Tasniflash belgilarining xarakteristikalari. Sanoat kimyoviy texnologik jarayonlari asosidagi kimyoviy reaksiyalarning tasnifi Qaytariladigan va qaytarilmas kimyoviy reaksiyalar
Va po'latlarning tasnifi
- sifat;
- Kimyoviy tarkibi;
- maqsad;
- mikro tuzilma;
- kuch.
Chelik sifati
tomonidan kimyoviy tarkibi
Karbonli po'latlar doimiy aralashmalar
1.3-jadval.
KARBONLI po'lat
Qotishma elementlar qo'shimchalar yoki qo'shimchalar
Qotishma po'latlar past qotishma(og'irligi 2,5% gacha), qotishma(2,5 dan 10 m.% gacha) va yuqori darajada qotishma "xrom"
Maqsadiga ko'ra po'lat
Strukturaviy past-( yoki oz-) Va o'rtacha uglerod.
Instrumentalyuqori uglerod.
Va (maxsus xususiyatlarga ega - ).
Va
Va issiqlik qarshiligini oshirdi yuqori tezlik po'latlar
Oddiy sifat
Konstruktiv po'latlar,
Asbob po'latlari,
6) rulman (sharli podshipnik) bo'lish,
7) yuqori tezlikda ishlaydigan po'latlar(yuqori qotishma, yuqori sifatli volframli po'latlar).
8) avtomatik, ya'ni.yuqori (yoki yuqori) ishlov berish qobiliyati, bo'lish.
Po'latlarning tarixan ishlab chiqilgan markalash guruhlari tarkibini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, ishlatiladigan markalash tizimlari beshta tasniflash xususiyatlarini kodlash imkonini beradi, xususan: sifati, kimyoviy tarkibi, maqsadi, deoksidlanish darajasi, shuningdek blankalarni olish usuli(avtomatik yoki kamdan-kam hollarda quyish). Belgilash guruhlari va po'lat sinflari o'rtasidagi munosabat 1-rasmdagi blok diagrammaning pastki qismi bilan ko'rsatilgan.
MARKALASH GURUHLARI TIZIMI, MARKALASH QOIDALARI VA PO‘lat NARLARNING NAMALLARI
| KARBOD | ODDIY SIFAT | |||||||
| Chelik guruhi | Yetkazib berish kafolati | BRANDLAR | ||||||
| A | kimyoviy tarkibi bo'yicha | St0 | St1 | St2 | StZ | St4 | St5 | St6 |
| B | mexanik xususiyatlarga ko'ra | BSt0 | BSt1 | BSt2 | BStZ | BSt4 | BSt5 | BSt6 |
| IN | mexanik xususiyatlari va kimyoviy tarkibi bo'yicha | VSTO | VSt1 | VSt2 | VStZ | VSt4 | VSt5 | VSt6 |
| Uglerod konsentratsiyasi, og'irlik. % | 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 | |
| SIFAT YUKORI SIFAT | STRUKTURAL | BRENDLARNING NAMALLARI | ||||||
| Brend: ikki xonali raqam YUZDAN foiz uglerod + deoksidlanish darajasining ko'rsatkichi | 05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 Izohlar: 1) deoksidlanish darajasi ko'rsatkichining yo'qligi “sp” degan ma'noni anglatadi; 2) Belgining oxiridagi "A" po'latning yuqori sifatli ekanligini ko'rsatadi | |||||||
| INSTRUMENTAL | BRANDLAR | |||||||
| Brend: "U" belgisi + raqam O'ndan bir foiz uglerod | U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A | |||||||
| DOPED | SIFAT YUQORI SIFAT QO'SHIMCHA YUQORI SIFAT | STRUKTURAL | BRENDLARNING NAMALLARI | |||||
| Brend: ikki xonali soni YUZDANCHAN foiz uglerod + qotishma element belgisi + uning foizining butun soni | 09G2 10HSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L Izohlar: 1) qotishma elementning ≤ 1 wt.% konsentratsiyasi ko'rsatkichi sifatida "1" raqami kiritilmagan; 2) 110G13L toifasi uglerodning yuzdan bir qismi uch xonali bo'lgan kam sonli navlardan biridir. | |||||||
| INSTRUMENTAL | BRENDLARNING NAMALLARI | |||||||
| Brend: foiz uglerodning TENTHS soni + qotishma element belgisi+ uning foizining butun soni | ZX2N2MF 4XV2S 5XNM 7X3 9XVG X XV4 9X4MZF2AGST-Sh Izohlar: 1) “10” raqami massa% uglerodning “o‘ndan bir qismi” ko‘rsatkichi sifatida ishlatilmaydi; 2) Belgining oxiridagi "-Sh" po'latning yuqori sifatli ekanligini, masalan, usul bilan olinganligini ko'rsatadi. elektroshlak qayta eritish (lekin nafaqat) |
Oddiy sifatli uglerodli strukturaviy po'latlar
Belgilangan markalash guruhining o'ziga xos po'latlari ikki harfli birikma yordamida belgilanadi "Sent" ko'rib chiqilayotgan markalash guruhida kalit (tizimni shakllantirish). Ushbu guruhning po'lat navlari ushbu belgi bilan darhol tanib olinadi.
Bo'shliqsiz "St" belgisidan keyin ko'rsatuvchi raqam keladi raqam brendlar - dan «0» oldin "6".
Sinf raqamining o'sishi po'latdagi uglerod miqdorining oshishiga to'g'ri keladi, lekin uning o'ziga xos qiymatini ko'rsatmaydi. Har bir turdagi po'latlardagi uglerod kontsentratsiyasining ruxsat etilgan chegaralari jadvalda ko'rsatilgan. 1.5. Uglerod tarkibi oddiy sifatli uglerodli po'latlar og'irligi 0,5% dan oshmaydi. Bunday po'latlar strukturaviy mezonga ko'ra gipoevtekoiddir va shuning uchun strukturaviy maqsadda.
Raqamdan keyin uchta harf birikmasidan biri keladi: "kp", "ps", "sp" - po'latning deoksidlanish darajasini ko'rsatadi.
"St" belgisidan oldin "A", "B" yoki "C" bosh harfi bo'lishi mumkin yoki hech qanday belgi bo'lmasligi mumkin. Shu tarzda, po'lat atalmishlardan biriga tegishli yoki yo'qligi haqida ma'lumot uzatiladi "Etkazib berish guruhlari": A, B yoki IN, – standartlashtirilgan po'lat ko'rsatkichlaridan qaysi biri yetkazib beruvchi tomonidan kafolatlanganiga qarab.
Chelik guruhi A kimyoviy tarkibi kafolati yoki GOST tomonidan belgilangan uglerod kontsentratsiyasi va aralashmalarning ruxsat etilgan qiymatlari bilan birga keladi. "A" harfi ko'pincha markalarga kiritilmaydi va uning yo'qligi standart kimyoviy tarkibi kafolatini bildiradi. Po'lat iste'molchisi, mexanik xususiyatlar haqida ma'lumotga ega bo'lmagan holda, ularni tegishli issiqlik bilan ishlov berish orqali shakllantirishi mumkin, ularning rejimlarini tanlash kimyoviy tarkibni bilishni talab qiladi.
Chelik guruhi B zarur mexanik xususiyatlar kafolati bilan birga keladi. Po'lat iste'molchisi dastlabki issiqlik bilan ishlov berishsiz mexanik xususiyatlarning ma'lum xususiyatlariga asoslanib, konstruktsiyalarda uning optimal ishlatilishini aniqlay oladi.
Chelik guruhi IN kimyoviy tarkibi va mexanik xususiyatlari kafolati bilan birga keladi. U iste'molchi tomonidan asosan payvandlangan tuzilmalarni yaratish uchun ishlatiladi. Mexanik xususiyatlarni bilish, choklardan uzoqda joylashgan joylarda yuklangan strukturaning harakatini taxmin qilish imkonini beradi va kimyoviy tarkibni bilish uni oldindan aytish va kerak bo'lganda issiqlik bilan ishlov berish orqali tuzatish imkonini beradi. mexanik xususiyatlar haqiqiy payvandlar.
Yozuv markalariga misollar oddiy sifatli karbonli po'lat shunday ko'ring: VSt3ps, BSt6sp, St1kp .
