집 난방 설치 분류 기능의 특성. 산업 화학 기술 공정의 기초가 되는 화학 반응의 분류 가역적 및 비가역적 화학 반응

분류 기능의 특성. 산업 화학 기술 공정의 기초가 되는 화학 반응의 분류 가역적 및 비가역적 화학 반응

그리고 철강의 분류

- 품질;

- 화학적 구성 요소;

- 목적;

- 미세구조;

- 힘.

철강 품질

에 의해 화학적 구성 요소

탄소강 영구 불순물

표 1.3.

탄소강

합금화 강요 첨가제또는 첨가제

합금강 저합금(최대 2.5 중량%), 합금된(2.5 내지 10 중량%) 및 고합금 "크롬"

목적에 따라 강철

구조적 낮은-(또는 약간의-)그리고 중간 탄소.

수단이되는고탄소.

그리고 (특수 속성 - ).

그리고

그리고 내열성 증가 고속 철강

보통 품질

구조용강,

공구강,

6) 베어링 (볼 베어링) 이 되다,

7) 고속도강(텅스텐 함량이 높은 고합금, 고품질 공구강).

8) 자동, 즉증가된(또는 높은) 가공성, 이 되다.

역사적으로 개발된 철강 마킹 그룹의 구성 분석에 따르면 사용된 마킹 시스템은 다음과 같은 5가지 분류 특성을 인코딩할 수 있음을 보여줍니다. 품질, 화학성분, 목적, 탈산 정도,그리고 공백을 얻는 방법(자동 또는 드물게 주조소). 마킹 그룹과 철강 등급 간의 관계는 그림 1의 블록 다이어그램 하단에 설명되어 있습니다.

마킹 그룹 시스템, 마킹 규칙 및 철강 등급의 예

탄소	일반 품질
	철강그룹	배송 보장	브랜드
ㅏ	화학 성분별	St0	St1	St2	StZ	세인트4	5번가	세인트6
비	기계적 성질에 의한	BSt0	BSt1	BSt2	BStZ	BSt4	BSt5	BSt6
안에	기계적 성질 및 화학적 조성별	VSTO	VSt1	VSt2	VStZ	VSt4	VSt5	VSt6
탄소 농도, 중량 %	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

품질 고품질	구조적	브랜드의 예
상표: 두 자리 숫자 100%의 탄소 + 탈산소 정도 표시	05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 참고: 1) 탈산 정도 표시기가 없다는 것은 "sp"를 의미합니다. 2) 마크 끝의 “A”는 해당 강재가 고품질임을 나타냅니다.
수단이되는	브랜드
브랜드: 기호 "U" + 숫자 10%의 탄소	U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A
도핑됨	품질 고품질 초고품질	구조적	브랜드의 예
브랜드: 탄소 백분율의 두 자리 숫자 HUNDREDTHS + 합금 원소 기호 + 백분율의 정수	09G2 10KHSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L 참고: 1) 숫자 "1"은 합금 원소 농도 1wt.% 이하의 지표로 포함되지 않습니다. 2) 등급 110G13L은 탄소의 1/100퍼센트 숫자가 세 자리인 몇 안 되는 등급 중 하나입니다.
수단이되는	브랜드의 예
브랜드: 탄소 퍼센트의 TENTHS 수 + 합금 원소 기호+ 백분율의 정수	ЗХ2Н2МФ 4ХВ2С 5ХНМ 7X3 9ХВГ X ХВ4 9Х4МЗФ2AGСТ-Ш 참고: 1) 숫자 "10"은 질량% 탄소의 "10분의 1"을 나타내는 지표로 사용되지 않습니다. 2) 표시 끝에 있는 "-Ш"는 예를 들어 다음 방법으로 얻은 강철이 특히 고품질임을 나타냅니다. 일렉트로 슬래그재용해(그뿐만 아니라)

일반 품질의 탄소 구조강

지정된 마킹 그룹의 특정 강은 두 글자 조합을 사용하여 지정됩니다. "성"이는 고려 중인 마킹 그룹의 핵심(시스템 형성)입니다. 이 그룹의 강종은 이 기호로 즉시 식별할 수 있습니다.

공백 없이 "St" 기호 뒤에는 다음을 나타내는 숫자가 옵니다. 숫자브랜드 – ~에서 «0» ~ 전에 "6".

등급 번호의 증가는 강의 탄소 함량 증가에 해당하지만 구체적인 값을 나타내지는 않습니다. 각 등급의 강의 탄소 농도 허용 한계가 표에 나와 있습니다. 1.5. 탄소 함량 보통 품질의 탄소강 0.5 중량%를 초과하지 않습니다. 이러한 강은 구조적 기준에 따라 아공석강이므로 구조적 목적에 적합합니다.

숫자 뒤에는 강철의 탈산 정도를 나타내는 "kp", "ps", "sp"의 세 문자 조합 중 하나가 옵니다.

"St" 기호 앞에는 대문자 "A", "B" 또는 "C"가 올 수도 있고 기호가 없을 수도 있습니다. 이러한 방식으로 강철이 소위 중 하나에 속하는지에 대한 정보가 전송됩니다. "배달 그룹": A, B또는 안에, – 공급업체가 보장하는 표준화된 강철 표시기에 따라 다릅니다.

철강그룹 ㅏ화학 성분 또는 GOST가 지정한 탄소 농도 및 불순물의 허용 값이 보장됩니다. 문자 "A"는 종종 우표에 포함되지 않으며 그 부재도 있습니다. 기본화학성분의 보증을 의미합니다. 기계적 특성에 대한 정보가 없는 철강 소비자는 적절한 열처리를 통해 철강을 형성할 수 있으며, 이 방법을 선택하려면 화학적 조성에 대한 지식이 필요합니다.

철강그룹 비필요한 기계적 특성이 보장됩니다. 철강 소비자는 사전 열처리 없이 알려진 기계적 특성의 특성을 기반으로 철강의 최적 용도를 결정할 수 있습니다.

철강그룹 안에화학적 조성과 기계적 특성을 모두 보장합니다. 이는 소비자가 주로 용접 구조물을 만드는 데 사용됩니다. 기계적 특성에 대한 지식을 통해 용접에서 멀리 떨어진 영역에서 하중을 받는 구조물의 거동을 예측할 수 있으며, 화학적 조성에 대한 지식을 통해 이를 예측하고 필요한 경우 열처리를 통해 수정하는 것이 가능합니다. 기계적 성질실제 용접.

녹음 스탬프의 예 보통 품질의 탄소강다음과 같이 보입니다: VSt3ps, BSt6sp, St1kp .

볼베어링강

베어링용 강은 자체 표시가 있으며 의도된 목적에 따라 특수 그룹을 구성합니다. 구조적 철강이지만 구성과 특성이 공구강에 가깝습니다. "볼 베어링"이라는 용어는 롤링 베어링(볼 베어링뿐만 아니라 롤러 및 니들 베어링)이라는 좁은 적용 분야를 정의합니다. 이를 표시하기 위해 "SHH"라는 약어가 제안되었습니다. 볼 베어링 크롬, – 뒤에 숫자가 옵니다. 10분의 1퍼센트평균 농도 크롬. 이전에 널리 알려진 ShKh6, ShKh9 및 ShKh15 브랜드 중에서 ShKh15 브랜드가 계속 사용되고 있습니다. 볼 베어링강과 유사한 공구강의 차이점은 비금속 개재물 수와 미세 구조 내 탄화물의 균일한 분포에 대한 요구 사항이 더 엄격하다는 것입니다.

