Patlayıcı dönüşüm reaksiyonlarının nihai sonucu genellikle ilk patlayıcının kimyasal formülü veya (bir patlayıcı karışım durumunda) bileşimi ile nihai patlama ürünlerinin bileşimi ile ilgili bir denklem ile ifade edilir.

Bir patlama sırasında kimyasal dönüşüm denklemi bilgisi iki açıdan önemlidir. Bir yandan, bu denklem, bir patlamanın gaz halindeki ürünlerinin ısısını ve hacmini ve sonuç olarak, sıcaklık, basınç ve patlamanın diğer parametrelerini hesaplamak için kullanılabilir. Öte yandan, yeraltı işlerinde patlatma amaçlı patlayıcılar söz konusu olduğunda, patlama ürünlerinin bileşimi özellikle önemlidir (dolayısıyla maden havalandırmasının hesaplanması, böylece karbon monoksit ve azot oksitlerin miktarı belirli bir hacmi aşmaz) .

Ancak, bir patlama sırasında kimyasal denge her zaman kurulmaz. Hesaplamanın, patlayıcı dönüşümün nihai dengesini güvenilir bir şekilde belirlemeye izin vermediği bu sayısız durumda, deneye dönülür. Ancak, patlama anında ürünlerin bileşiminin deneysel olarak belirlenmesi de ciddi zorluklarla karşılaşmaktadır, çünkü yüksek sıcaklıklarda patlama ürünleri, soğutmadan sonra tespit edilemeyen atomlar ve serbest radikaller (aktif parçacıklar) içerebilir.

Organik patlayıcılar, kural olarak, karbon, hidrojen, oksijen ve azottan oluşur. Bu nedenle, patlama ürünleri aşağıdaki gaz ve katı maddeleri içerebilir: CO 2, H 2 O, N 2, CO, O 2, H 2, CH 4 ve diğer hidrokarbonlar: NH 3, C 2 N 2, HCN, NO, N 2 O, C. Patlayıcıların bileşimi kükürt veya klor içeriyorsa, patlama ürünleri sırasıyla SO 2 , H 2 S, HCl ve Cl 2 içerebilir. Patlayıcıların bileşimindeki metal içeriği durumunda, örneğin alüminyum veya bazı tuzlar (örneğin, amonyum nitrat NH4NO3, baryum nitrat Ba (NO 3) 2; kloratlar - baryum klorat Ba (ClO 3) 2, potasyum klorat KClO 3 ; perkloratlar - amonyum NHClO 4, vb.) patlama ürünlerinin bileşiminde oksitler vardır, örneğin Al 2 O 3, karbonatlar, örneğin baryum karbonat BaCO 3, potasyum karbonat K 2 CO 3 , bikarbonatlar (KHCO 3), siyanürler (KCN), sülfatlar (BaSO 4, K 2 SO 4), sülfitler (NS, K 2 S), sülfitler (K ​​2 S 2 O 3), klorürler (AlC) ben 3 , BaCl2 , KCl) ve diğer bileşikler.

Belirli patlama ürünlerinin mevcudiyeti ve miktarı, öncelikle patlayıcı bileşimin oksijen dengesine bağlıdır.

Oksijen dengesi, patlayıcı içindeki yanıcı elementlerin içeriği ile oksijen arasındaki oranı karakterize eder.

Oksijen dengesi genellikle patlayıcının içerdiği oksijenin ağırlık miktarı ile bileşiminde bulunan yanıcı elementlerin tam oksidasyonu için gerekli oksijen miktarı arasındaki fark olarak hesaplanır. Hesaplama, oksijen dengesinin yüzde olarak ifade edildiği 100 g patlayıcı için yapılır. Bileşimin oksijen ile sağlanması, oksijen dengesi (KB) veya oksijen katsayısı a ile karakterize edilir; bu, göreceli olarak, yanıcı elementlerin daha yüksek oksitlere, örneğin CO2'ye tam oksidasyonu için oksijen fazlalığını veya eksikliğini ifade eder. ve H2O.



Bir patlayıcı, kendisini oluşturan yanıcı elementlerin tam oksidasyonu için gerekli olduğu kadar oksijen içeriyorsa, oksijen dengesi sıfıra eşittir. Fazlalık - KB pozitifse, oksijen eksikliği ile - KB negatiftir. Patlayıcıların oksijen açısından dengesi CB - 0'a karşılık gelir; bir ila = 1.

Patlayıcı karbon, hidrojen, azot ve oksijen içeriyorsa ve C a H b N c O d denklemi ile tanımlanıyorsa, oksijen dengesi ve oksijen katsayısı değerleri formüllerle belirlenebilir.

(2)

a, b, c ve d, patlayıcının kimyasal formülündeki sırasıyla C, H, N ve O atomlarının sayısıdır; 12, 1, 14, 16 karbon, hidrojen, nitrojen ve oksijenin en yakın tam sayıya yuvarlanmış atomik kütleleridir; (1) denklemindeki fraksiyonun paydası patlayıcının moleküler ağırlığını belirler: M = 12a + b + 14c + 16d.