Bilyali rulmanli po'latlar
Rulmanlar uchun po'latlar o'z belgilariga ega va ularning maqsadiga muvofiq maxsus guruhni tashkil qiladi. tizimli po'latlar, garchi tarkibi va xossalari bo'yicha ular asbob po'latlariga yaqin bo'lsa ham. "Billi rulman" atamasi ularning tor qo'llanilishi sohasini - rulmanlarni (nafaqat rulmanli rulmanlar, balki rulmanli va igna rulmanlarini ham) belgilaydi. Uni belgilash uchun "SHH" qisqartmasi taklif qilindi - rulmanli xrom, – keyin raqam foizning o'ndan bir qismi o'rtacha konsentratsiya xrom. Ilgari keng tarqalgan ShKh6, ShKh9 va ShKh15 brendlaridan ShKh15 markasi qo'llanilmoqda. Bilyali po'lat va shunga o'xshash asbob po'latlari o'rtasidagi farq metall bo'lmagan qo'shimchalar soniga va mikroyapıda karbidlarning bir xil taqsimlanishiga nisbatan qattiqroq talablardadir.
ShKh15 po'latining qo'shimcha qotishma qo'shimchalarini (kremniy va marganets) kiritish orqali takomillashtirilganligi markalashda o'ziga xos tarzda aks ettirilgan. xos Qotishma po'latlardagi qotishma elementlarni belgilash uchun keyingi qoidalar tizimi: ShKh15SG, ShKh20SG.
Yuqori tezlikli po'latlar
Yuqori tezlikli po'latlar rus alifbosining "P" bosh harfi bilan maxsus belgilangan, bu inglizcha so'zdagi birinchi tovushga mos keladi. tez - tez, tez. Undan keyin volframning butun soni keladi. Yuqorida aytib o'tilganidek, yuqori tezlikda ishlaydigan po'latning ilgari eng keng tarqalgan navi P18 edi.
Volframning tanqisligi va qimmatligi tufayli azotsiz R6M5 volfram-molibdenli po'latga va azotli R6AM5ga o'tish sodir bo'ldi. Rulmanli po'latlarga o'xshab, ikkita markalash tizimining birlashishi ("gibridizatsiya" turi) mavjud. Kobalt va vanadiyli yangi yuqori tezlikda ishlaydigan po'latlarni ishlab chiqish va ishlab chiqish "gibrid" navlarning arsenalini boyitdi: R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2 - shuningdek, odatda volframsiz yuqori tezlikda ishlaydigan po'latlarning paydo bo'lishiga olib keldi, ular ikkalasi ham belgilangan. muayyan tizimda (R0M5F1, R0M2F3) va butunlay yangi usulda - 9Kh6M3F3AGST-Sh, 9Kh4M3F2AGST-Sh.
Cho'yanlarning tasnifi
Cho'yanlar temir va uglerodning qotishmalari bo'lib, tarkibida og'irligi 2,14% S dan ortiq bo'ladi.
Cho'yanlar po'latga qayta ishlash (konversiya), ferroqotishmalar ishlab chiqarish uchun eritiladi, ular qotishma qo'shimchalar sifatida ishlaydi, shuningdek quyma (quyma) ishlab chiqarish uchun yuqori texnologiyali qotishmalar sifatida ishlatiladi.
Uglerod cho'yanda ikkita yuqori uglerodli faza - sementit (Fe 3 C) va grafit shaklida, ba'zan esa bir vaqtning o'zida sementit va grafit shaklida bo'lishi mumkin. Faqat sementit mavjud bo'lgan quyma temir yorug'lik, porloq sinish beradi va shuning uchun deyiladi oq. Grafitning mavjudligi quyma temirning sinishiga olib keladi kulrang rang. Biroq, grafitli barcha quyma temir deb ataladigan sinfga tegishli emas kulrang quyma temir Oq va kulrang quyma temir o'rtasida sinf mavjud yarim yurak quyma temir
Yarim yurak Cho'yanlar quyma temirlar bo'lib, ularning tuzilishida grafitlanishga qaramay, ledeburit sementit hech bo'lmaganda qisman saqlanib qolgan va shuning uchun ledeburitning o'zi mavjud - o'ziga xos shaklga ega bo'lgan evtektik tarkibiy komponent.
TO kulrang ledeburit sementit butunlay parchalanib ketgan va ikkinchisi endi tuzilishda mavjud bo'lmagan quyma temirlarni o'z ichiga oladi. Kulrang quyma temirdan iborat grafit qo'shimchalari Va metall asos. Ushbu metall asos perlit (evtekoid), ferrit-perlit (gipoevtekoid) yoki ferrit (past uglerodli) po'latdir. Kulrang quyma temirning metall asoslari turlarining ko'rsatilgan ketma-ketligi perlit tarkibiga kiruvchi sementitning ortib borayotgan parchalanish darajasiga to'g'ri keladi.
Ishqalanishga qarshi quyma temirlar
Brendlarga misollar: ASF-1, ASF-2, ASF-3.
Issiqlikka chidamli maxsus qotishma, korroziyaga chidamli Va issiqlikka chidamli quyma temirlar:
MAXSUS KUL CHUYMANLARNING NARALARIGA NAMALLAR
Tasniflash va etiketlash
metall-keramika qattiq qotishmalari
Metall-keramika qattiq qotishmalari - chang metallurgiya (metall-keramika) tomonidan tayyorlangan va o'tga chidamli metallarning karbidlaridan tashkil topgan qotishmalar: WC, TiC, TaC, plastmassa metall bog'lovchi bilan birlashtirilgan, ko'pincha kobalt.
Hozirgi vaqtda Rossiyada uchta guruhning qattiq qotishmalari ishlab chiqariladi: volfram, titan-volfram va titan-volfram, – bog‘lovchi sifatida o‘z ichiga oladi kobalt.
Volframning yuqori narxi tufayli volfram karbidini umuman o'z ichiga olmaydigan qattiq qotishmalar ishlab chiqilgan. Qattiq faza sifatida ular faqat o'z ichiga oladi titan karbid yoki titan karbonitrid– Ti(NC). Plastik ligamentning roli tomonidan amalga oshiriladi nikel-molibden matritsasi. Qattiq qotishmalarning tasnifi blok diagrammada keltirilgan.
Metall-keramika qattiq qotishmalarining beshta sinfiga muvofiq, mavjud markalash qoidalari beshta markalash guruhini tashkil qiladi.
volfram ( ba'zan chaqiriladi volfram-kobalt) qattiq qotishmalar
Misollar: VK3, VK6, VK8, VK10.
titan volfram ( ba'zan chaqiriladi titan-volfram-kobalt) qattiq qotishmalar
Misollar: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.
Titan tantal volfram ( ba'zan chaqiriladi titan-tantal-volfram-kobalt) qattiq qotishmalar
Misollar: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.
Ba'zan markaning oxirida harflar yoki harf birikmalari defis orqali qo'shiladi, bu kukundagi karbid zarralarining tarqalishini tavsiflaydi:
QATTIQ KERAMIK QILISHLARNING TASNIFI
Qotishma po'latlarning ayrim mahalliy markalarining xorijiy analoglari 1.1-jadvalda keltirilgan.
1.1-jadval.
Bir qator mahalliy qotishma po'latlarning xorijiy analoglari
| Rossiya, GOST | Germaniya, DIN * | AQSh, ASTM* | Yaponiya, LS * |
| 15X | 15Cr3 | SCr415 | |
| 40X | 41Sg4 | SSg440 | |
| 30XM | 25CrMo4 | SSM430, SSM2 | |
| 12XG3A | 14NiCr10** | – | SNC815 |
| 20XGNM | 21NiCrMo2 | SNSM220 | |
| 08X13 | X7Sr1Z** | 410S | SUS410S |
| 20X13 | X20Sg13 | SUS420J1 | |
| 12X17 | X8Sg17 | 430 (51430 ***) | SUS430 |
| 12X18N9 | X12SgNi8 9 | SUS302 | |
| 08X18N10T | X10CrNiTi18 9 | .321 | SUS321 |
| 10X13SU | X7CrA133** | 405 ** (51405) *** | SUS405** |
| 20X25N20S2 | X15CrNiSi25 20 | 30314,314 | SSS18, SUH310** |
* DIN (Deutsche Industrienorm), ASTM (Amerika sinov materiallari jamiyati), JIS (Yaponiya sanoat standarti).
** Tarkibiga o'xshash po'lat; *** SAE standarti
Tasniflash belgilarining xarakteristikalari
Va po'latlarning tasnifi
Cheliklarning zamonaviy tasniflash xususiyatlariga quyidagilar kiradi:
- sifat;
- Kimyoviy tarkibi;
- maqsad;
- ishlab chiqarishning metallurgiya xususiyatlari;
- mikro tuzilma;
- an'anaviy usul qattiqlashuv;
- blankalar yoki qismlarni olishning an'anaviy usuli;
- kuch.
Keling, ularning har biriga qisqacha ta'rif beraylik.
Chelik sifati birinchi navbatda zararli aralashmalar - oltingugurt va fosforning tarkibi bilan belgilanadi va 4 toifa bilan tavsiflanadi (1.2-jadvalga qarang).
Kimyoviy tarkibi bo'yicha Cheliklar shartli ravishda uglerodli (qotishmagan) va qotishmalarga bo'linadi.