추가 합금 첨가제(실리콘 및 망간)를 도입하여 ShKh15 강철을 개선한 것이 마킹에 고유하게 반영되었습니다. 특정한합금강의 합금 원소 지정을 위한 최신 규칙 시스템: ShKh15SG, ShKh20SG.

고속도강

고속도강에는 영어 단어의 첫 번째 소리에 해당하는 러시아 알파벳 첫 글자 "P"가 특별히 표시되어 있습니다. 빠르다 – 빠르다, 빠르다. 그 뒤에는 텅스텐의 정수 백분율이 표시됩니다. 이미 언급한 바와 같이, 이전에 가장 일반적인 고속도강 등급은 P18이었습니다.

텅스텐의 희소성과 높은 비용으로 인해 질소가 없는 텅스텐-몰리브덴 강철 R6M5와 질소가 있는 R6AM5로 전환되었습니다. 베어링강과 유사하게 두 가지 마킹 시스템이 병합(일종의 "혼성화")되었습니다. 코발트와 바나듐을 함유한 새로운 고속도강의 개발 및 개발은 "하이브리드" 등급인 R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2의 무기고를 풍부하게 했으며 일반적으로 텅스텐이 없는 고속도강의 출현으로 이어졌습니다. 특정 시스템(R0M5F1, R0M2F3)과 완전히 새로운 방식인 9Kh6M3F3AGST-Sh, 9Kh4M3F2AGST-Sh.

주철의 분류

주철은 2.14wt.% 이상의 C를 함유한 철과 탄소의 합금입니다.

주철은 철강 가공(변환)을 위해 제련되어 합금 첨가제 역할을 하는 합금철을 생산하고 주조물 생산을 위한 첨단 합금(주조장)으로도 사용됩니다.

탄소는 시멘타이트(Fe 3 C)와 흑연의 두 가지 고탄소 상 형태로 주철에 존재할 수 있으며 때로는 시멘타이트와 흑연의 형태로 동시에 존재할 수도 있습니다. 시멘타이트만 존재하는 주철은 가볍고 빛나는 균열을 일으키므로 주철이라고 합니다. 하얀색. 흑연의 존재는 주철에 파괴를 전달합니다. 회색 색상. 그러나 흑연을 함유한 모든 주철이 소위 말하는 종류에 속하는 것은 아닙니다. 회색주철 흰색과 회색 주철 사이에는 클래스가 있습니다. 반심주철

반심주철은 흑연화에도 불구하고 레데부라이트 시멘타이트가 적어도 부분적으로 보존되는 구조의 주철이며, 따라서 레데부라이트 자체가 존재합니다(특정 형태를 갖는 공융 구조 구성 요소).

에게 회색레데부라이트 시멘타이트가 완전히 분해되고 후자는 더 이상 구조에 존재하지 않는 주철을 포함합니다. 회주철은 다음으로 구성됩니다. 흑연 함유물그리고 금속 베이스. 이 금속 베이스는 펄라이트(공석), 페라이트-펄라이트(아공석) 또는 페라이트(저탄소) 강철입니다. 회주철의 금속 베이스 유형에 대해 표시된 순서는 펄라이트의 일부인 시멘타이트의 분해 정도가 증가하는 것에 해당합니다.

마찰 방지 주철

브랜드의 예: ASF-1, ASF-2, ASF-3.

특수합금 내열성, 부식 방지그리고 내열성주철:

특수 회색 주철 등급의 예

분류 및 라벨링

금속-세라믹 경질 합금

금속-세라믹 경질 합금은 분말 야금(금속-세라믹)으로 제조된 합금으로, 내화성 금속의 탄화물(WC, TiC, TaC)이 플라스틱 금속 바인더(주로 코발트)로 결합되어 있습니다.

현재 러시아에서는 세 그룹의 경질 합금이 생산됩니다. 텅스텐, 티타늄-텅스텐 및 티타늄-텅스텐, – 연결어로 포함 코발트.

텅스텐의 높은 가격으로 인해 텅스텐 카바이드를 전혀 포함하지 않는 경질 합금이 개발되었습니다. 고체상으로는 다음과 같습니다. 티타늄 카바이드또는 티타늄 탄질화물– 티(NC). 플라스틱 인대의 역할은 다음과 같습니다. 니켈-몰리브덴 매트릭스. 경질 합금의 분류는 블록 다이어그램에 표시됩니다.

금속-세라믹 경질 합금의 5가지 등급에 따라 기존 표시 규칙은 5가지 표시 그룹을 구성합니다.

텅스텐(가끔 불린다 텅스텐-코발트) 경질 합금

예: VK3, VK6, VK8, VK10.

티타늄 텅스텐(가끔 불린다 티타늄-텅스텐-코발트) 경질 합금

예: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.

티타늄 탄탈륨 텅스텐(가끔 불린다 티타늄-탄탈륨-텅스텐-코발트) 경질 합금

예: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.

때로는 브랜드 끝에 문자 또는 문자 조합이 하이픈을 통해 추가되어 분말 내 탄화물 입자의 분산을 나타냅니다.

경질 세라믹 합금의 분류

일부 국내 합금강 등급의 외국 유사품이 표 1.1에 나와 있습니다.

표 1.1.

다양한 국내 합금강 등급의 외국 유사품

러시아, GOST	독일, DIN *	미국, ASTM*	일본, LS *
15X	15Cr3		SCr415
40X	41Сг4		SСг440
30ХМ	25CrMo4		SСМ430,SСМ2
12ХГ3А	14NiCr10**	–	SNC815
20ХГНМ	21NiCrMo2		SNСМ220
08X13	Х7Сr1З**	410S	SUS410S
20X13	Х20Сг13		SUS420J1
12X17	Х8Сг17	430 (51430 ***)	SUS430
12Х18Н9	Х12СгNi8 9		SUS302
08Х18Н10Т	Х10CrNiTi18 9	.321	SUS321
10Х13СУ	Х7CrA133**	405 (51405) *	SUS405**
20Х25Н20С2	Х15CrNiSi25 20	30314,314	SСS18, SUH310**

* DIN(Deutsche Industrienorm), ASTM(미국재료시험협회), JIS(일본공업규격).

** 강철, 구성이 유사함; *** SAE 표준

분류 기능의 특성

그리고 철강의 분류

철강의 현대적인 분류 특성은 다음과 같습니다.

- 품질;

- 화학적 구성 요소;

- 목적;

- 생산의 야금학적 특징;

- 미세구조;

- 전통적인 방식경화;

- 공백이나 부품을 얻는 전통적인 방법;

- 힘.

각각에 대해 간략하게 설명하겠습니다.

