Kemične reakcije, ki potekajo s sproščanjem zvoka. Sonokemija
Plinasti metan je lažji od zraka, zato se pena, ki jo tvori, zlahka dvigne do stropa. No, svetlo zgorevanje glavne sestavine zemeljskega plina ne bi smelo nikogar presenetiti - enako lahko rečemo za kateri koli lahki ogljikovodik.
Vir: Znanost v GIF-ih
2. Reakcija oksidacije luminola in kalijevega heksacianoferata(III)
Tukaj je primer kemiluminiscence: med pretvorbo luminola je sij jasno viden s človeškim očesom. Rdeča krvna sol tukaj deluje kot katalizator - mimogrede, hemoglobin lahko igra enako vlogo, zaradi česar se opisana reakcija pogosto uporablja v kriminologiji za odkrivanje sledi krvi.
Vir: Znanstvena oddaja profesorja Nicolasa
3. Balon napolnjen z živim srebrom (reakcija ob udarcu ob tla)
Živo srebro je edina kovina, ki v normalnih pogojih ostane tekoča, kar omogoča, da jo vlijemo v balon. Živo srebro pa je tako težko, da ga bo že žoga, ki jo spustimo z majhne višine, raztrgala na koščke.
Vir: Že dolgo brez otrok
4. Razgradnja vodikovega peroksida katalizirana s kalijevim jodidom
V odsotnosti nečistoč je vodna raztopina vodikovega peroksida precej stabilna, a takoj ko ji dodamo kalijev jodid, se bo razgradnja teh molekul takoj začela. Spremlja ga sproščanje molekularnega kisika, ki odlično prispeva k nastanku različnih pen.
Vir: fishki.net
5. Železo + bakrov sulfat
Ena prvih reakcij, ki so jih preučevali pri tečaju ruske kemije: zaradi substitucije se bolj aktivna kovina (železo) raztopi in preide v raztopino, manj aktivna kovina (baker) pa se obori v obliki barvnih kosmičev. Kot morda ugibate, je animacija časovno močno pospešena.
Vir: Trinixy
6. Vodikov peroksid in kalijev jodid
Drug primer reakcije razgradnje vodikovega peroksida (tudi peroksida) v prisotnosti katalizatorja. Bodite pozorni na steklenico detergenta, ki stoji na mizi: ona je tista, ki pomaga prikazati milo, ki pada na mizo.
Vir: Trinixy
7. Zgorevanje litija
Litij je ena izmed alkalijskih kovin, upravičeno velja za najbolj aktivno med vsemi drugimi kovinami. Ne gori tako intenzivno kot sorodnika natrij in kalij, vendar je zlahka videti, da je ta proces še vedno zelo hiter.
Vir: Trinixy
8. Dehidracija sladkorja v žveplovi kislini
Zelo preprosta in zelo učinkovita reakcija: žveplova kislina odvzame vodo molekulam saharoze in jih spremeni v atomski ogljik (preprosto v premog). Plinasta voda, ki se sprošča ob tem, speni premog, zaradi česar vidimo grozeč črn steber.
Vir: fishki.net
9. Kvarčno steklo
Za razliko od standardnega okenskega stekla je kremen bolj odporen na visoke temperature: na običajnem plinskem gorilniku ne bo "tekel". Zato so kremenčeve cevi spajkane na kisikove gorilnike, ki zagotavljajo višjo temperaturo plamena.
Vir: Global Research
10. Fluorescein
V vodni raztopini pod vplivom ultravijoličnega sevanja zeleno barvilo fluorescein oddaja svetlobo v vidnem območju - ta pojav imenujemo fluorescenca.
Vir: Thoisoi
11. Zadrga v cilindru
Reakcijo med ogljikovim sulfidom in dušikovim oksidom (I) ne spremlja le najsvetlejši beli blisk, ki spominja na kroglično strelo, temveč je značilen tudi smešen zvok, zaradi katerega je dobil priljubljeno ime - "lajajoči pes". včasih poskušajo to snov izdati za plemenito kovino.
Neverjetna dejstva
Molekularni material v našem vsakdanjem življenju je tako predvidljiv, da pogosto pozabimo, kakšne neverjetne stvari se lahko zgodijo osnovnim elementom.
Tudi v našem telesu se odvijajo številne neverjetne kemične reakcije.
Tukaj je nekaj fascinantnih in impresivnih kemijskih in fizikalnih reakcij v obliki GIF, ki vas bodo spomnile na tečaj kemije.
kemične reakcije
1. "Faraonova kača" - razpad živosrebrovega tiocianata
Sežiganje živosrebrovega tiocianata povzroči, da se razgradi na tri druge kemikalije. Te tri kemikalije se nato razgradijo v tri dodatne snovi, kar vodi do razmestitve ogromne "kače".
2. Goreča vžigalica
Glava vžigalice vsebuje rdeči fosfor, žveplo in Bertoletovo sol. Toplota, ki jo ustvari fosfor, razgradi Bertoletovo sol in pri tem sprosti kisik. Kisik se združi z žveplom, da nastane kratkotrajen plamen, ki ga na primer uporabimo za prižiganje sveče.