Karbonli po'latlar maxsus kiritilgan qotishma elementlarni o'z ichiga olmaydi. Uglerodli po'latlarda mavjud bo'lgan elementlar, ugleroddan tashqari, ular deyiladi doimiy aralashmalar. Ularning kontsentratsiyasi tegishli davlat standartlari (GOST) tomonidan belgilangan chegaralar doirasida bo'lishi kerak. 1.3-jadvalda. Ba'zi elementlarning o'rtacha chegaralangan kontsentratsiyasi qiymatlari berilgan, bu esa ushbu elementlarni qotishma elementlar emas, balki aralashmalar sifatida tasniflash imkonini beradi. Uglerodli po'latlardagi aralashmalarning o'ziga xos chegaralari GOST standartlari bilan berilgan.
1.3-jadval.
ULARNI DOIMIY NOLOQLAR DEB HISOB ETIShGA MUMKIN BERISH BA'ZI Elementlarning konsentratsiyasini cheklash.
KARBONLI po'lat
Qotishma elementlar, ba'zan qotishma deb ataladi qo'shimchalar yoki qo'shimchalar, kerakli struktura va xususiyatlarni olish uchun po'latga maxsus kiritiladi.
Qotishma po'latlar ugleroddan tashqari qotishma elementlarning umumiy kontsentratsiyasiga ko'ra bo'linadi past qotishma(og'irligi 2,5% gacha), qotishma(2,5 dan 10 m.% gacha) va yuqori darajada qotishma(og'irligi 10% dan ortiq) temir miqdori kamida 45 og'irlik% ni tashkil qiladi. Odatda kiritilgan qotishma element qotishma po'latga tegishli nomini beradi: "xrom"- xrom bilan qotishma, "kremniy" - kremniy bilan, "xrom-kremniy" - bir vaqtning o'zida xrom va kremniy va boshqalar.
Bundan tashqari, temir asosidagi qotishmalar, shuningdek, materialning tarkibida temir 45% dan kam bo'lsa, lekin boshqa har qanday qotishma elementga qaraganda ko'proq bo'lsa ham ajralib turadi.
Maqsadiga ko'ra po'lat tarkibiy va instrumental bo‘linadi.
Strukturaviy mashinasozlik, qurilish va asbobsozlikda turli xil mashina qismlari, mexanizmlari va konstruksiyalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan po'latlar ko'rib chiqiladi. Ular kerakli kuch va qattiqlikka, shuningdek, agar kerak bo'lsa, maxsus xususiyatlar to'plamiga (korroziyaga chidamlilik, paramagnetizm va boshqalar) ega bo'lishi kerak. Odatda, strukturaviy po'latlar past-( yoki oz-) Va o'rtacha uglerod. Ular uchun qattiqlik hal qiluvchi mexanik xususiyat emas.
Instrumental materiallarni kesish yoki presslash yo'li bilan qayta ishlash, shuningdek, ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan po'latlar deb ataladi o'lchash vositasi. Ular yuqori qattiqlik, aşınma qarshilik, kuch va boshqa bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lishi kerak, masalan, issiqlikka chidamlilik. Majburiy shart yuqori qattiqlikni olish uglerod miqdori ortib boradi, shuning uchun asbob po'latlari, kamdan-kam istisnolardan tashqari, har doim yuqori uglerod.
Har bir guruhda maqsad bo'yicha batafsilroq bo'linish mavjud. Strukturaviy po'latlar quyidagilarga bo'linadi qurilish, muhandislik Va maxsus ilovalar uchun po'lat(maxsus xususiyatlarga ega - issiqlikka chidamli, issiqlikka chidamli, korroziyaga chidamli, magnit bo'lmagan).
Asbob po'latlari quyidagilarga bo'linadi kesish asboblari uchun po'latlar, qolip po'latlari Va o'lchov asboblari uchun po'lat.
Asbob po'latlarining umumiy ishlash xususiyati yuqori qattiqlikdir, bu asbobning sirtining deformatsiyasiga va ishqalanishga chidamliligini ta'minlaydi. Shu bilan birga, kesish asboblari uchun po'latlar o'ziga xos talabga bo'ysunadi - yuqori qattiqlikdagi yuqori haroratlarda (500...600ºS gacha) yuqori kesish tezligida chiqib ketish tomonida rivojlanadi. Po'latning belgilangan qobiliyati uning deyiladi issiqlikka chidamlilik (yoki qizil qarshilik). Belgilangan mezonga ko'ra, kesish asboblari uchun po'latlar bo'linadi issiqlikka chidamli bo'lmagan, yarim issiqlikka chidamli, issiqlikka chidamli Va issiqlik qarshiligini oshirdi. Oxirgi ikki guruh texnologiyada ma'lum yuqori tezlik po'latlar
Qolib po'latlar, yuqori qattiqlikdan tashqari, yuqori pishiqlikni talab qiladi, chunki qolip asbobi zarba yuklash sharoitida ishlaydi. Bunga qo'shimcha ravishda, issiq shtamplash uchun asbob, qizdirilgan metall ishlov beriladigan qismlar bilan aloqa qilishda, uzoq vaqt ishlaganda qizib ketishi mumkin. Shuning uchun issiq shtamplash uchun po'latlar ham issiqlikka chidamli bo'lishi kerak.
O'lchov asboblari uchun po'latlar, yuqori aşınma qarshiligiga qo'shimcha ravishda, uzoq xizmat muddati davomida o'lchov aniqligini ta'minlaydi, ish harorati sharoitidan qat'iy nazar asboblarning o'lchov barqarorligini kafolatlashi kerak. Boshqacha qilib aytganda, ular juda kichik termal kengayish koeffitsientiga ega bo'lishi kerak.
Moddalarning kimyoviy xossalari turli xil kimyoviy reaksiyalarda namoyon bo'ladi.
Moddalarning tarkibi va (yoki) tuzilishining o'zgarishi bilan kechadigan o'zgarishlar deyiladi kimyoviy reaksiyalar. Quyidagi ta'rif ko'pincha topiladi: kimyoviy reaksiya boshlang'ich moddalarni (reagentlarni) yakuniy moddalarga (mahsulotlarga) aylantirish jarayonidir.
Kimyoviy reaktsiyalar kimyoviy tenglamalar va boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlarining formulalarini o'z ichiga olgan diagrammalar yordamida yoziladi. Kimyoviy tenglamalarda, diagrammalardan farqli o'laroq, har bir elementning atomlari soni chap va o'ng tomonda bir xil bo'lib, bu massa saqlanish qonunini aks ettiradi.
Tenglamaning chap tomonida boshlang'ich moddalar (reagentlar) formulalari, o'ng tomonida - kimyoviy reaksiya natijasida olingan moddalar (reaktsiya mahsulotlari, yakuniy moddalar) yoziladi. Chap va o'ng tomonlarni bog'laydigan tenglik belgisi reaktsiyada ishtirok etadigan moddalar atomlarining umumiy soni doimiy bo'lib qolishidan dalolat beradi. Bunga formulalar oldiga butun sonli stoxiometrik koeffitsientlarni qo'yish orqali erishiladi, bu reaktivlar va reaktsiya mahsulotlari o'rtasidagi miqdoriy munosabatlarni ko'rsatadi.
Kimyoviy tenglamalar reaksiyaning xarakteristikalari haqida qo'shimcha ma'lumotlarni o'z ichiga olishi mumkin. Agar kimyoviy reaktsiya tashqi ta'sirlar (harorat, bosim, radiatsiya va boshqalar) ta'sirida sodir bo'lsa, bu tegishli belgi bilan ko'rsatiladi, odatda yuqorida (yoki "pastda") teng belgi.
Ko'p sonli kimyoviy reaktsiyalarni juda o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan bir necha turdagi reaktsiyalarga guruhlash mumkin.
Sifatda tasniflash xususiyatlari quyidagilarni tanlash mumkin:
1. Dastlabki moddalar va reaksiya mahsulotlarining soni va tarkibi.
2. Reaktivlar va reaksiya mahsulotlarining fizik holati.
3. Reaksiya ishtirokchilari joylashgan fazalar soni.
4. O'tkazilgan zarrachalarning tabiati.
5. Reaksiyaning to'g'ri va teskari yo'nalishda sodir bo'lish ehtimoli.
6. Issiqlik effektining belgisi barcha reaksiyalarni quyidagilarga ajratadi: ekzotermik ekzo-effekt bilan sodir bo'ladigan reaksiyalar - issiqlik shaklida energiya chiqishi (Q>0, ∆H)<0):
C + O 2 = CO 2 + Q
Va endotermik endo effekti bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar - energiyaning issiqlik shaklida so'rilishi (Q<0, ∆H >0):
N 2 + O 2 = 2NO - Q.