철강 품질주로 유해한 불순물(황과 인)의 함량에 따라 결정되며 4가지 범주로 구분됩니다(표 1.2 참조).

화학 성분별철강은 일반적으로 탄소강(비합금)강과 합금강으로 구분됩니다.

탄소강특별히 도입된 합금 원소를 포함하지 않습니다. 탄소 이외의 탄소강에 포함된 원소는 소위 말하는 원소에 속합니다. 영구 불순물. 농도는 관련 국가 표준(GOST)에 의해 결정된 한도 내에 있어야 합니다. 표 1.3에서. 일부 원소의 평균 제한 농도 값이 제공되므로 이러한 원소를 합금 원소가 아닌 불순물로 분류할 수 있습니다. 탄소강의 불순물 함량에 대한 특정 제한은 GOST 표준에 의해 제공됩니다.

표 1.3.

영구 불순물로 간주될 수 있는 일부 원소의 농도를 제한하십시오.

탄소강

합금화 강요, 때로는 합금이라고도 함 첨가제또는 첨가제, 필요한 구조와 특성을 얻기 위해 강철에 특별히 도입되었습니다.

합금강탄소를 제외한 합금원소의 총농도에 따라 다음과 같이 나뉜다. 저합금(최대 2.5 중량%), 합금된(2.5 내지 10 중량%) 및 고합금(10 중량% 초과), 후자의 철 함량은 45 중량% 이상입니다. 일반적으로 도입된 합금 원소는 합금강에 해당 이름을 부여합니다. "크롬"– 크롬 합금, “실리콘” – 실리콘, “크롬-실리콘” – 크롬과 실리콘이 동시에 포함됨

또한 철 기반 합금은 재료의 철 함량이 45% 미만이지만 다른 합금 원소보다 많은 경우에도 구별됩니다.

목적에 따라 강철구조적인 것과 도구적인 것으로 나누어진다.

구조적기계 공학, 건설 및 도구 제작 분야에서 다양한 기계 부품, 메커니즘 및 구조의 제조에 사용되는 강철이 고려됩니다. 필요한 강도와 인성이 있어야 하며, 필요한 경우 일련의 특수 특성(부식 저항, 상자성 등)도 가져야 합니다. 일반적으로 구조용 강재는 다음과 같습니다. 낮은-(또는 약간의-)그리고 중간 탄소.경도는 결정적인 기계적 특성이 아닙니다.

수단이되는재료를 절단하거나 압착하여 가공하는 용도 및 제조용으로 사용되는 강이라고 합니다. 측정 도구. 높은 경도, 내마모성, 강도 및 내열성과 같은 기타 여러 특정 특성을 가져야 합니다. 필요조건높은 경도를 얻으려면 탄소 함량이 증가하므로 공구강은 드문 경우를 제외하고 항상 고탄소.

각 그룹 내에는 목적에 따라 더욱 세부적인 구분이 있습니다. 구조용 강철은 다음과 같이 구분됩니다. 건설, 엔지니어링그리고 특수용도강(특수 속성 - 내열성, 내열성, 내식성, 비자성).

공구강은 다음과 같이 구분됩니다. 절삭공구강, 금형강그리고 측정 장비용 강철.

공구강의 일반적인 성능 특성은 높은 경도로, 이는 공구의 표면 변형 및 마모에 대한 저항성을 보장합니다. 동시에, 절삭 공구용 강은 높은 절삭 속도에서 절삭날에서 발생하는 높은 온도(최대 500...600°С)에서 높은 경도를 유지해야 한다는 특정 요구 사항을 따릅니다. 강철의 특정 능력을 내열성(또는 적색 저항). 지정된 기준에 따라 절삭 공구 강은 다음과 같이 구분됩니다. 비내열성, 반내열성, 내열성그리고 내열성 증가. 마지막 두 그룹은 기술 분야에서 다음과 같이 알려져 있습니다. 고속 철강

다이강은 다이 공구가 충격 하중 조건에서 작동하기 때문에 높은 경도 외에도 높은 인성을 요구합니다. 또한, 가열된 금속 가공물과 접촉하는 핫 스탬핑용 공구는 장시간 작동 시 뜨거워질 수 있습니다. 따라서 핫 스탬핑용 강재도 내열성이 있어야 합니다.

측정 공구용 강철은 높은 내마모성과 긴 사용 수명 동안 치수 정확도를 보장하는 것 외에도 작동 온도 조건에 관계없이 공구의 치수 안정성을 보장해야 합니다. 즉, 열팽창계수가 매우 작아야 합니다.

물질의 화학적 성질은 다양한 화학반응을 통해 드러난다.

구성 및 (또는) 구조의 변화를 수반하는 물질의 변형을 호출합니다. 화학 반응. 다음과 같은 정의가 자주 발견됩니다. 화학 반응출발 물질(시약)을 최종 물질(제품)로 변환하는 과정입니다.

화학 반응은 출발 물질과 반응 생성물의 공식을 포함하는 화학 반응식과 도표를 사용하여 작성됩니다. 화학 반응식에서는 도표와 달리 각 원소의 원자 수가 왼쪽과 오른쪽이 동일하며 이는 질량 보존의 법칙을 반영합니다.

방정식의 왼쪽에는 출발 물질(시약)의 공식이 기록되고, 오른쪽에는 화학 반응의 결과로 얻은 물질(반응 생성물, 최종 물질)이 기록됩니다. 왼쪽과 오른쪽을 연결하는 등호는 반응에 참여하는 물질의 전체 원자 수가 일정하다는 것을 나타냅니다. 이는 반응물과 반응 생성물 사이의 정량적 관계를 보여주는 공식 앞에 정수 화학양론적 계수를 배치함으로써 달성됩니다.

화학 반응식에는 반응 특성에 대한 추가 정보가 포함될 수 있습니다. 외부 영향(온도, 압력, 방사선 등)의 영향으로 화학 반응이 발생하는 경우 이는 일반적으로 등호 위(또는 "아래")의 해당 기호로 표시됩니다.

수많은 화학 반응은 매우 특정한 특성을 갖는 여러 유형의 반응으로 그룹화될 수 있습니다.

처럼 분류 특성다음을 선택할 수 있습니다:

1. 출발물질과 반응산물의 수와 조성.

2. 시약 및 반응 생성물의 물리적 상태.

3. 반응 참가자가 위치한 단계의 수.

4. 전달된 입자의 성질.

5. 반응이 정방향과 역방향으로 일어날 가능성.

6. 열 효과의 표시는 모든 반응을 다음과 같이 나눕니다. 발열의엑소 효과로 발생하는 반응 - 열 형태의 에너지 방출 (Q>0, ΔH<0):

C + O 2 = CO 2 + Q

그리고 흡열성의엔도 효과로 발생하는 반응 - 열 형태의 에너지 흡수 (Q<0, ∆H >0):

N 2 + O 2 = 2NO - Q.

그러한 반응을 다음과 같이 지칭합니다. 열화학.

각 반응 유형을 자세히 살펴보겠습니다.

