Kimia ialah sains bahan dan perubahannya, serta kaedah mendapatkannya. Malah dalam kurikulum sekolah biasa, isu penting seperti jenis reaksi dipertimbangkan. Klasifikasi yang murid sekolah diperkenalkan pada peringkat asas mengambil kira perubahan dalam tahap pengoksidaan, fasa kursus, mekanisme proses, dll. Di samping itu, semua proses kimia dibahagikan kepada bukan pemangkin dan pemangkin tindak balas. Contoh-contoh transformasi yang berlaku dengan penyertaan pemangkin ditemui oleh seseorang dalam kehidupan biasa: penapaian, pereputan. Transformasi bukan pemangkin adalah lebih jarang bagi kami.
Apakah itu pemangkin
Ini adalah bahan kimia yang boleh mengubah kadar interaksi, tetapi tidak mengambil bahagian di dalamnya sendiri. Dalam kes apabila proses dipercepatkan dengan bantuan pemangkin, kita bercakap tentang pemangkinan positif. Sekiranya bahan yang ditambahkan pada proses mengurangkan kadar tindak balas, ia dipanggil perencat.
Jenis pemangkin
Pemangkinan homogen dan heterogen berbeza dalam fasa, dalamyang mana bahan permulaan berada. Jika komponen awal yang diambil untuk interaksi, termasuk mangkin, berada dalam keadaan pengagregatan yang sama, pemangkinan homogen akan diteruskan. Dalam kes apabila bahan daripada fasa berbeza mengambil bahagian dalam tindak balas, pemangkinan heterogen berlaku.
Selektiviti tindakan
Pemangkinan bukan sekadar cara untuk meningkatkan produktiviti peralatan, ia mempunyai kesan positif terhadap kualiti produk yang dihasilkan. Fenomena ini boleh dijelaskan oleh fakta bahawa disebabkan oleh tindakan selektif (selektif) kebanyakan pemangkin, tindak balas langsung dipercepatkan, proses sampingan dikurangkan. Pada akhirnya, produk yang dihasilkan adalah ketulenan yang tinggi, tidak perlu lagi membersihkan bahan tersebut. Selektiviti tindakan pemangkin memberikan pengurangan sebenar dalam kos bukan pengeluaran bahan mentah, manfaat ekonomi yang baik.
Faedah menggunakan mangkin dalam pengeluaran
Apakah lagi yang mencirikan tindak balas pemangkin? Contoh dari sekolah menengah biasa menunjukkan bahawa penggunaan mangkin membolehkan proses dijalankan pada suhu yang lebih rendah. Eksperimen mengesahkan bahawa ia boleh digunakan untuk mengurangkan kos tenaga dengan ketara. Ini amat penting dalam keadaan moden, apabila terdapat kekurangan sumber tenaga di dunia.
Contoh pengeluaran pemangkin
Apakah industri yang menggunakan tindak balas pemangkin? Contoh produksi tersebut:penghasilan asid nitrik dan sulfurik, hidrogen, ammonia, polimer, penapisan minyak. Pemangkinan digunakan secara meluas dalam penghasilan asid organik, alkohol monohidrik dan polihidrik, fenol, resin sintetik, pewarna dan ubat-ubatan.
Apakah pemangkin
Banyak bahan yang terdapat dalam jadual berkala unsur kimia Dmitry Ivanovich Mendeleev, serta sebatiannya, boleh bertindak sebagai pemangkin. Antara pemecut yang paling biasa ialah: nikel, besi, platinum, kob alt, aluminosilikat, oksida mangan.
Ciri pemangkin
Selain tindakan terpilih, pemangkin mempunyai kekuatan mekanikal yang sangat baik, ia mampu menahan racun pemangkin dan mudah dijana semula (dipulihkan).
Mengikut keadaan fasa, tindak balas homogen bermangkin dibahagikan kepada fasa gas dan fasa cecair.
Mari kita lihat lebih dekat jenis tindak balas ini. Dalam larutan, kation hidrogen H+, ion bes hidroksida OH-, kation logam M+ dan bahan yang menyumbang kepada pembentukan radikal bebas bertindak sebagai pemecut transformasi kimia.
Intipati pemangkin
Mekanisme pemangkinan dalam interaksi asid dan bes ialah terdapat pertukaran antara bahan yang berinteraksi dengan ion positif mangkin (proton). Dalam kes ini, transformasi intramolekul berlaku. Menurut Inireaksi seperti ini:
- dehidrasi (detasmen air);
- penghidratan (lekatan molekul air);
- esterifikasi (pembentukan ester daripada alkohol dan asid karboksilik);
- polikondensasi (pembentukan polimer dengan penyingkiran air).
Teori pemangkinan menerangkan bukan sahaja proses itu sendiri, tetapi juga kemungkinan transformasi sampingan. Dalam kes pemangkinan heterogen, pemecut proses membentuk fasa bebas, beberapa pusat pada permukaan bahan tindak balas mempunyai sifat pemangkin, atau keseluruhan permukaan terlibat.
Terdapat juga proses mikroheterogen, yang melibatkan kehadiran pemangkin dalam keadaan koloid. Varian ini ialah keadaan peralihan daripada jenis pemangkinan homogen kepada heterogen. Kebanyakan proses ini berlaku antara bahan gas menggunakan mangkin pepejal. Ia boleh dalam bentuk butiran, tablet, bijirin.
