkezik. Az utolsó szakasz utolsó műveletei ennek a keveréknek az elválasztásához kapcsolódnak, amelyhez ismét hidromechanikai, hő- és tömegátadási eljárásokat alkalmaznak, például szűrést, centrifugálást, rektifikálást, abszorpciót, extrakciót stb. a késztermék raktárába vagy további feldolgozásra; a reagálatlan nyersanyagokat újra felhasználják a folyamatban, megszervezik annak újrahasznosítását.
Minden szakaszban, és különösen a végső szakaszokban a másodlagos anyag- és energiaforrások hasznosítása is megtörténik. A környezetbe kerülő gáz- és folyékony anyagok áramlását megtisztítják és semlegesítik a veszélyes szennyeződésektől. A szilárd hulladékot vagy további feldolgozásra küldik, vagy környezetbarát körülmények között tárolják.
Így a kémiai-technológiai folyamat egésze egy összetett rendszer, amely egyetlen, egymással összefüggő folyamatokból (elemekből) áll, és kölcsönhatásba lép a környezettel.
A kémiai-technológiai rendszer elemei a fenti hő- és tömegátadási, hidromechanikai, kémiai stb. folyamatok. A kémiai technológia egységes folyamatainak tekintendők.
Egy összetett kémiai-technológiai folyamat fontos alrendszere a kémiai folyamat.
A kémiai folyamat egy vagy több kémiai reakció, amelyet hő-, tömeg- és impulzusátviteli jelenségek kísérnek, amelyek egymásra és a kémiai reakció lefolyására egyaránt hatással vannak.
Az egyes folyamatok elemzése, kölcsönös befolyásuk lehetővé teszi egy technológiai rezsim kialakítását.
A technológiai rezsim olyan technológiai paraméterek összessége (hőmérséklet, nyomás, reagensek koncentrációja stb.), amelyek meghatározzák egy készülék vagy készülékrendszer működési feltételeit (technológiai séma).
Az optimális folyamatkörülmények a fő paraméterek (hőmérséklet, nyomás, a kiindulási reakcióelegy összetétele stb.) kombinációja, amely lehetővé teszi a legnagyobb termékhozam elérését nagy sebességgel, vagy a legalacsonyabb költség biztosítását, az előírások betartása mellett. a nyersanyagok és az energia ésszerű felhasználásának és az esetleges környezeti károk minimalizálásának feltételei.környezet.
Egyedi folyamatok különböző berendezésekben zajlanak - vegyi reaktorokban, abszorpciós és desztillációs oszlopokban, hőcserélőkben stb. A különálló berendezések folyamatábrán kapcsolódnak egymáshoz.
A technológiai séma egy racionálisan felépített, különféle típusú (közvetlen, fordított, soros, párhuzamos) kapcsolatokkal összekapcsolt eszközök rendszere, amely lehetővé teszi egy adott minőségű termék természetes alapanyagokból vagy félkész termékekből történő előállítását.
A technológiai sémák nyitottak és zártak, tartalmazhatnak bypass (bypass) áramlásokat és újrahasznosítást, ami lehetővé teszi a vegyi-technológiai rendszer egészének hatékonyságának növelését.
A racionális technológiai séma kialakítása és felépítése a kémiai technológia fontos feladata.
Az ipari kémiai-technológiai folyamatok alapjául szolgáló kémiai reakciók osztályozása
A modern kémiában számos különféle kémiai reakció ismert. Sokukat ipari vegyi reaktorokban hajtják végre, és ezért a vegyészmérnöki kutatás tárgyává válnak.
A természetben közel álló jelenségek tanulmányozásának megkönnyítése érdekében a tudományban bevett szokás, hogy azokat közös jellemzők szerint osztályozzák. Attól függően, hogy milyen jeleket veszünk alapul, a kémiai reakciók többféle osztályozása létezik.
Az osztályozás egyik fontos típusa a szerinti osztályozás a reakció mechanizmusa. Léteznek egyszerű (egylépcsős) és összetett (többlépcsős) reakciók, különösen párhuzamos, szekvenciális és sorpárhuzamosak.
Egyszerű reakcióknak nevezzük, amelyek megvalósításához csak egy energiagát (egy szakasz) leküzdése szükséges.