시약 및 최종 물질의 수와 구성에 따른 분류

1. 복합반응

화합물이 상대적으로 단순한 조성의 여러 반응 물질과 반응하면 더 복잡한 조성의 한 물질이 생성됩니다.

일반적으로 이러한 반응에는 열 방출이 수반됩니다. 보다 안정적이고 에너지가 덜 풍부한 화합물이 형성됩니다.

단순 물질 화합물의 반응은 본질적으로 항상 산화 환원입니다. 복합 물질 사이에서 발생하는 복합 반응은 원자가 변화 없이 발생할 수 있습니다.

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2,

또한 산화환원으로 분류됩니다.

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.

2. 분해반응

분해 반응은 하나의 복합 물질로부터 여러 화합물을 형성합니다.

A = B + C + D.

복합 물질의 분해 생성물은 단순 물질과 복합 물질 모두일 수 있습니다.

원자가 상태를 변경하지 않고 발생하는 분해 반응 중에서 주목할만한 것은 결정질 수화물, 염기, 산 및 산소 함유 산 염의 분해입니다.

	에게
4HNO3	=	2H2O + 4NO2O + O2O.

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

산화환원 분해 반응은 특히 질산염의 특징입니다.

유기화학에서의 분해반응을 크래킹(cracking)이라고 합니다.

C18H38 = C9H18 + C9H20,

또는 탈수소화

C4H10 = C4H6 + 2H2.

3. 치환반응

치환 반응에서는 일반적으로 단순한 물질이 복잡한 물질과 반응하여 또 다른 단순 물질과 또 다른 복잡한 물질을 형성합니다.

A + BC = AB + C.

이러한 반응은 압도적으로 산화환원 반응에 속합니다.

2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3,

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2,

2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2,

2KlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.

원자의 원자가 상태 변화를 수반하지 않는 치환 반응의 예는 극히 적습니다. 기체 또는 휘발성 무수물에 해당하는 산소 함유 산 염과 이산화 규소의 반응에 주목해야합니다.

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2,

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3СаSiO 3 + P 2 O 5,

때때로 이러한 반응은 교환 반응으로 간주됩니다.

CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl.

4. 교환반응

교환반응서로 성분을 교환하는 두 화합물 사이의 반응입니다.

AB + CD = AD + CB.

치환 반응 중에 산화 환원 과정이 발생하면 원자의 원자가 상태를 변경하지 않고 항상 교환 반응이 발생합니다. 이것은 산화물, 염기, 산 및 염과 같은 복합 물질 간의 가장 일반적인 반응 그룹입니다.

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O,

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,

CrCl3 + ZNaON = Cr(OH)3 + ZNaCl.

이러한 교환 반응의 특별한 경우는 다음과 같습니다. 중화 반응:

HCl + KOH = KCl + H2O.

일반적으로 이러한 반응은 화학 평형의 법칙을 따르며 최소한 하나의 물질이 기체, 휘발성 물질, 침전물 또는 저해리성(용액의 경우) 화합물 형태로 반응 영역에서 제거되는 방향으로 진행됩니다.

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2,

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,

CH 3 COONa + H 3 PO 4 = CH 3 COOH + NaH 2 PO 4.

5. 전달 반응.

전달 반응에서 원자 또는 원자 그룹은 한 구조 단위에서 다른 구조 단위로 이동합니다.

AB + BC = A + B 2C,

A 2 B + 2CB 2 = 직경 2 + 직경 3.

예를 들어:

2AgCl + SnCl 2 = 2Ag + SnCl 4,

H 2 O + 2NO 2 = HNO 2 + HNO 3.

위상 특성에 따른 반응 분류

반응 물질의 응집 상태에 따라 다음과 같은 반응이 구별됩니다.

1. 가스 반응


H2+Cl2		2HCl.

2. 용액의 반응

NaOH(용액) + HCl(p-p) = NaCl(p-p) + H 2 O(l)

3. 고체 사이의 반응

	에게
CaO(tv) + SiO2(tv)	=	CaSiO3(졸)

단계 수에 따른 반응 분류.

상은 물리적, 화학적 특성이 동일하고 인터페이스에 의해 서로 분리된 시스템의 균질한 부분 집합으로 이해됩니다.

이러한 관점에서 전체 다양한 반응은 두 가지 클래스로 나눌 수 있습니다.

1. 균질(단상) 반응.여기에는 기체상에서 발생하는 반응과 용액에서 발생하는 여러 반응이 포함됩니다.

2. 이종(다상) 반응.여기에는 반응물과 반응 생성물이 서로 다른 상에 있는 반응이 포함됩니다. 예를 들어:

기체-액상 반응

CO 2 (g) + NaOH(p-p) = NaHCO 3 (p-p).

기체-고상 반응

CO 2 (g) + CaO (tv) = CaCO 3 (tv).

액체-고상 반응

Na 2 SO 4 (용액) + BaCl 3 (용액) = BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).

액체-기체-고상 반응

Ca(HCO 3) 2 (용액) + H 2 SO 4 (용액) = CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (sol)↓.

전달되는 입자의 종류에 따른 반응 분류

1. 단백질 분해 반응.

에게 단백질 분해 반응화학 공정이 포함되며, 그 본질은 하나의 반응 물질에서 다른 반응 물질로 양성자를 전달하는 것입니다.

이 분류는 산과 염기의 양성자 분해 이론에 기초하며, 이에 따르면 산은 양성자를 제공하는 모든 물질이고 염기는 양성자를 수용할 수 있는 물질입니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

protolytic 반응에는 중화 및 가수 분해 반응이 포함됩니다.

2. 산화환원 반응.

여기에는 반응 물질이 전자를 교환하여 반응 물질을 구성하는 원소 원자의 산화 상태를 변화시키는 반응이 포함됩니다. 예를 들어:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2,

FeS 2 + 8HNO 3 (농도) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,

대부분의 화학 반응은 산화 환원 반응이며 매우 중요한 역할을 합니다.

3. 리간드 교환 반응.

여기에는 공여체-수용체 메커니즘을 통해 공유 결합이 형성되면서 전자쌍의 이동이 일어나는 반응이 포함됩니다. 예를 들어:

Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,

철 + 5CO = ,

Al(OH)3 + NaOH = .

리간드 교환 반응의 특징은 착물이라고 불리는 새로운 화합물의 형성이 산화 상태의 변화 없이 일어난다는 것입니다.

4. 원자-분자 교환의 반응.

이러한 유형의 반응에는 라디칼, 친전자성 또는 친핵성 메커니즘을 통해 발생하는 유기 화학에서 연구된 많은 치환 반응이 포함됩니다.

가역적 및 비가역적 화학 반응

가역적 화학 공정은 출발 물질을 형성하기 위해 얻은 것과 동일한 조건에서 생성물이 서로 반응할 수 있는 공정입니다.

가역 반응의 경우 방정식은 일반적으로 다음과 같이 작성됩니다.

반대 방향의 두 화살표는 동일한 조건에서 정방향 반응과 역방향 반응이 동시에 발생함을 나타냅니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O.