Bunday reaktsiyalar deb ataladi termokimyoviy.
Keling, har bir reaktsiya turini batafsil ko'rib chiqaylik.
Reaktivlar va yakuniy moddalarning soni va tarkibiga ko'ra tasnifi
1. Murakkab reaksiyalar
Nisbatan oddiy tarkibga ega bo'lgan bir nechta reaksiyaga kirishuvchi moddalardan birikma reaksiyaga kirishganda, murakkabroq tarkibdagi bitta modda olinadi:
Qoida tariqasida, bu reaktsiyalar issiqlikning chiqishi bilan birga keladi, ya'ni. barqarorroq va kamroq energiyaga boy birikmalar hosil bo'lishiga olib keladi.
Oddiy moddalar birikmalarining reaksiyalari tabiatda doimo oksidlanish-qaytarilish xususiyatiga ega. Murakkab moddalar o'rtasida sodir bo'ladigan birikma reaktsiyalari valentlik o'zgarmasdan sodir bo'lishi mumkin:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2,
va shuningdek, redoks sifatida tasniflanadi:
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.
2. Parchalanish reaksiyalari
Parchalanish reaktsiyalari bitta murakkab moddadan bir nechta birikmalar hosil bo'lishiga olib keladi:
A = B + C + D.
Murakkab moddaning parchalanish mahsulotlari oddiy va murakkab moddalar bo'lishi mumkin.
Valentlik holatini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan parchalanish reaktsiyalaridan kristalli gidratlarning, asoslarning, kislotalarning va kislorodli kislotalarning tuzlarining parchalanishi diqqatga sazovordir:
| t o | ||
| 4HNO3 | = | 2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O. |
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari ayniqsa nitrat kislota tuzlari uchun xarakterlidir.
Organik kimyoda parchalanish reaksiyalari kreking deb ataladi:
C 18 H 38 = C 9 H 18 + C 9 H 20,
yoki dehidrogenatsiya
C4H10 = C4H6 + 2H2.
3. O‘rin almashish reaksiyalari
O'zgartirish reaktsiyalarida, odatda, oddiy modda murakkab bilan reaksiyaga kirishib, boshqa oddiy va boshqa murakkab moddani hosil qiladi:
A + BC = AB + C.
Bu reaksiyalar asosan oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga tegishli:
2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3,
Zn + 2HCl = Zny 2 + H 2,
2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2,
2KlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.
Atomlarning valentlik holatlarining o'zgarishi bilan birga bo'lmagan almashtirish reaktsiyalariga misollar juda kam. Kremniy dioksidining gazsimon yoki uchuvchi angidridlarga mos keladigan kislorodli kislotalar tuzlari bilan reaktsiyasini ta'kidlash kerak:
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2,
Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3SaSiO 3 + P 2 O 5,
Ba'zida bu reaktsiyalar almashinuv reaktsiyalari deb hisoblanadi:
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl.
4. Almashinuv reaksiyalari
Almashinuv reaktsiyalari O'z tarkibiy qismlarini bir-biri bilan almashtiradigan ikkita birikma o'rtasidagi reaktsiyalar:
AB + CD = AD + CB.
Agar almashtirish reaksiyalari paytida oksidlanish-qaytarilish jarayonlari sodir bo'lsa, u holda almashinuv reaktsiyalari doimo atomlarning valentlik holatini o'zgartirmasdan sodir bo'ladi. Bu murakkab moddalar - oksidlar, asoslar, kislotalar va tuzlar o'rtasidagi eng keng tarqalgan reaktsiyalar guruhi:
ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O,
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,
CrCl 3 + ZNaON = Cr(OH) 3 + ZNaCl.
Bu almashinuv reaktsiyalarining alohida holati neytrallanish reaktsiyalari:
HCl + KOH = KCl + H 2 O.
Odatda, bu reaktsiyalar kimyoviy muvozanat qonunlariga bo'ysunadi va moddalarning kamida bittasi gazsimon, uchuvchi modda, cho'kma yoki past dissotsiatsiyalanuvchi (eritmalar uchun) birikma shaklida reaktsiya sferasidan chiqariladigan yo'nalishda boradi:
NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2,
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. Transfer reaksiyalari.
Transfer reaktsiyalarida atom yoki atomlar guruhi bir struktura birligidan boshqasiga o'tadi:
AB + BC = A + B 2 C,
A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.
Masalan:
2AgCl + SnCl 2 = 2Ag + SnCl 4,
H 2 O + 2NO 2 = HNO 2 + HNO 3.
Reaksiyalarning fazaviy xususiyatlariga ko'ra tasnifi
Reaksiyaga kiruvchi moddalarning agregatlanish holatiga qarab quyidagi reaksiyalar ajratiladi:
1. Gaz reaksiyalari
| H2+Cl2 | 2HCl. |
2. Eritmalardagi reaksiyalar
NaOH(eritma) + HCl(p-p) = NaCl(p-p) + H 2 O(l)
3. Qattiq jismlar orasidagi reaksiyalar
| t o | ||
| CaO(tv) + SiO 2 (televizor) | = | CaSiO 3 (sol) |
Reaksiyalarni fazalar soniga qarab tasniflash.
Faza deganda bir xil fizikaviy va kimyoviy xossalarga ega bo'lgan va bir-biridan interfeys orqali ajratilgan tizimning bir hil qismlari to'plami tushuniladi.
Shu nuqtai nazardan, reaktsiyalarning barcha turlarini ikki sinfga bo'lish mumkin:
1. Gomogen (bir fazali) reaksiyalar. Bularga gaz fazasida sodir bo'ladigan reaktsiyalar va eritmalarda sodir bo'ladigan bir qator reaktsiyalar kiradi.
2. Geterogen (ko'p fazali) reaktsiyalar. Bularga reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari turli fazalarda bo‘lgan reaksiyalar kiradi. Masalan:
gaz-suyuqlik-faza reaktsiyalari
CO 2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO 3 (p-p).
gaz-qattiq fazali reaksiyalar
CO 2 (g) + CaO (tv) = CaCO 3 (tv).
suyuq-qattiq fazali reaksiyalar
Na 2 SO 4 (eritma) + BaCl 3 (eritma) = BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).
suyuq-gaz-qattiq-fazali reaksiyalar
Ca(HCO 3) 2 (eritma) + H 2 SO 4 (eritma) = CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (sol)↓.
O'tkazilgan zarrachalar turiga ko'ra reaksiyalarning tasnifi
1. Protolitik reaksiyalar.
TO protolitik reaktsiyalar kimyoviy jarayonlarni o'z ichiga oladi, ularning mohiyati protonni bir reaksiyaga kirishuvchi moddadan ikkinchisiga o'tkazishdir.
Ushbu tasnif kislotalar va asoslarning protolitik nazariyasiga asoslanadi, unga ko'ra kislota proton beradigan har qanday moddadir, asos esa protonni qabul qila oladigan moddadir, masalan:
Protolitik reaksiyalarga neytrallanish va gidroliz reaksiyalari kiradi.
2. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari.
Bularga reaksiyaga kirishuvchi moddalar elektron almashinadigan, shu orqali reaksiyaga kirishuvchi moddalarni tashkil etuvchi elementlar atomlarining oksidlanish darajalarini o‘zgartiradigan reaksiyalar kiradi. Masalan:
Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2,
FeS 2 + 8HNO 3 (konc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,
Kimyoviy reaktsiyalarning aksariyati oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari bo'lib, ular juda muhim rol o'ynaydi.
3. Ligand almashinish reaksiyalari.
Bularga elektron juftning uzatilishi donor-akseptor mexanizmi orqali kovalent bog'lanish hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar kiradi. Masalan:
Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,
Fe + 5CO =,
Al(OH) 3 + NaOH =.
Ligand almashinish reaksiyalarining xarakterli xususiyati shundaki, komplekslar deb ataladigan yangi birikmalarning hosil bo'lishi oksidlanish darajasini o'zgartirmasdan sodir bo'ladi.
4. Atom-molekulyar almashinuv reaksiyalari.
Reaksiyaning bu turi radikal, elektrofil yoki nukleofil mexanizm orqali sodir bo'ladigan organik kimyoda o'rganilgan ko'plab almashtirish reaktsiyalarini o'z ichiga oladi.
Qaytariladigan va qaytmas kimyoviy reaksiyalar
Qaytariladigan kimyoviy jarayonlar - bu mahsulotlar bir xil sharoitlarda bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, boshlang'ich moddalarni hosil qilish uchun olingan jarayonlardir.
Qaytariladigan reaksiyalar uchun tenglama odatda quyidagicha yoziladi:
Ikki qarama-qarshi yo'naltirilgan o'qlar bir xil sharoitlarda ham oldinga, ham teskari reaktsiyalar bir vaqtning o'zida sodir bo'lishini ko'rsatadi, masalan:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O.
