Disebabkan pertumbuhan pesat industri, tindak balas pemangkin semakin menjadi permintaan dalam pengeluaran kimia, kejuruteraan mekanikal dan metalurgi. Terima kasih kepada penggunaan pemangkin, adalah mungkin untuk menukar bahan mentah gred rendah kepada produk yang berharga.
Kepentingan
Tindak balas pemangkin dibezakan dengan pelbagai agen yang digunakan. Dalam sintesis organik, ia menyumbang kepada pecutan ketara penyahhidrogenan, penghidrogenan, penghidratan, pengoksidaan, dan pempolimeran. Pemangkin boleh dianggap sebagai "batu ahli falsafah" yang menukar bahan mentah kepada produk siap: gentian, ubat-ubatan, bahan kimia, baja, bahan api, plastik.
Tindak balas pemangkin memungkinkan untuk mendapatkan banyak produk, tanpanya kehidupan normal dan aktiviti manusia adalah mustahil.
Catalysis membolehkan anda mempercepatkan proses masukberibu-ribu dan berjuta-juta kali, itulah sebabnya ia kini digunakan dalam 91% pelbagai industri kimia.
Fakta menarik
Banyak proses perindustrian moden, seperti sintesis asid sulfurik, hanya boleh dijalankan menggunakan mangkin. Pelbagai jenis ejen pemangkin memastikan penciptaan minyak motor untuk industri automotif. Pada tahun 1900, buat pertama kalinya pada skala perindustrian, sintesis pemangkin marjerin daripada bahan mentah sayuran (dengan penghidrogenan) telah dijalankan.
Sejak 1920, satu mekanisme telah dibangunkan untuk tindak balas pemangkin dalam penghasilan gentian dan plastik. Satu peristiwa penting ialah penghasilan pemangkin ester, olefin, asid karboksilik, serta bahan permulaan lain untuk pembuatan sebatian polimer.
Penapisan minyak
Sejak pertengahan abad yang lalu, tindak balas pemangkin telah digunakan dalam penapisan minyak. Pemprosesan sumber semula jadi yang berharga ini melibatkan beberapa proses pemangkin sekaligus:
- reformasi;
- retak;
- hidrosulfonasi;
- pempolimeran;
- hydrocracking;
- alkilasi.
Sejak akhir abad yang lalu, adalah mungkin untuk membangunkan penukar pemangkin untuk mengurangkan pelepasan ekzos ke atmosfera.
Beberapa Hadiah Nobel telah dianugerahkan untuk kerja dalam pemangkinan dan bidang berkaitan.
Perkaitan praktikal
Tindak balas pemangkin ialah sebarang proses yang melibatkan penggunaan pemecut (mangkin). Untuk menilai kepentingan praktikal interaksi sedemikian, seseorang boleh memetik sebagai contoh tindak balas yang berkaitan dengan nitrogen dan sebatiannya. Oleh kerana jumlah ini sangat terhad, penciptaan protein makanan tanpa menggunakan ammonia sintetik adalah sangat bermasalah. Masalahnya telah diselesaikan dengan pembangunan proses pemangkin Haber-Bosch. Penggunaan pemangkin sentiasa berkembang, yang memungkinkan untuk meningkatkan kecekapan banyak teknologi.
Pengeluaran ammonia
Mari kita pertimbangkan beberapa tindak balas pemangkin. Contoh-contoh daripada kimia tak organik diberikan berdasarkan industri yang paling biasa. Sintesis ammonia adalah tindak balas eksotermik, boleh balik, yang dicirikan oleh penurunan dalam isipadu bahan gas. Proses ini berlaku pada mangkin, iaitu besi berliang dengan penambahan aluminium oksida, kalsium, kalium, silikon. Pemangkin sedemikian aktif dan stabil dalam julat suhu 650-830K.
Hantar sebatian sulfur, khususnya karbon monoksida (CO). Sejak beberapa dekad yang lalu, terima kasih kepada pengenalan teknologi inovatif, tekanan telah dikurangkan dengan ketara. Sebagai contoh, penukar telah dibuat yang membolehkan anda menurunkan penunjuk tekanan kepada 8106 - 15106 Pa.
Pemodenan litar hadapan telah mengurangkan dengan ketara kemungkinan mencari racun pemangkin di dalamnya - sebatian sulfur,klorin. Keperluan untuk pemangkin juga telah meningkat dengan ketara. Jika sebelum ini ia dihasilkan dengan mencairkan oksida besi (skala), menambah magnesium dan kalsium oksida, kini kob alt oksida memainkan peranan sebagai pengaktif baharu.
Pengoksidaan ammonia
Apakah ciri tindak balas pemangkin dan bukan pemangkin? Contoh proses yang bergantung kepada penambahan bahan tertentu boleh dipertimbangkan berdasarkan pengoksidaan ammonia:
4NH3+ 5O2=4TIDAK+ 6J2O.
Proses ini boleh dilakukan pada suhu kira-kira 800°C, serta pemangkin terpilih. Untuk mempercepatkan interaksi, platinum dan aloinya dengan mangan, besi, kromium, dan kob alt digunakan. Pada masa ini, pemangkin industri utama ialah campuran platinum dengan rhodium dan paladium. Pendekatan ini memungkinkan untuk mengurangkan kos proses dengan ketara.
Penguraian air
Mempertimbangkan persamaan tindak balas pemangkin, seseorang tidak boleh mengabaikan tindak balas mendapatkan oksigen gas dan hidrogen melalui elektrolisis air. Proses ini melibatkan kos tenaga yang ketara, jadi ia jarang digunakan pada skala industri.
Platinum logam dengan saiz zarah kira-kira 5-10 nm (nanoclusters) bertindak sebagai pemecut optimum untuk proses sedemikian. Pengenalan bahan sedemikian mempercepatkan penguraian air sebanyak 20-30 peratus. Faedah lain termasuk kestabilan pemangkin karbon monoksida platinum.
Pada tahun 2010sepasukan saintis Amerika menerima pemangkin murah yang mengurangkan penggunaan tenaga untuk elektrolisis air. Mereka menjadi sebatian nikel dan boron, yang kosnya jauh lebih rendah daripada platinum. Pemangkin boron-nikel telah dihargai dalam pengeluaran hidrogen perindustrian.
Sintesis aluminium iodida
Dapatkan garam ini dengan bertindak balas serbuk aluminium dengan iodin. Satu titisan air sudah cukup untuk bertindak sebagai pemangkin untuk memulakan tindak balas kimia.
Pertama, filem aluminium oksida bertindak sebagai pemecut proses. Iodin, larut dalam air, membentuk campuran asid hidroiodik dan iodik. Asid pula melarutkan filem aluminium oksida, bertindak sebagai pemangkin untuk proses kimia.
Ringkaskan
Setiap tahun, skala penggunaan proses pemangkin dalam pelbagai bidang industri moden semakin meningkat. Pemangkin diperlukan yang membolehkan anda meneutralkan bahan yang berbahaya kepada alam sekitar. Peranan sebatian yang diperlukan untuk pembuatan hidrokarbon sintetik daripada arang batu dan gas juga semakin berkembang. Teknologi baharu membantu mengurangkan kos tenaga dalam pengeluaran industri pelbagai bahan.
Terima kasih kepada pemangkinan, adalah mungkin untuk mendapatkan sebatian polimer, produk dengan sifat berharga, memodenkan teknologi untuk menukar bahan api kepada tenaga elektrik, mensintesis bahan yang diperlukan untukkehidupan dan aktiviti manusia.