비가역적 화학 공정은 제품이 서로 반응하여 출발 물질을 형성할 수 없는 공정입니다. 비가역적 반응의 예로는 가열 시 Berthollet 염의 분해가 있습니다.

2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2,

또는 대기 산소에 의한 포도당의 산화:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O.

화학반응은 핵반응과 구별되어야 한다. 화학 반응의 결과로 각 화학 원소의 총 원자 수와 동위 원소 조성은 변하지 않습니다. 핵 반응은 다른 문제입니다. 예를 들어 알루미늄이 마그네슘으로 변환되는 것과 같이 다른 핵 또는 기본 입자와의 상호 작용의 결과로 원자핵이 변환되는 과정입니다.

27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He

화학 반응의 분류는 다면적입니다. 즉, 다양한 특성을 기반으로 할 수 있습니다. 그러나 이러한 특성에는 무기 물질과 유기 물질 간의 반응이 포함될 수 있습니다.

다양한 기준에 따라 화학 반응의 분류를 고려해 봅시다.

I. 반응물질의 수와 조성에 따라

물질의 구성을 바꾸지 않고 일어나는 반응.

무기 화학에서 이러한 반응에는 하나의 화학 원소의 동소체 변형을 얻는 과정이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

C(흑연) ⇔ C(다이아몬드)
S(사방정계) ⇔ S(단사정계)
P(흰색) ⇔ P(빨간색)
Sn(백색 주석) ⇔ Sn(회색 주석)
3O 2 (산소) ⇔ 2O 3 (오존)

유기 화학에서 이러한 유형의 반응에는 물질 분자의 질적 구성뿐만 아니라 정량적 구성도 변경하지 않고 발생하는 이성질화 반응이 포함될 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

1. 알칸의 이성질체화.

알칸의 이성질화 반응은 실질적으로 매우 중요합니다. 왜냐하면 이소구조의 탄화수소는 폭발 능력이 낮기 때문입니다.

2. 알켄의 이성질체화.

3. 알킨의 이성질화(A. E. Favorsky의 반응).

CH 3 - CH 2 - C= - CH ← CH 3 - C= - C- CH 3

에틸 아세틸렌 디메틸 아세틸렌

4. 할로알칸의 이성질화(A.E. Favorsky, 1907).

5. 가열되면 시안산암모늄의 이성질화.

요소는 1828년 F. Wöhler에 의해 가열될 때 시안산암모늄을 이성질체화하여 처음 합성되었습니다.

물질의 조성이 변화하면서 일어나는 반응

이러한 반응의 네 가지 유형은 결합, 분해, 치환 및 교환으로 구분할 수 있습니다.

1. 복합반응은 두 개 이상의 물질로 인해 하나의 복합물질이 형성되는 반응이다.

무기 화학에서는 예를 들어 황으로부터 황산을 생산하는 반응의 예를 사용하여 다양한 화합물 반응을 고려할 수 있습니다.

1. 황산화물(IV)의 제조:

S + O 2 = SO - 두 개의 단순 물질에서 하나의 복합 물질이 형성됩니다.

2. 황산화물(VI)의 제조:

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - 단순 물질과 복합 물질로 하나의 복합 물질이 형성됩니다.

3. 황산의 제조:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - 두 개의 복합 물질로 인해 하나의 복합 물질이 형성됩니다.

두 개 이상의 초기 물질로부터 하나의 복합 물질이 형성되는 복합 반응의 예는 질산을 생성하는 최종 단계입니다.

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

유기화학에서는 복합반응을 흔히 “첨가반응”이라고 부릅니다. 이러한 다양한 반응은 불포화 물질(예: 에틸렌)의 특성을 특성화하는 반응 블록의 예를 사용하여 고려할 수 있습니다.

1. 수소화 반응 - 수소 첨가:

CH 2 =CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

에텐 → 에탄

2. 수화 반응 - 물 첨가.

3. 중합 반응.

2. 분해반응은 하나의 복합물질로부터 여러 개의 새로운 물질이 형성되는 반응이다.

무기 화학에서는 실험실 방법으로 산소를 생성하는 반응 블록에서 이러한 다양한 반응을 고려할 수 있습니다.

1. 산화수은(II)의 분해 - 하나의 복합 물질로 인해 두 개의 단순한 산화수은이 형성됩니다.

2. 질산 칼륨의 분해 - 하나의 복합 물질에서 하나의 단순 물질과 하나의 복합 물질이 형성됩니다.

3. 과망간산 칼륨의 분해 - 하나의 복합 물질에서 두 개의 복합 물질과 하나의 단순 물질, 즉 세 개의 새로운 물질이 형성됩니다.

유기화학에서 분해 반응은 실험실과 산업계에서 에틸렌 생산을 위한 반응 블록에서 고려될 수 있습니다.

1. 에탄올의 탈수(물 제거) 반응:

C2H5OH → CH2 =CH2 + H2O

2. 에탄의 탈수소화 반응(수소 제거):

CH3 -CH3 → CH2 =CH2 + H2

또는 CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2

3. 프로판 분해(쪼개짐) 반응:

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + CH 4

3. 치환 반응은 단순 물질의 원자가 복합 물질의 일부 원소의 원자를 대체하는 반응입니다.

무기 화학에서 이러한 공정의 예는 예를 들어 금속의 특성을 특성화하는 반응 블록입니다.

1. 알칼리 또는 알칼리 토금속과 물의 상호 작용:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2. 용액 내 금속과 산의 상호 작용:

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2

3. 용액 내 금속과 염의 상호 작용:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. 금속열학:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Сr

유기화학의 연구대상은 단순한 물질이 아니라 화합물이다. 따라서 치환 반응의 예로서 포화 화합물, 특히 메탄의 가장 특징적인 특성, 즉 수소 원자가 할로겐 원자로 대체되는 능력을 제시합니다. 또 다른 예는 방향족 화합물(벤젠, 톨루엔, 아닐린)의 브롬화입니다.

C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr

벤젠 → 브로모벤젠

유기 물질의 치환 반응의 특성에 주목합시다. 이러한 반응의 결과로 무기 화학에서와 같이 단순하고 복잡한 물질이 형성되지 않고 두 개의 복잡한 물질이 형성됩니다.

유기 화학에서 치환 반응에는 벤젠의 니트로화와 같은 두 가지 복합 물질 사이의 일부 반응도 포함됩니다. 공식적으로는 교환 반응입니다. 이것이 치환 반응이라는 사실은 그 메커니즘을 고려할 때만 분명해집니다.

4. 교환반응은 두 개의 복합물질이 그 성분을 교환하는 반응이다.

이러한 반응은 전해질의 특성을 특징으로 하며 용액에서는 Berthollet의 법칙에 따라 진행됩니다. 즉, 결과가 침전물, 가스 또는 약간 해리되는 물질(예: H 2 O)이 형성되는 경우에만 발생합니다.

무기 화학에서 이는 예를 들어 알칼리의 특성을 특징짓는 반응 블록이 될 수 있습니다.

1. 염분과 물이 생성되면서 일어나는 중화반응.

2. 가스 형성과 함께 발생하는 알칼리와 염의 반응.