Qaytarib bo'lmaydigan kimyoviy jarayonlar - bu mahsulotlar bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, boshlang'ich moddalarni hosil qila olmaydigan jarayonlardir. Qaytarib bo'lmaydigan reaktsiyalarga misol sifatida qizdirilganda Bertolet tuzining parchalanishi kiradi:
2KlO 3 → 2Kl + ZO 2,
yoki glyukozaning atmosfera kislorodi bilan oksidlanishi:
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O.
Kimyoviy reaksiyalarni yadro reaksiyalaridan farqlash kerak. Kimyoviy reaktsiyalar natijasida har bir kimyoviy element atomlarining umumiy soni va uning izotopik tarkibi o'zgarmaydi. Yadro reaktsiyalari boshqa masala - atom yadrolarining boshqa yadrolar yoki elementar zarralar bilan o'zaro ta'siri natijasida aylanish jarayonlari, masalan, alyuminiyning magniyga aylanishi:
27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He
Kimyoviy reaksiyalarning tasnifi ko'p qirrali, ya'ni turli belgilarga asoslanishi mumkin. Ammo bu xususiyatlarning har biri noorganik va organik moddalar o'rtasidagi reaktsiyalarni o'z ichiga olishi mumkin.
Kimyoviy reaksiyalarning turli mezonlarga ko‘ra tasnifini ko‘rib chiqamiz.
I. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning soni va tarkibiga ko'ra
Moddalar tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaktsiyalar.
Noorganik kimyoda bunday reaktsiyalar bitta kimyoviy elementning allotropik modifikatsiyalarini olish jarayonlarini o'z ichiga oladi, masalan:
C (grafit) ↔ C (olmos)
S (orhomb) ↔ S (monoklinik)
P (oq) ↔ P (qizil)
Sn (oq qalay) ↔ Sn (kulrang qalay)
3O 2 (kislorod) ↔ 2O 3 (ozon)
Organik kimyoda bu turdagi reaktsiya moddalar molekulalarining nafaqat sifat, balki miqdoriy tarkibini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan izomerizatsiya reaktsiyalarini o'z ichiga olishi mumkin, masalan:
1. Alkanlarning izomerlanishi.
Alkanlarning izomerlanish reaksiyasi katta amaliy ahamiyatga ega, chunki izostrukturali uglevodorodlar kamroq portlash qobiliyatiga ega.
2. Alkenlarning izomerlanishi.
3. Alkinlarning izomerlanishi (A.E.Favorskiy reaksiyasi).
CH 3 - CH 2 - C= - CH ↔ CH 3 - C= - C- CH 3
etil asetilen dimetil asetilen
4. Galoalkanlarning izomerlanishi (A. E. Favorskiy, 1907).
5. Ammoniy siyanitning qizdirilganda izomerlanishi.
Karbamid birinchi marta 1828 yilda F.Voller tomonidan ammoniy siyanatni qizdirilganda izomerlash orqali sintez qilingan.
Moddaning tarkibi o'zgarishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar
Bunday reaktsiyalarning to'rt turini ajratish mumkin: birikma, parchalanish, almashtirish va almashish.
1. Ikki yoki undan ortiq moddalardan bitta murakkab modda hosil boʻladigan reaksiyalar birikma reaksiyalardir
Noorganik kimyoda, masalan, oltingugurtdan oltingugurt kislotasini olish reaktsiyalari misolida, turli xil birikma reaktsiyalarini ko'rib chiqish mumkin:
1. Oltingugurt oksidini (IV) tayyorlash:
S + O 2 = SO - ikkita oddiy moddadan bitta murakkab modda hosil bo'ladi.
2. Oltingugurt oksidini (VI) tayyorlash:
SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - oddiy va murakkab moddalardan bitta murakkab modda hosil bo'ladi.
3. Sulfat kislotani tayyorlash:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 - ikkita murakkab moddadan bitta murakkab modda hosil bo'ladi.
Ikki dan ortiq boshlang'ich moddalardan bitta murakkab modda hosil bo'ladigan birikma reaktsiyasiga misol sifatida nitrat kislota hosil bo'lishining yakuniy bosqichini ko'rsatish mumkin:
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3
Organik kimyoda birikma reaktsiyalari odatda "qo'shilish reaktsiyalari" deb ataladi. Bunday reaktsiyalarning butun xilma-xilligini to'yinmagan moddalarning, masalan, etilenning xususiyatlarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki misolida ko'rib chiqish mumkin:
1. Gidrogenlanish reaksiyasi - vodorod qo'shilishi:
CH 2 =CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3
eten → etan
2. Hidratsiya reaktsiyasi - suv qo'shilishi.
3. Polimerlanish reaksiyasi.
2. Parchalanish reaksiyalari bir murakkab moddadan bir nechta yangi moddalar hosil bo`ladigan reaksiyalardir.
Noorganik kimyoda bunday reaktsiyalarning xilma-xilligini laboratoriya usullari bilan kislorod ishlab chiqarish reaktsiyalari blokida ko'rib chiqish mumkin:
1. Simob (II) oksidning parchalanishi - bitta murakkab moddadan ikkita oddiy hosil bo'ladi.
2. Kaliy nitratning parchalanishi - bir murakkab moddadan bitta oddiy va bitta kompleks hosil bo'ladi.
3. Kaliy permanganatning parchalanishi - bitta murakkab moddadan ikkita murakkab va bitta oddiy modda, ya'ni uchta yangi modda hosil bo'ladi.
Organik kimyoda parchalanish reaktsiyalarini laboratoriyada va sanoatda etilen ishlab chiqarish uchun reaktsiyalar blokida ko'rib chiqish mumkin:
1. Etanolning suvsizlanishi (suvni yo'q qilish) reaktsiyasi:
C 2 H 5 OH → CH 2 =CH 2 + H 2 O
2. Etanning gidrogenlash reaksiyasi (vodorodni yo'q qilish):
CH 3 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + H 2
yoki CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2
3. Propanning yorilishi (ajralish) reaktsiyasi:
CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 =CH 2 + CH 4
3. O`rin almashish reaksiyalari - oddiy moddaning atomlari murakkab moddadagi ayrim element atomlari o`rnini bosadigan reaksiyalar.
Noorganik kimyoda bunday jarayonlarga misol sifatida metallarning xususiyatlarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki kiradi:
1. Ishqoriy yoki ishqoriy tuproq metallarning suv bilan o'zaro ta'siri:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2. Metalllarning eritmadagi kislotalar bilan o‘zaro ta’siri:
Zn + 2HCl = Zny 2 + H 2
3. Metalllarning eritmadagi tuzlar bilan o‘zaro ta’siri:
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4. Metallotermiya:
2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Sr
Organik kimyo fanining predmeti oddiy moddalar emas, balki faqat birikmalardir. Shuning uchun, almashtirish reaktsiyasiga misol sifatida biz to'yingan birikmalarning, xususan, metanning eng xarakterli xususiyatini - uning vodorod atomlarini halogen atomlari bilan almashtirish qobiliyatini keltiramiz. Yana bir misol, aromatik birikmaning (benzol, toluol, anilin) bromlanishi.
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
benzol → bromobenzol
Organik moddalardagi almashtirish reaksiyasining o‘ziga xos xususiyatiga e’tibor qarataylik: bunday reaksiyalar natijasida noorganik kimyodagi kabi oddiy va murakkab modda emas, balki ikkita murakkab modda hosil bo‘ladi.
Organik kimyoda almashtirish reaksiyalariga ikkita murakkab moddalar orasidagi ba'zi reaksiyalar, masalan, benzolni nitrlash kiradi. Bu rasmiy ravishda almashinuv reaktsiyasi. Bu almashtirish reaktsiyasi ekanligi uning mexanizmini ko'rib chiqqandagina oydinlashadi.
4. Almashinuv reaksiyalari ikki murakkab moddaning o‘z komponentlarini almashishi reaksiyalaridir
Bu reaksiyalar elektrolitlar xossalarini xarakterlaydi va eritmalarda Bertolet qoidasiga muvofiq davom etadi, ya'ni natijada cho'kma, gaz yoki ozgina ajraladigan modda (masalan, H 2 O) hosil bo'lsagina.