Az összetett reakciók több párhuzamos vagy egymást követő lépést tartalmaznak (egyszerű reakciók).
A valódi egylépéses reakciók rendkívül ritkák. Azonban néhány összetett reakció, amely egy sor közbenső szakaszon megy keresztül, kényelmesen formálisan egyszerűnek tekinthető. Ez olyan esetekben lehetséges, amikor a vizsgált probléma körülményei között nem mutathatók ki közbenső reakciótermékek.
A reakciók osztályozása molekularitás szerint figyelembe veszi, hogy a reakció elemi aktusában hány molekula vesz részt; megkülönböztetni a mono-, bi- és trimolekuláris reakciókat.
A kinetikai egyenlet formája (a reakciósebesség függése a reagensek koncentrációjától) lehetővé teszi az osztályozást. reakció sorrendjében. A reakció sorrendje a kinetikai egyenletben szereplő reagensek koncentrációinak kitevőinek összege. Vannak első, második, harmadik, törtrendű reakciók.
A kémiai reakciók is hőhatás által. Ha exoterm reakciók lépnek fel, amelyeket hőkibocsátás kísér ( K> 0), a reakciórendszer entalpiája csökken ( ∆H < 0); при протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением теплоты (K< 0), a reakciórendszer entalpiája nő ( ∆H> 0).
A vegyi reaktor kialakításának és a folyamat lebonyolításának szabályozási módszereinek megválasztásához elengedhetetlen fázis összetétele reakciórendszer.
Attól függően, hogy hány (egy vagy több) fázis alkotja a kezdeti reagenseket és reakciótermékeket, a kémiai reakciókat homofázisokra és heterofázisokra osztják.
A homofázisos reakciók azok, amelyekben a reaktánsok, a stabil intermedierek és a reakciótermékek mind ugyanabban a fázisban vannak.
Heterofázisnak nevezzük azokat a reakciókat, amelyekben a kiindulási reagensek, a stabil intermedierek és a reakciótermékek egynél több fázist alkotnak.
Attól függően, hogy a szivárgási zónák A reakciókat homogén és heterogén reakciókra osztjuk.
A „homogén” és „heterogén” reakciók fogalma nem esik egybe a „homofázisos” és „heterofázisos” folyamatok fogalmaival. A reakció homogenitása és heterogenitása bizonyos mértékig tükrözi annak mechanizmusát: azt, hogy a reakció egyetlen fázis zömében vagy a fázis határfelületén megy végbe. A folyamat homofázisos és heterofázisos jellege csak a reakcióban résztvevők fázisösszetételének megítélését teszi lehetővé.
Homogén reakciók esetén a reagensek és a termékek ugyanabban a fázisban (folyékony vagy gáz halmazállapotúak) vannak, és a reakció ennek a fázisnak a térfogatában megy végbe. Például a nitrogén-monoxid légköri oxigénnel történő oxidációja salétromsav előállítása során gázfázisú reakció, míg az észterezési reakciók (észterek kinyerése szerves savakból és alkoholokból) folyadékfázisúak.
Heterogén reakciók bekövetkezésekor a reaktánsok vagy termékek legalább egyike olyan fázisállapotban van, amely eltér a többi résztvevő fázisállapotától, és ennek elemzésénél figyelembe kell venni a fázis határfelületét. Például egy sav lúggal történő semlegesítése homofázis, homogén folyamat. Az ammónia katalitikus szintézise homofázisú, heterogén folyamat. A szénhidrogének folyadékfázisú oxidációja gázhalmazállapotú oxigénnel heterofázisú folyamat, de a folyamatban lévő kémiai reakció homogén. A mész CaO + H 2 O Ca (OH) 2 oltása, amelyben a reakció mindhárom résztvevője külön fázist képez, és a reakció a víz és a kalcium-oxid határfelületén megy végbe, heterofázisú heterogén folyamat.
Attól függően, hogy használnak-e speciális anyagokat, katalizátorokat a reakciósebesség megváltoztatására, megkülönböztetik őket katalitikusÉs nem katalitikus reakciók és ennek megfelelően kémiai-technológiai folyamatok. Az ipari kémiai-technológiai folyamatok alapjául szolgáló kémiai reakciók túlnyomó többsége katalitikus reakció.