Taburan pemangkinan dalam alam semula jadi
Pemangkinan enzimatik agak meluas dalam alam semula jadi. Ia adalah dengan bantuan biokatalis bahawa sintesis molekul protein diteruskan, metabolisme dalam organisma hidup dijalankan. Tiada satu proses biologi yang berlaku dengan penyertaan organisma hidup memintas tindak balas pemangkin. Contoh proses penting: sintesis protein khusus untuk badan daripada asid amino; pecahan lemak, protein, karbohidrat.
Algoritma pemangkin
Mari kita pertimbangkan mekanisme pemangkinan. Proses ini, yang berlaku pada pemecut interaksi kimia pepejal berliang, termasuksendiri beberapa peringkat asas:
- resapan bahan yang berinteraksi ke permukaan butiran mangkin daripada teras aliran;
- resapan reagen dalam liang pemangkin;
- chemisorption (penjerapan diaktifkan) pada permukaan pemecut tindak balas kimia dengan rupa bahan permukaan kimia - kompleks reagen mangkin teraktif;
- penyusunan semula atom dengan rupa gabungan permukaan "catalyst-product";
- resapan dalam liang pemecut tindak balas produk;
- resapan produk daripada permukaan bijian pemecut tindak balas ke dalam aliran teras.
Tindak balas pemangkin dan bukan pemangkin adalah sangat penting sehingga para saintis meneruskan penyelidikan dalam bidang ini selama bertahun-tahun.
Dengan pemangkinan homogen, tidak perlu membina struktur khas. Pemangkinan enzimatik dalam versi heterogen melibatkan penggunaan peralatan yang pelbagai dan khusus. Untuk alirannya, radas sentuhan khas telah dibangunkan, dibahagikan mengikut permukaan sentuhan (dalam tiub, pada dinding, grid pemangkin); dengan lapisan penapis; lapisan ditimbang; dengan pemangkin hancur bergerak.
Pertukaran haba dalam peranti dilaksanakan dengan cara yang berbeza:
- melalui penggunaan penukar haba jauh (luaran);
- dengan bantuan penukar haba terbina dalam radas sesentuh.
Dengan menganalisis formula dalam kimia, seseorang juga boleh mencari tindak balas sedemikian di mana mangkin adalah salah satu produk akhir yang terbentuk semasa interaksi kimiakomponen asal.
Proses sedemikian biasanya dipanggil autocatalytic, fenomena itu sendiri dipanggil autocatalysis dalam kimia.
Kadar banyak interaksi dikaitkan dengan kehadiran bahan tertentu dalam campuran tindak balas. Formula mereka dalam kimia paling kerap terlepas, digantikan dengan perkataan "mangkin" atau versi singkatannya. Mereka tidak termasuk dalam persamaan stereokimia akhir, kerana ia tidak berubah dari sudut pandangan kuantitatif selepas selesai interaksi. Dalam sesetengah kes, sejumlah kecil bahan mencukupi untuk menjejaskan kelajuan proses dengan ketara. Situasi juga agak boleh diterima apabila bekas tindak balas itu sendiri bertindak sebagai pemecut interaksi kimia.
Intipati kesan mangkin terhadap perubahan kadar proses kimia ialah bahan ini termasuk dalam komposisi kompleks aktif, dan oleh itu mengubah tenaga pengaktifan interaksi kimia.
Apabila kompleks ini terurai, pemangkin dijana semula. Intinya ialah ia tidak akan dibelanjakan, ia akan kekal dalam jumlah yang sama selepas tamat interaksi. Atas sebab inilah sejumlah kecil bahan aktif cukup memadai untuk menjalankan tindak balas dengan substrat (bahan bertindak balas). Pada hakikatnya, jumlah pemangkin yang tidak ketara masih digunakan semasa proses kimia, kerana pelbagai proses sampingan mungkin: keracunannya, kehilangan teknologi, dan perubahan dalam keadaan permukaan mangkin pepejal. Formula kimia tidak termasuk pemangkin.
Kesimpulan
Tindak balas di mana bahan aktif (mangkin) mengambil bahagian mengelilingi seseorang, selain itu, ia juga berlaku di dalam badannya. Tindak balas homogen adalah kurang biasa daripada interaksi heterogen. Walau apa pun, kompleks perantaraan mula-mula terbentuk, yang tidak stabil, dimusnahkan secara beransur-ansur, dan penjanaan semula (pemulihan) pemecut proses kimia diperhatikan. Sebagai contoh, apabila asid metafosforik bertindak balas dengan kalium persulfat, asid hidroiodik bertindak sebagai pemangkin. Apabila ia ditambah kepada bahan tindak balas, larutan kuning terbentuk. Apabila anda menghampiri penghujung proses, warna secara beransur-ansur hilang. Dalam kes ini, iodin bertindak sebagai produk perantaraan, dan prosesnya berlaku dalam dua peringkat. Tetapi sebaik sahaja asid metafosforik disintesis, pemangkin kembali ke keadaan asalnya. Pemangkin amat diperlukan dalam industri, ia membantu mempercepatkan transformasi dan mendapatkan produk tindak balas berkualiti tinggi. Proses biokimia dalam badan kita juga mustahil tanpa penyertaannya.