Patlayıcıların üretim ve işletim (depolama, nakliye, kullanım) güvenliği açısından, formülasyonlarının çoğu negatif oksijen dengesine sahiptir.

Oksijen dengesine göre, tüm patlayıcılar aşağıdaki üç gruba ayrılır:

I. Oksijen dengesi pozitif olan patlayıcılar: karbon CO2'ye, hidrojen H2O'ya oksitlenir, nitrojen ve fazla oksijen elemental biçimde salınır.

II. Negatif oksijen dengesine sahip patlayıcılar, bileşenlerin daha yüksek oksitlere tam oksidasyonu için oksijen yeterli olmadığında ve karbon kısmen CO'ya oksitlendiğinde (ancak tüm patlayıcılar gaza dönüşür).

III. Negatif oksijen dengesine sahip bir patlayıcı, ancak oksijen tüm yanıcı bileşenleri gazlara dönüştürmek için yeterli değildir (patlama ürünlerinde elementel karbon vardır).

4.4.1. Patlayıcıların patlayıcı ayrışma ürünlerinin bileşiminin hesaplanması

pozitif oksijen dengesi ile (I grubu patlayıcılar)

Patlama reaksiyonları için denklemler derlenirken, pozitif oksijen dengesine sahip patlayıcılar aşağıdaki hükümler tarafından yönlendirilir: karbon karbondioksite oksitlenir CO2, hidrojen su H2O'ya, azot ve fazla oksijen elemental biçimde salınır (N 2, O 2).

Örneğin.

1. Tek bir patlayıcının patlayıcı ayrışmasının bir reaksiyon denklemi yazın (patlama ürünlerinin bileşimini belirleyin).

Nitrogliserin: C3H5 (ONO 2) 3, M = 227.

Nitrogliserin için oksijen dengesinin değerini belirleriz:

KB > 0, reaksiyon denklemini yazıyoruz:

C 3 H 5 (ONO 2) 3 \u003d 3CO 2 + 2.5H 2 O + 0.25O 2 + 1.5N 2.

Ana reaksiyona ek olarak, ayrışma reaksiyonları devam eder:

2C02 2CO + 02;

02 + N2 2NO;

2H202H2+02;

H2O + COCO2 + H2.

Ancak KB \u003d 3.5 (sıfırdan çok daha fazla) olduğundan - reaksiyonlar CO2, H20, N2 oluşumuna doğru kaydırılır, bu nedenle patlayıcı ayrışma ürünlerindeki CO, H2 ve NO gazlarının oranı önemsizdir. ve ihmal edilebilirler.

2. Karışık patlayıcıların patlayıcı ayrışma reaksiyonu için bir denklem oluşturun: amonal, %80 amonyum nitrat NH4NO3 (M = 80), %15 TNT C 7 H 5 N 3 O 6 (M = 227) ve %5 alüminyum Al (am M = 27).

Oksijen dengesi ve karışık patlayıcılara α katsayısının hesaplanması şu şekilde yapılır: her birinin miktarı kimyasal elementler 1 kg karışımda bulunur ve mol olarak ifade edilir. Daha sonra, 1 kg karışık patlayıcı için, görünüşte tek bir patlayıcının kimyasal formülüne benzer bir koşullu kimyasal formül oluştururlar ve daha sonra yukarıdaki örneğe benzer şekilde hesaplama yapılır.

Karışık patlayıcı alüminyum içeriyorsa, CB ve α değerlerini belirlemek için denklemler aşağıdaki forma sahip olur:

,

,

burada e, koşullu formüldeki alüminyum atomlarının sayısıdır.

Çözüm.

1. 1 kg amonelin element bileşimini hesaplıyoruz ve koşullu kimyasal formülünü yazıyoruz.

%.

2. Amonyağın ayrışması için reaksiyon denklemini yazın:

C 4.6 H 43.3 N 20 O 34 Al 1.85 \u003d 4.6CO 2 + 21.65H 2 O + 0.925Al 2 O 3 + 10N 2 + 0.2O 2.

4.4.2. Patlayıcıların patlayıcı ayrışma ürünlerinin bileşiminin hesaplanması

negatif oksijen dengesi ile (II grup BB)

Daha önce belirtildiği gibi, ikinci gruptaki patlayıcıların patlayıcı ayrışma reaksiyonları için denklemler derlenirken, aşağıdaki özellikler dikkate alınmalıdır: hidrojen H2O'ya oksitlenir, karbon CO'ya oksitlenir, kalan oksijen bir kısmını oksitler. CO'dan CO2'ye ve nitrojen, N2 şeklinde salınır.

Örnek: Pentaeritritol tetranitrat (PETN) C (CH 2 ONO 2) 4 Mthena \u003d 316'nın patlayıcı ayrışmasının reaksiyonu için bir denklem yapın. Oksijen dengesi -% 10.1'e eşittir.