3. 알칼리와 염의 반응으로 침전물이 형성됩니다.

CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 + K2SO4

또는 이온 형태로:

구리 2+ + 2OH - = 구리(OH) 2

유기 화학에서는 예를 들어 아세트산의 특성을 특징짓는 반응 블록을 고려할 수 있습니다.

1. 약한 전해질 - H 2 O의 형성으로 발생하는 반응:

CH 3 COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H 2 O

2. 가스 형성과 함께 발생하는 반응:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O

3. 침전물 형성과 함께 일어나는 반응:

2CH3COOH + K2SO3 → 2K(CH3COO) + H2SO3

2CH3COOH + SiO → 2CH3COO + H2SiO3

II. 물질을 형성하는 화학 원소의 산화 상태를 변화시킴으로써

이 기능을 기반으로 다음과 같은 반응이 구별됩니다.

1. 원소의 산화 상태 변화 또는 산화 환원 반응에 따라 발생하는 반응.

여기에는 모든 치환 반응을 포함한 많은 반응뿐만 아니라 적어도 하나의 단순 물질이 포함되는 결합 및 분해 반응이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

1. Mg0 + H + 2SO4 = Mg +2SO4 + H2

2. 2Mg0 + O02 = Mg +2O -2

복잡한 산화 환원 반응은 전자 균형 방법을 사용하여 구성됩니다.

2KMn +7O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

유기 화학에서 산화 환원 반응의 놀라운 예는 알데히드의 특성입니다.

1. 해당 알코올로 환원됩니다.

알데키드는 상응하는 산으로 산화됩니다.

2. 화학 원소의 산화 상태를 변경하지 않고 발생하는 반응.

여기에는 예를 들어 모든 이온 교환 반응뿐만 아니라 많은 화합물 반응, 많은 분해 반응, 에스테르화 반응이 포함됩니다.

HCOOH + CHgOH = HCOOCH3 + H2O

III. 열 효과로

열 효과에 따라 반응은 발열 반응과 흡열 반응으로 구분됩니다.

1. 에너지 방출과 함께 발열 반응이 발생합니다.

여기에는 거의 모든 복합 반응이 포함됩니다. 드문 예외는 질소와 산소로부터 산화질소(II)를 합성하는 흡열 반응과 수소 가스와 고체 요오드의 반응입니다.

빛의 방출과 함께 발생하는 발열 반응은 연소 반응으로 분류됩니다. 에틸렌의 수소화는 발열 반응의 한 예입니다. 실온에서 작동합니다.

2. 에너지를 흡수하면서 흡열반응이 일어납니다.

분명히 여기에는 거의 모든 분해 반응이 포함됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

1. 석회석 소성

2. 부탄 분해

반응의 결과로 방출되거나 흡수되는 에너지의 양을 반응의 열 효과라고 하며, 이 효과를 나타내는 화학 반응 방정식을 열화학 방정식이라고 합니다.

H 2(g) + C 12(g) = 2HC 1(g) + 92.3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) - 90.4 kJ

IV. 반응물질의 응집상태(상조성)에 따라

반응 물질의 응집 상태에 따라 다음과 같이 구별됩니다.

1. 이종 반응 - 반응물과 반응 생성물이 서로 다른 응집 상태(다른 단계)에 있는 반응입니다.

2. 균질 반응 - 반응물과 반응 생성물이 동일한 응집 상태(동일한 단계)에 있는 반응입니다.

V. 촉매 참여에 의한

촉매의 참여에 따라 구별됩니다.

1. 촉매의 참여 없이 일어나는 비촉매 반응.

2. 촉매의 참여로 발생하는 촉매 반응. 살아있는 유기체의 세포에서 발생하는 모든 생화학 반응은 단백질 성질의 특수 생물학적 촉매인 효소의 참여로 발생하기 때문에 모두 촉매적이거나 더 정확하게는 효소적입니다. 화학 산업의 70% 이상이 촉매를 사용한다는 점에 주목해야 합니다.

6. 쪽으로

방향에 따라 다음과 같이 구분됩니다.

1. 비가역적 반응은 주어진 조건에서 한 방향으로만 발생합니다. 여기에는 침전물, 가스 또는 약간 해리되는 물질(물)의 형성을 수반하는 모든 교환 반응 및 모든 연소 반응이 포함됩니다.

2. 이러한 조건에서 가역반응은 두 개의 반대 방향으로 동시에 발생합니다. 그러한 반응의 압도적 다수는 다음과 같습니다.

유기 화학에서 가역성의 표시는 프로세스의 반의어인 이름에 반영됩니다.

수소화-탈수소화,

수화-탈수,

중합 - 해중합.

에스테르화(아시다시피 반대 과정을 가수분해라고 함)와 단백질, 에스테르, 탄수화물 및 폴리뉴클레오티드의 가수분해의 모든 반응은 가역적입니다. 이러한 과정의 가역성은 살아있는 유기체의 가장 중요한 특성인 신진대사의 기초가 됩니다.

Ⅶ. 흐름 메커니즘에 따라 구별됩니다.

1. 반응 중에 형성된 라디칼과 분자 사이에 라디칼 반응이 발생합니다.

이미 알고 있듯이 모든 반응에서는 오래된 화학 결합이 끊어지고 새로운 화학 결합이 형성됩니다. 출발 물질 분자의 결합을 끊는 방법에 따라 반응의 메커니즘(경로)이 결정됩니다. 물질이 공유 결합에 의해 형성되면 이 결합을 깨는 방법에는 용혈성과 이종분해성의 두 가지 방법이 있을 수 있습니다. 예를 들어, Cl 2, CH 4 등의 분자의 경우 결합의 용혈 절단이 실현되어 짝을 이루지 않은 전자, 즉 자유 라디칼을 가진 입자가 형성됩니다.

라디칼은 공유 전자쌍이 원자 간에 대략 동일하게 공유되는 결합이 깨질 때 가장 자주 형성됩니다(비극성 공유 결합). 그러나 많은 극성 결합도 비슷한 방식으로 깨질 수 있습니다. 특히 반응이 다음과 같이 일어날 때 그렇습니다. 예를 들어 위에서 논의한 공정의 경우 C 12와 CH 4의 상호 작용과 같이 기상 및 빛의 영향을받습니다. 라디칼은 다른 원자나 분자로부터 전자를 가져와 전자층을 완성하려는 경향이 있기 때문에 반응성이 매우 높습니다. 예를 들어, 염소 라디칼이 수소 분자와 충돌하면 수소 원자를 결합하는 공유 전자쌍이 끊어지고 수소 원자 중 하나와 공유 결합이 형성됩니다. 라디칼이 된 두 번째 수소 원자는 붕괴하는 Cl 2 분자에서 염소 원자의 짝을 이루지 않은 전자와 공통 전자쌍을 형성하여 새로운 수소 분자 등을 공격하는 염소 라디칼을 형성합니다.