Noorganik kimyoda bu, masalan, gidroksidi xossalarini tavsiflovchi reaktsiyalar bloki bo'lishi mumkin:
1. Tuz va suv hosil bo'lishi bilan yuzaga keladigan neytrallanish reaktsiyasi.
2. Ishqor va tuz o'rtasidagi gaz hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaksiya.
3. Ishqor va tuz o'rtasidagi reaksiya, natijada cho'kma hosil bo'ladi:
CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 4
yoki ion shaklida:
Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2
Organik kimyoda, masalan, sirka kislotasining xususiyatlarini tavsiflovchi reaktsiyalar blokini ko'rib chiqishimiz mumkin:
1. Kuchsiz elektrolit - H 2 O hosil bo`lishi bilan sodir bo`ladigan reaksiya:
CH 3 COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H 2 O
2. Gaz hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaksiya:
2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O
3. Cho`kma hosil bo`lishi bilan sodir bo`ladigan reaksiya:
2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3
2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3
II. Moddalarni hosil qiluvchi kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirish orqali
Ushbu xususiyatga asoslanib, quyidagi reaktsiyalar ajratiladi:
1. Elementlarning oksidlanish darajalari oʻzgarishi bilan sodir boʻladigan reaksiyalar yoki oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari.
Bularga ko'plab reaktsiyalar, shu jumladan barcha almashtirish reaktsiyalari, shuningdek kamida bitta oddiy modda ishtirok etadigan birikma va parchalanish reaktsiyalari kiradi, masalan:
1. Mg 0 + H + 2 SO 4 = Mg +2 SO 4 + H 2
2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2
Murakkab oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari elektron balans usuli yordamida tuziladi.
2KMn +7 O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O
Organik kimyoda oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining yorqin misoli aldegidlarning xossalaridir.
1. Ular mos keladigan spirtlarga qaytariladi:
Aldekidlar tegishli kislotalarga oksidlanadi:
2. Kimyoviy elementlarning oksidlanish darajalarini o'zgartirmasdan sodir bo'ladigan reaksiyalar.
Bularga, masalan, barcha ion almashinuv reaktsiyalari, shuningdek, ko'plab birikma reaktsiyalari, ko'plab parchalanish reaktsiyalari, esterifikatsiya reaktsiyalari kiradi:
HCOOH + CHgOH = HCOOCH 3 + H 2 O
III. Termal effekt bilan
Issiqlik effektiga ko'ra reaktsiyalar ekzotermik va endotermiklarga bo'linadi.
1. Energiyaning chiqishi bilan ekzotermik reaksiyalar sodir bo'ladi.
Bularga deyarli barcha birikma reaksiyalar kiradi. Kamdan kam istisno - azot va kisloroddan azot oksidi (II) sintezining endotermik reaktsiyasi va vodorod gazining qattiq yod bilan reaktsiyasi.
Yorug'lik chiqishi bilan sodir bo'ladigan ekzotermik reaktsiyalar yonish reaktsiyalari deb tasniflanadi. Etilenning gidrogenlanishi ekzotermik reaksiyaga misol bo'la oladi. Xona haroratida ishlaydi.
2. Endotermik reaksiyalar energiyaning yutilishi bilan sodir bo'ladi.
Shubhasiz, bu deyarli barcha parchalanish reaktsiyalarini o'z ichiga oladi, masalan:
1. Ohaktoshni yoqish
2. Butanning krekingi
Reaksiya natijasida ajralib chiqqan yoki yutilgan energiya miqdori reaksiyaning issiqlik effekti deb ataladi va bu ta'sirni ko'rsatadigan kimyoviy reaksiya tenglamasi termokimyoviy tenglama deb ataladi:
H 2(g) + C 12(g) = 2HC 1(g) + 92,3 kJ
N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) - 90,4 kJ
IV. Reaksiyaga kiruvchi moddalarning agregatsiya holatiga ko‘ra (faza tarkibi)
Reaksiyaga kiruvchi moddalarning birikish holatiga ko‘ra ular quyidagilarga bo‘linadi:
1. Geterogen reaksiyalar - reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari turli agregatsiya holatida (turli fazalarda) bo`ladigan reaksiyalar.
2. Gomogen reaksiyalar - reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlari bir xil agregatsiya holatida (bir xil fazada) bo`ladigan reaksiyalar.
V. Katalizator ishtiroki bilan
Katalizatorning ishtirokiga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi:
1. Katalizator ishtirokisiz sodir bo'ladigan katalitik bo'lmagan reaksiyalar.
2. Katalizator ishtirokida sodir bo'ladigan katalitik reaksiyalar. Tirik organizmlar hujayralarida sodir bo'ladigan barcha biokimyoviy reaktsiyalar oqsil tabiatining maxsus biologik katalizatorlari - fermentlar ishtirokida sodir bo'lganligi sababli, ularning barchasi katalitik yoki, aniqrog'i, fermentativdir. Shuni ta'kidlash kerakki, kimyo sanoatining 70% dan ortig'i katalizatorlardan foydalanadi.
VI. tomon
Yo'nalish bo'yicha ular quyidagilarga bo'linadi:
1. Qaytarib bo'lmaydigan reaksiyalar berilgan sharoitda faqat bir yo'nalishda sodir bo'ladi. Bularga cho'kma, gaz yoki ozgina ajraladigan modda (suv) hosil bo'lishi bilan birga keladigan barcha almashinuv reaktsiyalari va barcha yonish reaktsiyalari kiradi.
2. Bu sharoitda qaytar reaktsiyalar bir vaqtning o'zida ikkita qarama-qarshi yo'nalishda sodir bo'ladi. Bunday reaktsiyalarning mutlaq ko'pchiligi.
Organik kimyoda teskarilik belgisi jarayonlarning nomlari - antonimlari bilan namoyon bo'ladi:
Gidrogenatsiya - suvsizlanish,
hidratsiya - suvsizlanish,
Polimerlanish - depolimerizatsiya.
Oqsillar, efirlar, uglevodlar va polinukleotidlarning barcha esterifikatsiya reaktsiyalari (teskari jarayon, siz bilganingizdek, gidroliz deb ataladi) va gidrolizlanishi. Bu jarayonlarning teskariligi tirik organizmning eng muhim xususiyati - moddalar almashinuvi asosida yotadi.
VII. Oqim mexanizmiga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi:
1. Reaksiya jarayonida hosil bo’lgan radikallar va molekulalar o’rtasida radikal reaksiyalar sodir bo’ladi.
Ma’lumki, barcha reaksiyalarda eski kimyoviy bog‘lar uzilib, yangi kimyoviy bog‘lar hosil bo‘ladi. Boshlang'ich moddaning molekulalaridagi bog'lanishni uzish usuli reaksiyaning mexanizmini (yo'lini) aniqlaydi. Agar modda kovalent bog'lanish orqali hosil bo'lsa, u holda bu bog'lanishning ikki yo'li bo'lishi mumkin: gemolitik va geterolitik. Masalan, Cl 2, CH 4 va boshqalar molekulalari uchun bog'larning gemolitik ajralishi amalga oshiriladi, bu juftlashtirilmagan elektronlar, ya'ni erkin radikallar bo'lgan zarralar hosil bo'lishiga olib keladi.
Radikallar ko'pincha bog'lanishlar buzilganda hosil bo'ladi, bunda umumiy elektron juftlari atomlar o'rtasida taxminan teng taqsimlanadi (polyar bo'lmagan kovalent bog'lanish), lekin ko'plab qutbli aloqalar ham xuddi shunday tarzda uzilishi mumkin, ayniqsa reaktsiya gaz fazasi va yorug'lik ta'sirida , masalan, yuqorida muhokama qilingan jarayonlarda - C 12 va CH 4 ning o'zaro ta'siri. Radikallar juda reaktivdir, chunki ular boshqa atom yoki molekuladan elektron olib, o'zlarining elektron qatlamini to'ldirishga moyildirlar. Misol uchun, xlor radikali vodorod molekulasi bilan to'qnashganda, u vodorod atomlarini bog'laydigan umumiy elektron juftining uzilishiga olib keladi va vodorod atomlaridan biri bilan kovalent bog'lanish hosil qiladi. Ikkinchi vodorod atomi radikalga aylanib, qulab tushadigan Cl 2 molekulasidan xlor atomining juftlanmagan elektroni bilan umumiy elektron juftini hosil qiladi, natijada yangi vodorod molekulasiga hujum qiluvchi xlor radikali hosil bo'ladi va hokazo.
Ketma-ket o'zgarishlar zanjirini ifodalovchi reaktsiyalar zanjirli reaksiyalar deyiladi. Zanjir reaktsiyalari nazariyasini ishlab chiqqanligi uchun ikki taniqli kimyogar - vatandoshimiz N. N. Semenov va ingliz S. A. Xinshelvud Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi.
Xlor va metan o'rtasidagi almashtirish reaktsiyasi xuddi shunday davom etadi:
Organik va noorganik moddalarning yonish reaksiyalarining aksariyati, suv, ammiak sintezi, etilen, vinilxloridning polimerizatsiyasi va boshqalar radikal mexanizm bilan boradi.