İtibaren kimyasal formül tan hidrojen ve karbonun tamamen oksidasyonuna kadar oksijenin yeterli olmadığı görülebilir (8 hidrojen için, H 2 O = 4H 2 O'ya dönüşmek için 4 atom oksijen gerekir) (5 için. Karbon, 10 atom CO 2 \u003d 5CO 2)'ye dönüşmek için oksijene ihtiyaç vardır 2) toplam 4 + 10 \u003d 14 de. oksijen ve sadece 12 atom var.

1. Isıtma elemanının ayrışması için reaksiyon denklemini oluşturuyoruz:

C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d 5CO + 4H 2 O + 1.5O 2 + 2N 2 \u003d 4H 2 O + 2CO + 3CO 2 + 2N 2.

CO ve CO2 katsayılarının değerini belirlemek için:

5CO + 1.5O 2 \u003d xCO + yCO 2,

x + y \u003d n - karbon atomlarının toplamı,

x + 2y \u003d m - oksijen atomlarının toplamı,

X + y \u003d 5 x \u003d 5 - y

x + 2y = 8 veya x = 8 - 2y

veya 5 - y \u003d 8 - 2y; y \u003d 8 - 5 \u003d 3; x \u003d 5 - 3 \u003d 2.

O. CO x = 2'deki katsayı; CO 2 y \u003d 3'te, yani.

5CO + 1.5 O2 \u003d 2CO + 3CO 2.

İkincil reaksiyonlar (ayrışmalar):

Su buharı: H2O + COCO2 + H2;

2H202H2+02;

Ayrışma: 2C02 2CO + 02;

2. Hatayı tahmin etmek için, ikincil reaksiyonların en önemlisini - su buharının reaksiyonunu (H 2 O + CO CO 2 + H 2) dikkate alarak, patlayıcı ayrışma reaksiyonunun ürünlerinin bileşimini hesaplıyoruz.

PETN'nin patlayıcı bozunması için reaksiyon denklemi şu şekilde temsil edilebilir:

C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d uH 2 O + xCO + yCO 2 + zH 2 + 2N 2.

Isıtma elemanının patlayıcı dökülme sıcaklığı yaklaşık 4000 0 K'dir.

Buna göre, su buharının denge sabiti:

.

Denklem sistemini yazıp çözüyoruz:

,

x + y = 5 (yukarıya bakın) karbon atomlarının sayısıdır;

2z + 2у = 8, hidrojen atomlarının sayısıdır;

x + 2y + u = 12 oksijen atomlarının sayısıdır.

Denklem sisteminin dönüşümü, ikinci dereceden bir denklem elde etmeye indirgenir:

7,15y 2 - 12,45y - 35 = 0.

(ay 2 + wy + c = 0 türünde bir denklem).

Çözümü şuna benziyor:

,

,

y = 3.248, sonra x = 1.752; z = 0.242; u = 3.758.

Böylece, reaksiyon denklemi şu şekli alır:

C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d 1.752CO + 3.248CO 2 + 3.758H20 + 0.242H 2 + 2N 2.

Ortaya çıkan denklemden, patlayıcı bozunma ürünlerinin bileşimini ve miktarını yaklaşık bir yöntemle belirleme hatasının önemsiz olduğu görülebilir.

4.4.3. Patlayıcıların patlayıcı ayrışma reaksiyonları için denklemlerin hazırlanması

negatif CB ile (grup III)

Üçüncü grup patlayıcılar için patlayıcı ayrışma reaksiyonunun denklemlerini yazarken, aşağıdaki sıraya uymak gerekir:

1. KB'sini patlayıcıların kimyasal formülü ile belirleyin;

2. hidrojeni H20'ye oksitlemek;

3. karbonu oksijen kalıntılarıyla CO'ya oksitleyin;

4. reaksiyon ürünlerinin geri kalanını, özellikle C, N, vb. yazın;

5. Oranları kontrol edin.

Örnek : Trinitrotoluen (trotil, tol) C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3'ün patlayıcı bozunması için bir denklem yazın.

Molar kütle M = 227; KB = -74.0%.

Çözüm: Kimyasal formülden, oksijenin karbon ve hidrojenin oksidasyonu için yeterli olmadığını görüyoruz: hidrojenin tam oksidasyonu için 2,5 oksijen atomu, karbonun eksik oksidasyonu için 7 atom (mevcut 6 atoma kıyasla sadece 9.5) gereklidir. ). Bu durumda, TNT'nin ayrışması için reaksiyon denklemi şu şekildedir:

C 6 H2 (NO 2) 3 CH3 \u003d 2.5H20 + 3.5CO + 3.5 C + 1.5N 2.

ikincil reaksiyonlar:

H20 + COC02 + H2;

Sonokimya, kimyasal reaksiyonlar ve işlemlerde ultrason uygulamasıdır. Sıvılarda ses-kimyasal etkilere neden olan mekanizma akustik kavitasyon olgusudur.

Hielscher'in ultrasonik laboratuvarı ve endüstriyel cihazları, çok çeşitli sonik-kimyasal işlemlerde kullanılmaktadır.