3. Ogenj + vodik
Vodikov plin je lažji od zraka in ga je mogoče vžgati s plamenom ali iskro, kar povzroči spektakularno eksplozijo. Zato se za polnjenje balonov zdaj bolj pogosto uporablja helij kot vodik.
4. Živo srebro + aluminij
Živo srebro prodre skozi zaščitno oksidno plast (rja) aluminija, zaradi česar ta veliko hitreje rjavi.
Primeri kemijskih reakcij
5. Kačji strup + kri
Ena kapljica gadjega strupa v petrijevki krvi povzroči, da se ta zvije v gosto kepo trdne snovi. To se zgodi v našem telesu, ko nas ugrizne kača strupenica.
6. Raztopina železovega + bakrovega sulfata
Železo nadomesti baker v raztopini in spremeni bakrov sulfat v železov sulfat. Čisti baker se zbira na železu.
7. Vžig plinske posode
8. Tableta klora + medicinski alkohol v zaprti steklenici
Reakcija vodi do povečanja tlaka in se konča z razpokom posode.
9. Polimerizacija p-nitroanilina
Na gifu dodamo nekaj kapljic koncentrirane žveplove kisline na pol čajne žličke p-nitroanilina ali 4-nitroanilina.
10. Kri v vodikovem peroksidu
Encim v krvi, imenovan katalaza, pretvori vodikov peroksid v vodo in kisik, pri čemer nastane pena iz kisikovih mehurčkov.
Kemijski poskusi
11. Galij v vroči vodi
Galij, ki se uporablja predvsem v elektroniki, ima tališče 29,4 stopinje Celzija, kar pomeni, da se bo stopil v vaših rokah.
12. Počasen prehod beta kositra v alfa modifikacijo
Pri nizkih temperaturah se beta alotrop kositra (srebrna, kovinska) spontano spremeni v alfa alotrop (siva, praškasta).
13. Natrijev poliakrilat + voda
Natrijev poliakrilat, isti material, ki se uporablja v otroških plenicah, deluje kot goba za vpijanje vlage. Pri mešanju z vodo se spojina spremeni v trden gel, voda pa ni več tekočina in je ni mogoče izliti.
14. Plin radon 220 bo vbrizgan v komoro za meglo
Sled v obliki črke V je posledica dveh delcev alfa (jedra helija-4), ki se sprostita, ko radon razpade na polonij in nato svinec.
Domači kemijski poskusi
15. Hidrogelne kroglice in pisana voda
V tem primeru pride do difuzije. Hidrogel je polimerna granula, ki zelo dobro absorbira vodo.
16. Aceton + stiropor
Stiropor je narejen iz stiropora, ki ob raztapljanju v acetonu v peno spusti zrak, zaradi česar je videti, kot da raztopite veliko količino materiala v majhni količini tekočine.
17. Suhi led + milo za posodo
Suhi led, položen v vodo, ustvari oblak, medtem ko detergent za pomivanje posode v vodi zadrži ogljikov dioksid in vodno paro v obliki mehurčkov.
18. Kapljico detergenta, dodanega mleku z jedilno barvo
Mleko je večinoma voda, vsebuje pa tudi vitamine, minerale, beljakovine in drobne kapljice maščobe, suspendirane v raztopini.
Detergent za pomivanje posode rahlja kemične vezi, ki zadržujejo beljakovine in maščobe v raztopini. Molekule maščobe se zmedejo, ko molekule mila začnejo hiteti naokoli, da bi se povezale z molekulami maščobe, dokler raztopina ni enakomerno premešana.
19. Slonova zobna pasta
V posodo z detergentom, vodikovim peroksidom in živilsko barvo vlijemo kvas in toplo vodo. Kvas služi kot katalizator za sproščanje kisika iz vodikovega peroksida, kar ustvarja veliko mehurčkov. Posledično nastane eksotermna reakcija s tvorbo pene in sproščanjem toplote.
Kemijski poskusi (video)
20. Pregorela žarnica
Volframova žarilna nitka se zlomi, kar povzroči električni kratek stik, ki povzroči, da žarilna nitka zasije.
21. Ferrofluid v steklenem kozarcu
Ferofluid je tekočina, ki postane močno magnetizirana v prisotnosti magnetnega polja. Uporablja se v trdih diskih in v strojništvu.
Še ena ferotekočina.
22. Jod + aluminij
V vodi pride do oksidacije fino razpršenega aluminija, pri čemer nastanejo temno vijolične pare.
23. Rubidij + voda
Rubidij zelo hitro reagira z vodo in tvori rubidijev hidroksid in vodikov plin. Reakcija je tako hitra, da bi lahko počila, če bi jo izvajali v stekleni posodi.
Končni rezultat reakcij eksplozivne transformacije je običajno izražen z enačbo, ki povezuje kemijsko formulo začetnega eksploziva ali njegovo sestavo (v primeru eksplozivne mešanice) s sestavo končnih produktov eksplozije.