2. Reaksiya jarayonida allaqachon mavjud bo'lgan yoki hosil bo'lgan ionlar o'rtasida ion reaktsiyalari sodir bo'ladi.
Odatda ion reaktsiyalari eritmadagi elektrolitlar orasidagi o'zaro ta'sirlardir. Ionlar faqat eritmalardagi elektrolitlarning dissotsiatsiyasida emas, balki elektr razryadlari, qizdirish yoki nurlanish ta'sirida ham hosil bo'ladi. g-nurlari, masalan, suv va metan molekulalarini molekulyar ionlarga aylantiradi.
Boshqa ion mexanizmiga ko'ra galogen vodorod, vodorod, galogenlarning alkenlarga qo'shilishi, spirtlarning oksidlanishi va suvsizlanishi, spirt gidroksilini galogen bilan almashtirish reaksiyalari sodir bo'ladi; aldegidlar va kislotalarning xossalarini xarakterlovchi reaksiyalar. Bunday holda, ionlar qutbli kovalent bog'lanishlarning geterolitik bo'linishi natijasida hosil bo'ladi.
VIII. Energiya turiga ko'ra
Reaksiyani boshlash quyidagilarga bo'linadi:
1. Fotokimyoviy reaksiyalar. Ular yorug'lik energiyasidan boshlanadi. Yuqorida ko'rib chiqilgan HCl sintezining fotokimyoviy jarayonlari yoki metanning xlor bilan reaksiyasiga qo'shimcha ravishda, bularga atmosferani ikkilamchi ifloslantiruvchi sifatida troposferada ozon ishlab chiqarish kiradi. Bu holatda asosiy rol azot oksidi (IV) bo'lib, u yorug'lik ta'sirida kislorod radikallarini hosil qiladi. Ushbu radikallar kislorod molekulalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, natijada ozon hosil bo'ladi.
Ozon hosil bo'lishi yorug'lik etarli bo'lganda sodir bo'ladi, chunki NO kislorod molekulalari bilan bir xil NO 2 ni hosil qilishi mumkin. Ozon va boshqa ikkilamchi havo ifloslantiruvchi moddalarning to'planishi fotokimyoviy tutunga olib kelishi mumkin.
Ushbu turdagi reaktsiya o'simlik hujayralarida sodir bo'ladigan eng muhim jarayonni - fotosintezni ham o'z ichiga oladi, uning nomi o'zi uchun gapiradi.
2. Radiatsiya reaksiyalari. Ular yuqori energiyali nurlanish - rentgen nurlari, yadro nurlanishi (g-nurlari, a-zarralar - He 2+ va boshqalar) bilan boshlanadi. Radiatsiya reaksiyalari yordamida juda tez radiopolimerlanish, radioliz (radiatsion parchalanish) va boshqalar amalga oshiriladi.
Masalan, benzoldan fenolni ikki bosqichli ishlab chiqarish o‘rniga uni nurlanish ta’sirida benzolni suv bilan reaksiyaga kiritish orqali olish mumkin. Bunday holda, suv molekulalaridan [OH] va [H] radikallari hosil bo'ladi, ular bilan benzol fenol hosil qiladi:
C 6 H 6 + 2[OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O
Kauchukni vulkanizatsiya qilish radiovulkanizatsiya yordamida oltingugurtsiz amalga oshirilishi mumkin va natijada olingan kauchuk an'anaviy kauchukdan yomonroq bo'lmaydi.
3. Elektrokimyoviy reaksiyalar. Ular elektr toki bilan boshlanadi. Taniqli elektroliz reaktsiyalariga qo'shimcha ravishda biz elektrosintez reaktsiyalarini ham ko'rsatamiz, masalan, noorganik oksidlovchilarni sanoat ishlab chiqarish uchun reaktsiyalar.
4. Termokimyoviy reaksiyalar. Ular issiqlik energiyasidan boshlanadi. Bularga barcha endotermik reaktsiyalar va ko'plab ekzotermik reaksiyalar kiradi, ularning boshlanishi issiqlikning dastlabki ta'minotini, ya'ni jarayonning boshlanishini talab qiladi.
Yuqorida muhokama qilingan kimyoviy reaktsiyalarning tasnifi diagrammada aks ettirilgan.
Kimyoviy reaksiyalarning tasnifi, boshqa barcha tasniflar kabi, shartli hisoblanadi. Olimlar reaksiyalarni o'zlari aniqlagan belgilarga ko'ra ma'lum turlarga ajratishga kelishib oldilar. Ammo ko'pchilik kimyoviy transformatsiyalarni har xil turlarga ajratish mumkin. Masalan, ammiak sintezi jarayonini xarakterlaymiz.
Bu tizimdagi bosimning pasayishi bilan yuzaga keladigan birikma reaktsiyasi, redoks, ekzotermik, teskari, katalitik, geterogen (aniqrog'i, geterogen-katalitik). Jarayonni muvaffaqiyatli boshqarish uchun taqdim etilgan barcha ma'lumotlarni hisobga olish kerak. O'ziga xos kimyoviy reaktsiya har doim ko'p sifatga ega va har xil xususiyatlar bilan tavsiflanadi.
KIMYOVI-TEXNOLOGIK JARAYON VA UNING MAZMUNI
Kimyoviy texnologik jarayon - bu asl xom ashyodan maqsadli mahsulotni olish imkonini beruvchi operatsiyalar majmuidir. Bu operatsiyalarning barchasi deyarli har bir kimyoviy texnologik jarayonga xos bo'lgan uchta asosiy bosqichning bir qismidir.
Birinchi bosqichda kimyoviy reaksiya uchun boshlang'ich reagentlarni tayyorlash uchun zarur bo'lgan operatsiyalar amalga oshiriladi. Reagentlar, xususan, eng reaktiv holatga o'tkaziladi. Masalan, kimyoviy reaksiyalarning tezligi haroratga kuchli bog'liqligi ma'lum, shuning uchun reagentlar ko'pincha reaksiya sodir bo'lgunga qadar qizdiriladi. Jarayonning samaradorligini oshirish va uskunaning hajmini kamaytirish uchun gaz xomashyosi ma'lum bir bosimga qadar siqiladi. Nojo'ya ta'sirlarni bartaraf etish va yuqori sifatli mahsulot olish uchun xom ashyo fizik xususiyatlarning farqiga asoslangan usullardan foydalangan holda begona aralashmalardan tozalanadi (turli erituvchilarda eruvchanlik, zichlik, kondensatsiya va kristallanish harorati va boshqalar). Xom ashyo va reaksiya aralashmalarini tozalashda issiqlik va massa almashinish hodisalari va gidromexanik jarayonlar keng qo'llaniladi. Kimyoviy tozalash usullari kimyoviy reaktsiyalarga asoslangan holda ham qo'llanilishi mumkin, buning natijasida keraksiz aralashmalar oson ajratilgan moddalarga aylanadi.
Keyingi bosqichda to'g'ri tayyorlangan reagentlar bir necha bosqichdan iborat bo'lishi mumkin bo'lgan kimyoviy reaktsiyalarga duchor bo'ladi. Ushbu bosqichlar orasidagi intervallarda ba'zan issiqlik va massa almashinuvini va boshqa jismoniy jarayonlarni qayta ishlatish kerak bo'ladi. Masalan, sulfat kislota ishlab chiqarishda oltingugurt dioksidi qisman trioksidgacha oksidlanadi, so'ngra reaksiya aralashmasi sovutiladi, undan oltingugurt trioksidi singdirish yo'li bilan chiqariladi va yana oksidlanishga yuboriladi.
Kimyoviy reaksiyalar natijasida mahsulotlar (maqsad, qo'shimcha mahsulotlar, qo'shimcha mahsulotlar) va reaksiyaga kirishmagan reagentlar aralashmasi olinadi. Oxirgi bosqichning yakuniy operatsiyalari ushbu aralashmani ajratish bilan bog'liq bo'lib, buning uchun yana gidromexanik, issiqlik va massa uzatish jarayonlari qo'llaniladi, masalan: filtrlash, sentrifugalash, to'g'rilash, yutilish, ekstraksiya va boshqalar. Reaksiya mahsulotlari tayyor mahsulot ombori yoki keyingi qayta ishlash uchun; reaksiyaga kirmagan xomashyo qayta ishlash jarayonida foydalaniladi, uni qayta ishlash tashkil etiladi.
Barcha bosqichlarda va ayniqsa oxirgi bosqichlarda ikkilamchi moddiy va energiya resurslarini qayta tiklash ham amalga oshiriladi. Atrof muhitga kiradigan gazsimon va suyuq moddalar oqimlari xavfli aralashmalarni tozalash va zararsizlantirishga duchor bo'ladi. Qattiq chiqindilar keyingi qayta ishlash uchun yuboriladi yoki ekologik toza sharoitlarda saqlash uchun joylashtiriladi.