Ses kimyasal reaksiyonlar

Kimyasal reaksiyonlarda ve işlemlerde aşağıdaki sonokimyasal etkiler gözlemlenebilir:

  • Reaksiyon hızının arttırılması
  • Reaksiyon veriminin arttırılması
  • Enerjinin daha verimli kullanımı
  • Bir reaksiyondan diğerine geçiş için sağlam kimyasal yöntemler
  • Arayüz transfer katalizörünün iyileştirilmesi
  • Faz transfer katalizörünün hariç tutulması
  • Ham veya teknik reaktiflerin kullanımı
  • Metallerin ve katıların aktivasyonu
  • Reaktiflerin veya katalizörlerin reaktivitesini arttırma ()
  • Parçacık Sentezinin İyileştirilmesi
  • Nanopartiküllerin kaplanması

Sıvılarda ultrasonik kavitasyon

Kavitasyon, "bir sıvı içinde kabarcıkların oluşumu, büyümesi ve patlayıcı imhası" anlamına gelir. Kavitasyon patlaması, yoğun yerel ısıtma (~5000 K), yüksek basınç (~1000 atm.) ve muazzam ısıtma/soğutma hızları (>109 K/s) ve sıvı jet akışları (~400 km/s) üretir"

Kavitasyon kabarcıkları vakum kabarcıklarıdır. Vakum, bir tarafta hızla hareket eden bir yüzey ve diğer tarafta inert bir sıvı tarafından oluşturulur. Ortaya çıkan basınç farkı, sıvıdaki kohezyon kuvvetlerinin de üstesinden gelmeye hizmet eder. Kavitasyon çeşitli şekillerde elde edilebilir, örneğin Venturi nozulları, nozullar yüksek basınç, yüksek hızlı dönüş veya ultrasonik sensörler. Tüm bu sistemlerde gelen enerji sürtünme, türbülans, dalga ve kavitasyona dönüştürülür. Gelen enerjinin kavitasyona dönüştürülen kısmı, sıvıda kavitasyon oluşturan ekipmanın hareketini karakterize eden birkaç faktöre bağlıdır.

Hızlanmanın yoğunluğu, kavitasyona enerji dönüşümünün verimliliğini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Daha yüksek hızlanma, daha büyük bir basınç düşüşü yaratır, bu da sıvı içinde yayılan dalgalar yerine vakum kabarcıkları oluşturma şansını artırır. Böylece, ivme ne kadar büyük olursa, kavitasyona dönüştürülen enerji oranı da o kadar büyük olur. Ultrasonik sensörler durumunda, hızlanma yoğunluğu, salınımların genliği ile karakterize edilir. Daha yüksek genlikler, daha verimli kavitasyon üretimi ile sonuçlanır. Hielscher Ultrasonics'in endüstriyel cihazları 115 µm'ye kadar genlikler üretebilir. Bu yüksek genlikler, 100 W/cm³'e kadar yüksek enerji yoğunluklarına izin veren yüksek bir güç aktarım oranına izin verir.

Yoğunluğa ek olarak, akışkan türbülans, sürtünme ve dalga oluşumu açısından minimum kayıplar yaratacak şekilde hızlandırılmalıdır. Bunun için en iyi yol, tek yönlü bir hareket yönü olacaktır. Ultrason, aşağıdaki eylemleri sayesinde kullanılır:

  • metal tuzlarının indirgenmesiyle aktifleştirilmiş metallerin hazırlanması
  • sonikasyon ile aktif metallerin üretimi
  • Örneğin katalizör olarak kullanım için metal oksitlerin (Fe, Cr, Mn, Co) çökeltilmesiyle parçacıkların sonik-kimyasal sentezi
  • yüzeylere metallerin veya metal halojenürlerin emprenye edilmesi
  • aktif metallerin çözeltilerinin hazırlanması
  • organik maddelerin lokal oluşumu yoluyla metalleri içeren reaksiyonlar
  • metalik olmayan katıları içeren reaksiyonlar
  • metallerin, alaşımların, zeolitlerin ve diğer katıların kristalleşmesi ve çökelmesi
  • parçacıklar arasındaki yüksek hızlı çarpışmaların bir sonucu olarak yüzey morfolojisinde ve parçacık boyutunda değişiklik
    • yüksek yüzey alanlı geçiş metalleri, alaşımlar, karbürler, oksitler ve kolloidler dahil amorf nano yapılı malzemelerin oluşumu
    • kristal büyütme
    • pasifleştirici oksit kaplamaların tesviye edilmesi ve çıkarılması
    • küçük parçacıkların mikromanipülasyonu (fraksiyonlanması)
  • kolloidlerin hazırlanması (Ag, Au, Q-boyutlu CdS)
  • inorganik bir tabaka ile katılara konuk moleküllerin dahil edilmesi
  • polimerlerin sonokimyası
    • polimerlerin bozunması ve modifikasyonu
    • polimer sentezi
  • sudaki organik kirleticilerin sonolizi

Ses-kimyasal ekipman

Bahsedilen sonik-kimyasal süreçlerin çoğu, doğrudan akışlı çalışmaya uyarlanabilir. İhtiyaçlarınız için sağlam kimyasal ekipman seçiminde size yardımcı olmaktan mutluluk duyacağız. Araştırma ve süreç testi için laboratuvar cihazlarımızı veya cihazımızı kullanmanızı öneririz.