일련의 연속적인 변환을 나타내는 반응을 연쇄 반응이라고 합니다. 연쇄 반응 이론의 발전을 위해 우리 동포 N. N. Semenov와 영국인 S. A. Hinshelwood라는 두 명의 뛰어난 화학자가 노벨상을 수상했습니다.
염소와 메탄 사이의 치환 반응은 비슷하게 진행됩니다.

대부분의 유기 및 무기 물질의 연소반응, 물, 암모니아의 합성, 에틸렌, 염화비닐의 중합 등은 라디칼 메커니즘에 의해 진행됩니다.

2. 이온 반응은 반응 중에 이미 존재하거나 형성된 이온 사이에서 발생합니다.

일반적인 이온 반응은 용액 내 전해질 간의 상호 작용입니다. 이온은 용액에서 전해질이 해리되는 동안뿐만 아니라 전기 방전, 가열 또는 방사선의 작용 하에서도 형성됩니다. 예를 들어, γ선은 물과 메탄 분자를 분자 이온으로 변환합니다.

또 다른 이온 메커니즘에 따르면 할로겐화 수소, 수소, 할로겐을 알켄에 첨가하는 반응, 알코올의 산화 및 탈수, 알코올 수산기를 할로겐으로 대체하는 반응이 발생합니다. 알데히드와 산의 성질을 특징짓는 반응. 이 경우, 극성 공유 결합의 이종 분해에 의해 이온이 형성됩니다.

Ⅷ. 에너지의 종류에 따라

반응을 시작하는 것은 구별됩니다:

1. 광화학 반응. 그들은 빛 에너지에 의해 시작됩니다. 위에서 논의한 HCl 합성의 광화학적 과정이나 메탄과 염소의 반응 외에도 여기에는 2차 대기 오염물질인 대류권의 오존 생성이 포함됩니다. 이 경우 주요 역할은 빛의 영향으로 산소 라디칼을 형성하는 산화질소(IV)입니다. 이 라디칼은 산소 분자와 상호 작용하여 오존을 생성합니다.

NO가 산소 분자와 상호 작용하여 동일한 NO 2를 형성하므로 빛이 충분할 때 오존 형성이 발생합니다. 오존 및 기타 2차 대기 오염 물질이 축적되면 광화학 스모그가 발생할 수 있습니다.

이러한 유형의 반응에는 식물 세포에서 발생하는 가장 중요한 과정인 광합성도 포함되며, 그 이름은 그 자체로 나타납니다.

2. 방사선 반응. 이는 X선, 핵 방사선(γ선, a입자 - He 2+ 등)과 같은 고에너지 방사선에 의해 시작됩니다. 방사선 반응의 도움으로 매우 빠른 방사성 중합, 방사선 분해(방사선 분해) 등이 수행됩니다.

예를 들어, 벤젠으로부터 2단계 페놀을 생산하는 대신 방사선의 영향으로 벤젠을 물과 반응시켜 얻을 수 있습니다. 이 경우, 물 분자로부터 라디칼 [OH]와 [H]가 형성되고, 이 분자와 벤젠이 반응하여 페놀을 형성합니다.

C 6 H 6 + 2[OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O

고무의 가황은 방사성 가황을 사용하여 유황 없이 수행할 수 있으며, 생성된 고무는 기존 고무보다 나쁘지 않습니다.

3. 전기화학 반응. 그것들은 전류에 의해 시작됩니다. 잘 알려진 전기 분해 반응 외에도 전기 합성 반응, 예를 들어 무기 산화제의 산업 생산 반응도 나타냅니다.

4. 열화학 반응. 그들은 열 에너지에 의해 시작됩니다. 여기에는 모든 흡열 반응과 많은 발열 반응이 포함되며, 이 반응의 시작에는 초기 열 공급, 즉 공정의 시작이 필요합니다.

위에서 논의한 화학 반응의 분류가 다이어그램에 반영되어 있습니다.

다른 모든 분류와 마찬가지로 화학 반응의 분류는 조건부입니다. 과학자들은 확인된 특성에 따라 반응을 특정 유형으로 나누는 데 동의했습니다. 그러나 대부분의 화학적 변형은 여러 유형으로 분류될 수 있습니다. 예를 들어, 암모니아 합성 과정을 특성화해 보겠습니다.

이것은 시스템의 압력 감소와 함께 발생하는 복합 반응, 산화 환원, 발열, 가역적, 촉매적, 이질적 (보다 정확하게는 이질적 촉매)입니다. 프로세스를 성공적으로 관리하려면 제공된 모든 정보를 고려해야 합니다. 특정 화학 반응은 항상 다중 정성적이며 다양한 특성이 특징입니다.

화학-기술 과정과 그 내용

화학 기술 프로세스는 원래의 원료로부터 목표 제품을 얻을 수 있게 하는 일련의 작업입니다. 이러한 모든 작업은 거의 모든 화학 기술 프로세스의 특징인 세 가지 주요 단계의 일부입니다.

첫 번째 단계에서는 화학 반응을 위한 출발 시약을 준비하는 데 필요한 작업이 수행됩니다. 시약은 특히 가장 반응성이 높은 상태로 전환됩니다. 예를 들어, 화학 반응 속도는 온도에 크게 의존하는 것으로 알려져 있으므로 반응이 일어나기 전에 시약을 가열하는 경우가 많습니다. 공정의 효율성을 높이고 장비의 크기를 줄이기 위해 기체 원료를 특정 압력으로 압축합니다. 부작용을 제거하고 고품질의 제품을 얻기 위해 원료의 물리적 특성(다양한 용매에 대한 용해도, 밀도, 응축 및 결정화 온도 등)의 차이에 따른 방법을 사용하여 이물질로부터 불순물을 정제합니다. 원료 및 반응 혼합물을 정제할 때 열 및 물질 전달 현상과 유체역학적 공정이 널리 사용됩니다. 화학 반응을 기반으로 하는 화학적 세척 방법을 사용할 수도 있으며, 그 결과 불필요한 불순물이 쉽게 분리되는 물질로 변환됩니다.

다음 단계에서는 적절하게 준비된 시약이 여러 단계로 구성될 수 있는 화학 반응을 거치게 됩니다. 이러한 단계 사이의 간격에서는 열과 물질 전달 및 기타 물리적 과정을 재사용해야 하는 경우가 있습니다. 예를 들어, 황산 생산에서 이산화황은 부분적으로 삼산화물로 산화된 다음 반응 혼합물이 냉각되고 삼산화황은 흡수에 의해 제거되고 다시 산화를 위해 보내집니다.

화학 반응의 결과로 생성물(표적, 부산물, 부산물)과 미반응 시약의 혼합물이 생성됩니다. 마지막 단계의 최종 작업은 이 혼합물의 분리와 관련되며, 이를 위해 유체역학적, 열 및 물질 전달 공정(예: 여과, 원심분리, 정류, 흡수, 추출 등)이 다시 사용됩니다. 반응 생성물은 다음으로 보내집니다. 완제품 창고 또는 추가 처리를 위해; 미반응 원료는 공정에서 다시 사용되어 재활용됩니다.