Demak, kimyoviy texnologik jarayon bir butun sifatida bir-biriga bog'langan individual jarayonlardan (elementlardan) tashkil topgan va atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir qiluvchi murakkab tizimdir.
Kimyo-texnologik tizimning elementlari yuqorida sanab o'tilgan issiqlik va massa almashinish jarayonlari, gidromexanik, kimyoviy va boshqalar bo'lib, ular kimyoviy texnologiyaning yagona jarayonlari sifatida qaraladi.
Murakkab kimyoviy texnologik jarayonning muhim quyi tizimi kimyoviy jarayondir.
Kimyoviy jarayon - bu issiqlik, massa va impulsni uzatish hodisalari bilan birga keladigan, bir-biriga va kimyoviy reaktsiyaning borishiga ta'sir qiluvchi bir yoki bir nechta kimyoviy reaktsiyalar.
Alohida jarayonlarni tahlil qilish va ularning o'zaro ta'siri texnologik rejimni ishlab chiqishga imkon beradi.
Texnologik rejim - apparat yoki apparatlar tizimining ishlash shartlarini belgilovchi texnologik parametrlar (harorat, bosim, reagent konsentratsiyasi va boshqalar) yig'indisi (jarayonning oqim sxemasi).
Jarayonning optimal sharoitlari - bu asosiy parametrlarning (harorat, bosim, dastlabki reaktsiya aralashmasining tarkibi va boshqalar) kombinatsiyasi bo'lib, ular yuqori tezlikda mahsulotning eng yuqori hosilini olish yoki undan oqilona foydalanish shartlarini hisobga olgan holda eng kam xarajatni ta'minlash imkonini beradi. xom ashyo va energiya va atrof-muhitga mumkin bo'lgan zararni minimallashtirish.
Birlik jarayonlari turli apparatlarda - kimyoviy reaktorlarda, yutilish va distillash ustunlarida, issiqlik almashtirgichlarda va boshqalarda amalga oshiriladi. Alohida apparatlar texnologik oqim sxemasiga ulangan.
Texnologik sxema - har xil turdagi ulanishlar (to'g'ridan-to'g'ri, teskari, ketma-ket, parallel) bilan bog'langan individual qurilmalarning oqilona tuzilgan tizimi bo'lib, u tabiiy xom ashyo yoki yarim tayyor mahsulotlardan ma'lum sifatli mahsulotni olish imkonini beradi.
Texnologik sxemalar ochiq yoki yopiq bo'lishi mumkin, ular aylanma (aylanma) oqimlari va qayta ishlashni o'z ichiga olishi mumkin, bu butun kimyoviy texnologik tizimning samaradorligini oshirishga imkon beradi.
Ratsional texnologik sxemani ishlab chiqish va qurish kimyoviy texnologiyaning muhim vazifasidir.
Sanoat kimyoviy texnologik jarayonlari asosidagi kimyoviy reaksiyalarning tasnifi
Zamonaviy kimyoda juda ko'p turli xil kimyoviy reaktsiyalar ma'lum. Ularning ko'pchiligi sanoat kimyoviy reaktorlarida amalga oshiriladi va shuning uchun kimyoviy texnologiyaning o'rganish ob'ektiga aylanadi.
Tabiatan o'xshash hodisalarni o'rganishni osonlashtirish uchun fanda ularni umumiy belgilarga ko'ra tasniflash odatiy holdir. Qaysi xususiyatlar asos qilib olinganligiga qarab, kimyoviy reaksiyalarni tasniflashning bir necha turlari mavjud.
Tasniflashning muhim turi - bu bo'yicha tasniflash reaktsiya mexanizmi. Oddiy (bir bosqichli) va murakkab (ko'p bosqichli) reaktsiyalar, xususan, parallel, ketma-ket va ketma-ket parallel.
Faqat bitta energiya to'sig'ini (bir bosqich) engib o'tishni talab qiladigan reaktsiyalar oddiy deb ataladi.
Murakkab reaktsiyalar bir necha parallel yoki ketma-ket bosqichlarni (oddiy reaktsiyalar) o'z ichiga oladi.
Haqiqiy bir bosqichli reaktsiyalar juda kam uchraydi. Biroq, bir qator oraliq bosqichlardan o'tadigan ba'zi murakkab reaktsiyalar qulay tarzda rasmiy ravishda oddiy hisoblanadi. Bu ko'rib chiqilayotgan muammo sharoitida oraliq reaktsiya mahsulotlari aniqlanmagan hollarda mumkin.
Reaksiyalarning tasnifi molekulyarligi bo'yicha elementar reaksiyada qancha molekula ishtirok etishini hisobga oladi; Mono-, bi- va trimolekulyar reaktsiyalar mavjud.
Kinetik tenglamaning shakli (reagentlarning kontsentratsiyasiga reaktsiya tezligining bog'liqligi) tasniflash imkonini beradi. reaktsiya tartibiga ko'ra. Reaksiya tartibi kinetik tenglamadagi reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasining ko‘rsatkichlari yig‘indisidir. Birinchi, ikkinchi, uchinchi va kasr tartibli reaktsiyalar mavjud.
Kimyoviy reaksiyalar ham ajralib turadi termal effekt bilan. Issiqlik chiqishi bilan birga ekzotermik reaktsiyalar sodir bo'lganda ( Q> 0), reaksiya tizimining entalpiyasi kamayadi ( ∆H < 0); при протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением теплоты (Q< 0), reaktsiya tizimining entalpiyasida o'sish bor ( ∆H> 0).
Kimyoviy reaktorning dizayni va jarayonni boshqarish usullarini tanlash uchun bu juda muhimdir faza tarkibi reaktsiya tizimi.
Dastlabki reagentlar va reaksiya mahsulotlari necha (bir yoki bir necha) faza hosil boʻlishiga qarab kimyoviy reaksiyalar gomofaza va geterofazaga boʻlinadi.
Boshlang'ich reaktivlar, barqaror oraliq moddalar va reaktsiya mahsulotlari bir xil fazada bo'lgan reaktsiyalar gomofazik deyiladi.
Boshlang'ich reaktivlar, turg'un oraliq moddalar va reaksiya mahsulotlari bir necha faza hosil qiladigan reaksiyalar geterofazik deyiladi.
ga qarab oqim zonalari reaksiyalar bir jinsli va geterogen reaksiyalarga bo'linadi.
"Bir jinsli" va "geterojen" reaktsiyalar tushunchalari "gomofazik" va "geterofazik" jarayonlar tushunchalari bilan mos kelmaydi. Reaksiyaning bir xilligi va heterojenligi ma'lum darajada uning mexanizmini aks ettiradi: reaktsiya bir fazaning asosiy qismida yoki interfeysda sodir bo'ladimi. Jarayonning gomofazik va geterofazik tabiati faqat reaktsiya ishtirokchilarining fazaviy tarkibini baholashga imkon beradi.
Bir hil reaktsiyalar bo'lsa, reaktivlar va mahsulotlar bir xil fazada (suyuq yoki gazsimon) bo'ladi va reaktsiya shu faza hajmida davom etadi. Masalan, nitrat kislota hosil qilishda azot oksidining atmosfera kislorodi bilan oksidlanishi gaz fazali, esterlanish reaksiyalari (organik kislotalar va spirtlardan efir hosil qilish) esa suyuq fazadir.
Heterojen reaktsiyalar sodir bo'lganda, reaktivlar yoki mahsulotlarning kamida bittasi boshqa ishtirokchilarning fazaviy holatidan farq qiladigan faza holatida bo'ladi va uni tahlil qilishda faza interfeysini hisobga olish kerak. Masalan, kislotani ishqor bilan neytrallash gomofazali bir jinsli jarayondir. Ammiakning katalitik sintezi gomofazik geterogen jarayondir. Suyuq fazadagi uglevodorodlarning gazsimon kislorod bilan oksidlanishi geterofazik jarayondir, lekin sodir bo'ladigan kimyoviy reaksiya bir hildir. Ohak CaO + H 2 O Ca (OH) 2 ning so'ndirilishi, bunda reaksiyaning barcha uch ishtirokchisi alohida fazalarni hosil qiladi va reaktsiya suv va kaltsiy oksidi orasidagi interfeysda sodir bo'ladi, bu geterofazik heterojen jarayondir.
Reaksiya tezligini o'zgartirish uchun maxsus moddalar - katalizatorlar ishlatilishi yoki ishlatilmasligiga qarab, ular ajralib turadi. katalitik Va katalitik bo'lmagan reaksiyalar va shunga mos ravishda kimyoviy texnologik jarayonlar. Sanoat kimyoviy muhandislik jarayonlariga asoslangan kimyoviy reaktsiyalarning katta qismi katalitik reaktsiyalardir.