Kimyasal reaksiyonlar hayatımızın bir parçasıdır. Gündelik Yaşam. Mutfakta yemek yapmak, araba kullanmak, bu tepkiler yaygın. Bu liste, çoğumuzun hiç görmediği en şaşırtıcı ve sıra dışı tepkileri içerir.



10. Klor gazında sodyum ve su



Sodyum oldukça yanıcı bir elementtir. Bu videoda, bir klor gazı şişesine sodyuma eklenen bir damla su görüyoruz. Sarı- sodyumun işi. Sodyum ve kloru birleştirirsek, sodyum klorür, yani sıradan sofra tuzu elde ederiz.

9. Magnezyum ve kuru buzun reaksiyonu



Magnezyum son derece yanıcıdır ve çok parlak yanar. Bu deneyde, magnezyumun bir kuru buz - donmuş karbondioksit kabuğunda nasıl tutuştuğunu görüyorsunuz. Magnezyum karbondioksit ve azotta yanabilir. Erken fotoğrafçılıkta flaş olarak kullanılan parlak ışık nedeniyle, bugün hala deniz roketlerinde ve havai fişeklerde kullanılmaktadır.

8. Berthollet tuzu ve tatlılarının reaksiyonu



Potasyum klorat, potasyum, klor ve oksijenden oluşan bir bileşiktir. Potasyum klorat erime noktasına kadar ısıtıldığında, bu noktada onunla temas eden herhangi bir nesne kloratın parçalanmasına neden olarak patlamaya neden olur. Bozulmadan sonra ortaya çıkan gaz oksijendir. Bu nedenle genellikle uçaklarda, uzay istasyonlarında ve denizaltılarda oksijen kaynağı olarak kullanılır. Mir istasyonu yangını da bu maddeyle ilişkilendirildi.

7. Meisner etkisi



Bir süperiletken geçiş sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa soğutulduğunda, diyamanyetik hale gelir: yani nesne, kendisine çekilmek yerine manyetik alan tarafından itilir.

6. Sodyum asetat ile aşırı doygunluk



Evet, evet, bu efsanevi sodyum asetat. Sanırım herkes çoktan duymuştur" sıvı buz". Eh, eklenecek başka bir şey yok)

5. Süper emici polimerler



Hidrojel olarak da bilinirler, çok fazla emebilirler. çok sayıda kendi kütlesine göre sıvı. Bu nedenle bebek bezi sektöründe olduğu gibi yeraltı kablolarının yapımı gibi suya ve diğer sıvılara karşı korumanın gerekli olduğu diğer alanlarda da kullanılmaktadırlar.

4. Yüzen kükürt heksaflorür



Kükürt heksaflorür, kokusu olmayan, renksiz, toksik olmayan ve yanıcı olmayan bir gazdır. Havadan 5 kat daha yoğun olduğu için kaplara dökülebilir ve içine daldırılan hafif cisimler suda yüzer gibi yüzer. Bu gazı kullanmanın bir başka komik, tamamen zararsız özelliği de sesi keskin bir şekilde düşürmesidir, yani etkisi helyum maruziyetinin tam tersidir. Etki burada görülebilir:



3. Süperakışkan helyum



Helyum -271 santigrat dereceye kadar soğutulduğunda lambda noktasına ulaşır. Bu aşamada (sıvı halde) helyum II olarak bilinir ve süperakışkandır. En ince kılcal damarlardan geçtiğinde viskozitesini ölçmek imkansızdır. Ek olarak, görünüşe göre yerçekiminin etkilerinden sıcak bir alan aramak için "sürünecek". İnanılmaz!

2. Termit ve sıvı nitrojen

Hayır, bu videoda termitlerin üzerine sıvı nitrojen dökmeyecekler.



Termit, termit reaksiyonu olarak bilinen bir alüminotermik reaksiyon üreten bir alüminyum tozu ve metal oksittir. Patlayıcı değildir, ancak sonuç olarak parlamalar çok tehlikeli olabilir. Yüksek sıcaklık. Bazı fünye türleri, termit reaksiyonu ile "başlar" ve yanma birkaç bin derecelik bir sıcaklıkta gerçekleşir. Aşağıdaki klipte, sıvı nitrojen ile termit reaksiyonunu "soğutma" girişimlerini görüyoruz.

1. Briggs-Rauscher reaksiyonu



Bu reaksiyon salınımlı kimyasal reaksiyon olarak bilinir. Wikipedia'ya göre: "Yeni hazırlanmış renksiz bir çözelti yavaşça kehribar rengine döner, sonra keskin bir şekilde koyu maviye döner, sonra yavaş yavaş tekrar renksizleşir; süreç bir daire içinde birkaç kez tekrarlanır, sonunda koyu mavi renkte durur ve sıvının kendisi güçlü kokar. iyot ". Bunun nedeni, ilk reaksiyon sırasında, sırayla ikinci bir reaksiyonu tetikleyen belirli maddelerin üretilmesi ve işlemin tükenene kadar tekrarlanmasıdır.