모든 단계, 특히 최종 단계에서는 2차 재료 및 에너지 자원의 회수도 수행됩니다. 환경에 유입되는 기체 및 액체 물질의 흐름은 유해 불순물을 정화하고 중화합니다. 고형 폐기물은 추가 처리를 위해 보내지거나 환경적으로 안전한 조건에 보관됩니다.

따라서 화학 기술 프로세스 전체는 개별적으로 상호 연결된 프로세스(요소)로 구성되고 환경과 상호 작용하는 복잡한 시스템입니다.

화학 기술 시스템의 요소는 위에 나열된 열 및 물질 전달, 유체 역학, 화학 등의 프로세스입니다. 이들은 화학 기술의 단일 프로세스로 간주됩니다.

복잡한 화학 기술 프로세스의 중요한 하위 시스템은 화학 프로세스입니다.

화학 공정은 열, 질량 및 운동량 전달 현상을 수반하여 서로 영향을 미치고 화학 반응 과정에도 영향을 미치는 하나 이상의 화학 반응입니다.

개별 프로세스와 상호 영향을 분석하면 기술 체제를 개발할 수 있습니다.

기술 체제는 장치 또는 장치 시스템(프로세스 흐름도)의 작동 조건을 결정하는 일련의 기술 매개변수(온도, 압력, 시약 농도 등)입니다.

최적의 공정 조건은 기본 매개변수(온도, 압력, 초기 반응 혼합물의 조성 등)의 조합으로, 합리적인 사용 조건에 따라 고속에서 최고 수율의 제품을 얻거나 최저 비용을 보장할 수 있습니다. 원자재와 에너지를 아끼고 환경에 대한 피해를 최소화합니다.

단위 공정은 화학 반응기, 흡수 및 증류 컬럼, 열 교환기 등 다양한 장치에서 발생합니다. 개별 장치는 공정 흐름도에 연결됩니다.

기술 체계는 다양한 유형의 연결(직접, 역방향, 순차, 병렬)로 연결된 개별 장치의 합리적으로 구성된 시스템으로, 천연 원료 또는 반제품에서 특정 품질의 특정 제품을 얻을 수 있습니다.

기술 계획은 개방적일 수도 있고 폐쇄적일 수도 있고, 우회(우회) 흐름과 재활용을 포함할 수도 있어 화학 기술 시스템 전체의 효율성을 높일 수 있습니다.

합리적인 기술방안을 개발하고 구축하는 것은 화학기술의 중요한 과제입니다.

산업 화학 기술 공정의 기초가 되는 화학 반응의 분류

현대 화학에서는 다양한 화학 반응이 알려져 있습니다. 이들 중 다수는 산업용 화학 반응기에서 수행되므로 화학 기술 연구의 대상이 됩니다.

자연적으로 유사한 현상에 대한 연구를 용이하게 하기 위해 과학에서는 공통된 특성에 따라 현상을 분류하는 것이 관례입니다. 기본으로 사용되는 기능에 따라 여러 유형의 화학 반응 분류가 있습니다.

중요한 분류 유형은 다음과 같습니다. 반응의 메커니즘.단순(단일 단계) 반응과 복잡한(다단계) 반응이 있으며, 특히 병렬, 순차 및 직렬 병렬 반응이 있습니다.

단 하나의 에너지 장벽(한 단계)만 극복해야 하는 반응을 단순 반응이라고 합니다.

복잡한 반응에는 여러 개의 병렬 또는 순차적 단계(단순 반응)가 포함됩니다.

진정한 1단계 반응은 극히 드뭅니다. 그러나 여러 중간 단계를 통과하는 일부 복잡한 반응은 편리하게도 형식적으로는 단순한 것으로 간주됩니다. 이는 고려 중인 문제의 조건에서 중간 반응 생성물이 검출되지 않는 경우에 가능합니다.

반응의 분류 분자성에 따라기본 반응에 얼마나 많은 분자가 참여하는지 고려합니다. 단분자, 이분자, 삼분자 반응이 있습니다.

동역학 방정식의 형태(시약 농도에 따른 반응 속도의 의존성)를 통해 분류가 가능합니다. 반응 순서대로.반응 차수는 운동 방정식에서 반응물의 농도 지수의 합입니다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째 및 분수 순서의 반응이 있습니다.

화학반응도 구별된다 열 효과로.발열 반응이 일어나면 열 방출이 동반됩니다( 큐> 0), 반응 시스템의 엔탈피가 감소합니다( ΔH < 0); при протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением теплоты (큐< 0), 반응 시스템의 엔탈피가 증가합니다 ( ΔH> 0).

화학 반응기의 설계와 공정 제어 방법을 선택하려면 다음이 필수적입니다. 상 구성반응 시스템.

초기 시약과 반응 생성물이 얼마나 많은(하나 또는 여러) 단계로 형성되는지에 따라 화학 반응은 동종상과 이종상으로 구분됩니다.

시작 반응물, 안정한 중간체 및 반응 생성물이 모두 동일한 상에 있는 반응을 동종상 반응이라고 합니다.

시작 반응물, 안정한 중간체 및 반응 생성물이 둘 이상의 상을 형성하는 반응을 이종상 반응이라고 합니다.

에 따라 흐름 영역반응은 동종반응과 이종반응으로 나누어진다.

"균질" 및 "이종" 반응의 개념은 "동종" 및 "이종" 공정의 개념과 일치하지 않습니다. 반응의 균질성과 이질성은 어느 정도 해당 메커니즘, 즉 반응이 단일상의 대량에서 발생하는지 아니면 계면에서 발생하는지를 반영합니다. 공정의 동상 및 이상 특성으로 인해 반응 참가자의 상 구성만 판단할 수 있습니다.

균질 반응의 경우, 반응물과 생성물은 동일한 상(액체 또는 기체)에 있고 반응은 이 상의 부피 내에서 진행됩니다. 예를 들어, 질산 생성에서 대기 산소에 의한 산화질소의 산화는 기상 반응이고, 에스테르화 반응(유기산과 알코올로부터 에스테르 생성)은 액상입니다.

이질적인 반응이 발생하는 경우, 반응물 또는 생성물 중 적어도 하나는 다른 참가자의 위상 상태와 다른 위상 상태에 있으며 이를 분석할 때 위상 인터페이스를 고려해야 합니다. 예를 들어, 산을 알칼리로 중화하는 것은 동질적 균질 과정입니다. 암모니아의 촉매 합성은 동종 이질적 과정입니다. 기체 산소에 의한 액상 탄화수소의 산화는 이종상 과정이지만 발생하는 화학 반응은 균질합니다. 반응에 참여한 세 참가자 모두가 별도의 상을 형성하고 물과 산화칼슘 사이의 경계면에서 반응이 일어나는 석회 CaO + H 2 O Ca(OH) 2의 슬레이킹은 이종상 불균일 과정입니다.

반응속도를 변화시키기 위해 특수물질(촉매)을 사용하는지, 사용하지 않는지에 따라 구별됩니다. 촉매그리고 비촉매성반응 및 그에 따른 화학 기술 과정. 산업 화학 공학 공정의 기반이 되는 대부분의 화학 반응은 촉매 반응입니다.