Daha ilginç:

TANIM

Kimyasal reaksiyon bileşimlerinde ve (veya) yapılarında bir değişiklik olan maddelerin dönüşümü olarak adlandırılır.

Çoğu zaman, kimyasal reaksiyonlar, ilk maddelerin (reaktiflerin) nihai maddelere (ürünlere) dönüşüm süreci olarak anlaşılır.

Kimyasal reaksiyonlar, başlangıç ​​malzemelerinin ve reaksiyon ürünlerinin formüllerini içeren kimyasal denklemler kullanılarak yazılır. Kütlenin korunumu yasasına göre, kimyasal denklemin sol ve sağ taraflarındaki her bir elementin atom sayısı aynıdır. Genellikle denklemin sol tarafına başlangıç ​​maddelerinin formülleri, sağ tarafına ise ürünlerin formülleri yazılır. Denklemin sol ve sağ kısımlarındaki her bir elementin atom sayısının eşitliği, maddelerin formüllerinin önüne tamsayı stokiyometrik katsayılar yerleştirilerek elde edilir.

Kimyasal denklemler, reaksiyonun özellikleri hakkında ek bilgiler içerebilir: eşittir işaretinin üstünde (veya "altında") karşılık gelen sembolle gösterilen sıcaklık, basınç, radyasyon vb.

Tüm kimyasal reaksiyonlar, belirli özelliklere sahip birkaç sınıfa ayrılabilir.

İlk ve ortaya çıkan maddelerin sayısına ve bileşimine göre kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması

Bu sınıflandırmaya göre, kimyasal reaksiyonlar kombinasyon, ayrışma, ikame, değişim reaksiyonlarına ayrılır.

Sonuç olarak bileşik reaksiyonlar iki veya daha fazla (karmaşık veya basit) maddeden yeni bir madde oluşur. AT Genel görünüm Böyle bir kimyasal reaksiyonun denklemi şöyle görünecektir:

Örneğin:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

2Mg + O2 \u003d 2MgO.

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

Kombinasyon reaksiyonları çoğu durumda ekzotermiktir, yani. ısı salınımı ile akış. Reaksiyona basit maddeler dahilse, bu tür reaksiyonlar çoğunlukla redokstur (ORD), yani. elementlerin oksidasyon durumlarında bir değişiklik ile meydana gelir. Bir bileşiğin karmaşık maddeler arasındaki reaksiyonunun OVR'ye atfedilip atfedilmeyeceğini kesin olarak söylemek imkansızdır.

Tek bir karmaşık maddeden birkaç başka yeni maddenin (karmaşık veya basit) oluştuğu reaksiyonlar olarak sınıflandırılır. ayrışma reaksiyonları. Genel olarak, bir kimyasal ayrışma reaksiyonunun denklemi şöyle görünecektir:

Örneğin:

CaCO 3 CaO + CO 2 (1)

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (2)

CuSO 4 × 5H 2 O \u003d CuSO 4 + 5H 2 O (3)

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H20 (4)

H 2 SiO 3 \u003d SiO 2 + H 2 O (5)

2SO 3 \u003d 2SO 2 + O 2 (6)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)

Çoğu bozunma reaksiyonu ısıtma ile devam eder (1,4,5). Elektrik akımı ile ayrışma mümkündür (2). Oksijen içeren asitlerin (1, 3, 4, 5, 7) kristal hidratlarının, asitlerinin, bazlarının ve tuzlarının ayrışması, elementlerin oksidasyon durumlarını değiştirmeden, yani. bu reaksiyonlar OVR için geçerli değildir. OVR ayrışma reaksiyonları, daha yüksek oksidasyon durumlarındaki elementler tarafından oluşturulan oksitlerin, asitlerin ve tuzların ayrışmasını içerir (6).

Ayrışma reaksiyonları da bulunur organik Kimya, ancak diğer isimler altında - çatlama (8), dehidrojenasyon (9):

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2 (9)

saat yer değiştirme reaksiyonları basit bir madde karmaşık bir maddeyle etkileşime girerek yeni bir basit ve yeni bir karmaşık madde oluşturur. Genel olarak, bir kimyasal ikame reaksiyonunun denklemi şöyle görünecektir:

Örneğin:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 (2)

2KBr + Cl2 \u003d 2KCl + Br2 (3)

2KSIO3 + l2 = 2KIO3 + Cl2 (4)

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2 (5)

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5 (6)

CH4 + Cl2 = CH3Cl + Hcl (7)

Yer değiştirme reaksiyonları çoğunlukla redoks reaksiyonlarıdır (1 - 4, 7). Oksidasyon durumlarında herhangi bir değişiklik olmayan bozunma reaksiyonlarının örnekleri azdır (5, 6).

değişim reaksiyonları Karmaşık maddeler arasında meydana gelen ve bileşen parçalarını değiştirdikleri reaksiyonlara denir. Genellikle bu terim, sulu çözeltideki iyonları içeren reaksiyonlar için kullanılır. Genel olarak, bir kimyasal değişim reaksiyonunun denklemi şöyle görünecektir:

AB + CD = AD + CB

Örneğin:

CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H20 (1)

NaOH + HCl \u003d NaCl + H20 (2)

NaHC03 + HCl \u003d NaCl + H20 + CO2 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)

Değişim reaksiyonları redoks değildir. Bu değişim reaksiyonlarının özel bir durumu, nötralizasyon reaksiyonlarıdır (asitlerin alkalilerle etkileşim reaksiyonları) (2). Değişim reaksiyonları, maddelerden en az birinin reaksiyon küresinden formda çıkarıldığı yönde ilerler. gaz halindeki madde(3), tortu (4, 5) veya düşük ayrışma bileşiği, çoğunlukla su (1, 2).

Oksidasyon durumlarındaki değişikliklere göre kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması

Reaktanları ve reaksiyon ürünlerini oluşturan elementlerin oksidasyon durumlarındaki değişime bağlı olarak, tüm kimyasal reaksiyonlar redoks (1, 2) ve oksidasyon durumunu değiştirmeden oluşanlar (3, 4) olarak ikiye ayrılır.

2Mg + CO2 \u003d 2MgO + C (1)

Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (indirgeyici)

C 4+ + 4e \u003d C 0 (oksitleyici ajan)

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

Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (indirgeyici)

N 5+ + 3e \u003d N 2+ (oksitleyici ajan)

AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 (3)

Ca(OH) 2 + H2SO4 = CaS04 ↓ + H2O (4)

Termal etki ile kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması

Reaksiyon sırasında ısının (enerjinin) serbest bırakılmasına veya emilmesine bağlı olarak, tüm kimyasal reaksiyonlar şartlı olarak sırasıyla ekzo - (1, 2) ve endotermik (3) olarak ayrılır. Reaksiyon sırasında açığa çıkan veya emilen ısı (enerji) miktarına reaksiyonun ısısı denir. Denklem, salınan veya emilen ısı miktarını gösteriyorsa, bu tür denklemlere termokimyasal denir.

N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 kJ (1)

2Mg + O2 \u003d 2MgO + 602,5 kJ (2)

N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90,4 kJ (3)

Reaksiyon yönüne göre kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması

Reaksiyonun yönüne göre, tersinir (ürünleri, elde edildikleri aynı koşullar altında, başlangıç ​​maddelerinin oluşumu ile reaksiyona girebilen kimyasal işlemler) ve geri döndürülemez (kimyasal işlemler, başlangıç ​​maddelerinin oluşumu ile birbirleriyle reaksiyona giremeyen ürünler).

Tersinir reaksiyonlar için, denklem genel olarak aşağıdaki gibi yazılır:

A + B ↔ AB

Örneğin:

CH 3 COOH + C 2 H 5OH ↔ H 3 COOS 2 H 5 + H 2 O

Tersinmez tepkimelere örnek olarak aşağıdaki tepkimeler verilebilir:

2KSIO 3 → 2KSl + ZO 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

Reaksiyonun tersinmezliğinin kanıtı, gaz halindeki bir maddenin, bir çökeltinin veya düşük oranda ayrışan bir bileşiğin, çoğunlukla suyun reaksiyon ürünleri olarak hizmet edebilir.

Katalizör varlığında kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması

Bu açıdan katalitik ve katalitik olmayan reaksiyonlar ayırt edilir.

Katalizör, kimyasal reaksiyonu hızlandıran bir maddedir. Katalizör içeren reaksiyonlara katalitik denir. Katalizör olmadan bazı reaksiyonlar genellikle imkansızdır:

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (MnO 2 katalizörü)

Çoğu zaman, reaksiyon ürünlerinden biri bu reaksiyonu hızlandıran bir katalizör görevi görür (otokatalitik reaksiyonlar):

MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, burada Me bir metaldir.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

İnanılmaz Gerçekler

Günlük hayatımızdaki moleküler malzeme o kadar öngörülebilir ki, temel elementlere ne kadar şaşırtıcı şeyler olabileceğini çoğu zaman unutuyoruz.

Vücudumuzun içinde bile birçok şaşırtıcı kimyasal reaksiyon gerçekleşir.

İşte size bir kimya dersini hatırlatacak bazı büyüleyici ve etkileyici GIF şeklindeki kimyasal ve fiziksel reaksiyonlar.


kimyasal reaksiyonlar

1. "Firavun'un yılanı" - cıva tiyosiyanatın bozunması

Cıva tiyosiyanatın yanması, diğer üç bileşene ayrışmasına yol açar. kimyasallar. Bu üç kimyasal daha sonra üç maddeye ayrışır ve bu da devasa bir "yılan"ın yayılmasına yol açar.

2. Yanan maç

Kibrit başlığı kırmızı fosfor, kükürt ve Bertolet tuzu içerir. Fosfor tarafından üretilen ısı, Bertolet tuzunu ayrıştırır ve işlem sırasında oksijeni serbest bırakır. Oksijen, örneğin bir mum yakmak için kullandığımız kısa ömürlü bir alev üretmek için kükürtle birleşir.

3. Ateş + hidrojen

Hidrojen gazı havadan daha hafiftir ve bir alev veya kıvılcım ile tutuşabilir, bu da muhteşem bir patlamaya neden olabilir. Bu nedenle helyum artık balonları doldurmak için hidrojenden daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

4. Cıva + alüminyum

Cıva, alüminyumun koruyucu oksit tabakasına (pas) nüfuz ederek çok daha hızlı paslanmasına neden olur.

Kimyasal reaksiyon örnekleri

5. Yılan zehiri + kan

Bir petri kabındaki bir damla engerek zehiri, onun kıvrılarak kalın bir katı madde yığınına dönüşmesine neden olur. Zehirli bir yılan tarafından ısırıldığımızda vücudumuzda olan budur.

6. Demir + bakır sülfat çözeltisi

Demir, çözeltideki bakırın yerini alarak bakır sülfatı demir sülfata dönüştürür. Saf bakır demir üzerinde toplanır.

7. Gaz kabının ateşlenmesi

8. Kapalı bir şişede klor tableti + tıbbi alkol

Reaksiyon, basınçta bir artışa yol açar ve kabın yırtılmasıyla sona erer.

9. p-nitroanilinin polimerizasyonu

Bir gif'te, yarım çay kaşığı p-nitroanilin veya 4-nitroanilin'e birkaç damla konsantre sülfürik asit eklenir.

10. Hidrojen peroksitte kan

Kandaki katalaz adı verilen bir enzim, hidrojen peroksiti su ve oksijen gazına dönüştürerek oksijen kabarcıklarından oluşan bir köpük oluşturur.

kimyasal deneyler

11. Sıcak suda galyum

Ağırlıklı olarak elektronikte kullanılan galyumun erime noktası 29.4 santigrat derece yani elinizde eriyecek.

12. Beta kalaydan alfa modifikasyonuna yavaş geçiş

saat soğuk hava Kalayın beta allotropu (gümüş, metalik) kendiliğinden alfa allotropuna (gri, tozlu) dönüşür.

13. Sodyum poliakrilat + su

Bebek bezlerinde kullanılan aynı malzeme olan sodyum poliakrilat, nemi emmek için bir sünger görevi görür. Su ile karıştırıldığında, bileşik katı bir jele dönüşür ve su artık sıvı değildir ve dökülemez.

14. Radon 220 gazı sis odasına enjekte edilecek

V şeklindeki iz, radon parçalanıp polonyuma dönüştüğünde salınan iki alfa parçacığından (helyum-4 çekirdeği) kaynaklanmaktadır.

Ev kimyası deneyleri

15. Hidrojel topları ve renkli su

Bu durumda difüzyon gerçekleşir. Hidrojel, suyu çok iyi emen bir polimer granüldür.

16. Aseton + Strafor

Strafor, aseton içinde çözüldüğünde köpüğe hava salan ve büyük miktarda malzemeyi az miktarda sıvı içinde çözüyormuşsunuz gibi görünen strafordan yapılmıştır.

17. Kuru buz + bulaşık sabunu

Suya konulan kuru buz bir bulut oluştururken, sudaki bulaşık deterjanı karbondioksit ve su buharını kabarcık şeklinde tutar.

18. Süte gıda boyası ile eklenen bir damla deterjan

Süt çoğunlukla sudur, ancak aynı zamanda vitaminler, mineraller, proteinler ve çözelti içinde asılı duran küçük yağ damlacıkları da içerir.

Bulaşık deterjanı, proteinleri ve yağları çözeltide tutan kimyasal bağları gevşetir. Sabun molekülleri, çözelti eşit şekilde karışana kadar yağ moleküllerine bağlanmak için etrafta koşturmaya başladığında, yağ molekülleri karışır.

19. Fil Diş Macunu

Maya ve ılık su bir kaba boşaltılır. deterjan, hidrojen peroksit ve gıda boyası. Maya, hidrojen peroksitten oksijen salınımı için bir katalizör görevi görerek birçok kabarcık oluşturur. Sonuç olarak, köpük oluşumu ve ısı salınımı ile ekzotermik bir reaksiyon oluşur.

Kimyasal deneyler (video)

20. Ampul Tükenmişliği

Tungsten filaman koparak kısa devreye neden olur elektrik devresi, bu da ipliğin parlamasına neden olur.

21. Cam kavanozda ferrofluid

Bir ferroakışkan, bir manyetik alan varlığında yüksek oranda manyetize hale gelen bir sıvıdır. Sabit disklerde ve makine mühendisliğinde kullanılır.

Başka bir ferroakışkan.

22. İyot + alüminyum

İnce dağılmış alüminyumun oksidasyonu suda meydana gelir ve koyu mor buharlar oluşturur.

23. Rubidyum + su

Rubidyum, rubidyum hidroksit ve hidrojen gazı oluşturmak için su ile çok hızlı reaksiyona girer. Reaksiyon o kadar hızlıdır ki, bir cam kapta gerçekleştirilirse kırılabilir.