Poznavanje enačbe kemijske transformacije med eksplozijo je bistveno iz dveh vidikov. Po eni strani lahko to enačbo uporabimo za izračun toplote in prostornine plinastih produktov eksplozije ter posledično temperature, tlaka in drugih parametrov eksplozije. Po drugi strani pa je sestava produktov eksplozije še posebej pomembna, ko gre za eksplozive, namenjene za razstreljevanje v podzemnih izkopavanjih (od tod tudi izračun prezračevanja rudnika, da količina ogljikovega monoksida in dušikovih oksidov ne preseže določene prostornine) .
Vendar pa se med eksplozijo kemijsko ravnovesje ne vzpostavi vedno. V tistih številnih primerih, ko izračun ne omogoča zanesljive vzpostavitve končnega ravnovesja eksplozivne transformacije, se obrnemo na eksperiment. Toda tudi eksperimentalno določanje sestave produktov v času eksplozije naleti na resne težave, saj lahko produkti eksplozije pri visokih temperaturah vsebujejo atome in proste radikale (aktivne delce), ki jih po ohlajanju ni mogoče zaznati.
Organski eksplozivi so praviloma sestavljeni iz ogljika, vodika, kisika in dušika. Zato lahko produkti eksplozije vsebujejo naslednje plinaste in trdne snovi: CO 2, H 2 O, N 2, CO, O 2, H 2, CH 4 in druge ogljikovodike: NH 3, C 2 N 2, HCN, NO, N 2 O, C. Če sestava eksploziva vključuje žveplo ali klor, lahko produkti eksplozije vsebujejo SO 2, H 2 S, HCl oziroma Cl 2. V primeru vsebnosti kovin v sestavi eksploziva, na primer aluminija ali nekaterih soli (na primer amonijev nitrat NH 4 NO 3, barijev nitrat Ba (NO 3) 2; klorati - barijev klorat Ba (ClO 3) 2, kalijev klorat KClO 3; perklorati - amonijev NClO 4 itd.) V sestavi produktov eksplozije so oksidi, na primer Al 2 O 3, karbonati, na primer barijev karbonat BaCO 3, kalijev karbonat K 2 CO 3 , bikarbonati (KHCO 3), cianidi (KCN), sulfati (BaSO 4, K 2 SO 4), sulfidi (NS, K 2 S), sulfiti (K 2 S 2 O 3), kloridi (AlC l 3 , BaCl 2 , KCl) in druge spojine.
Prisotnost in količina določenih produktov eksplozije sta v prvi vrsti odvisni od razmerja kisika v eksplozivni sestavi.
Kisikova bilanca označuje razmerje med vsebnostjo gorljivih elementov in kisika v eksplozivu.
Kisikova bilanca se običajno izračuna kot razlika med masno količino kisika v eksplozivu in količino kisika, ki je potrebna za popolno oksidacijo gorljivih elementov v njegovi sestavi. Izračun se izvede za 100 g eksploziva, v skladu s katerim je bilanca kisika izražena v odstotkih. Oskrba sestave s kisikom je označena s kisikovo bilanco (KB) ali kisikovim koeficientom a do, ki v relativnem smislu izraža presežek ali pomanjkanje kisika za popolno oksidacijo gorljivih elementov v višje okside, na primer CO 2 in H2O.
Če eksploziv vsebuje ravno toliko kisika, kot je potrebno za popolno oksidacijo njegovih sestavnih gorljivih elementov, potem je njegova kisikova bilanca enaka nič. Če je presežek - KB pozitiven, s pomanjkanjem kisika - KB je negativen. Bilanca eksplozivov glede na kisik ustreza CB - 0; a do = 1.
Če eksploziv vsebuje ogljik, vodik, dušik in kisik in je opisan z enačbo C a H b N c O d , potem lahko vrednosti kisikove bilance in kisikovega koeficienta določimo s formulami
(2)
kjer so a, b, c in d število atomov C, H, N in O v kemijski formuli eksploziva; 12, 1, 14, 16 so atomske mase ogljika, vodika, dušika in kisika, zaokrožene na najbližje celo število; imenovalec ulomka v enačbi (1) določa molekulsko maso eksploziva: M = 12a + b + 14c + 16d.
Z vidika varnosti proizvodnje in delovanja (skladiščenje, transport, uporaba) eksplozivov ima večina njihovih formulacij negativno kisikovo bilanco.
Glede na razmerje kisika delimo vse eksplozive v naslednje tri skupine:
I. Eksplozivi s pozitivno kisikovo bilanco: ogljik oksidira v CO 2, vodik v H 2 O, dušik in presežek kisika se sprostita v elementarni obliki.
II. Eksplozivi z negativno kisikovo bilanco, ko kisika ni dovolj za popolno oksidacijo komponent v višje okside in ogljik delno oksidira v CO (vsa eksploziva pa preidejo v pline).
III. Eksploziv z negativno bilanco kisika, vendar kisika ni dovolj za pretvorbo vseh gorljivih sestavin v pline (v produktih eksplozije je elementarni ogljik).
4.4.1. Izračun sestave produktov eksplozivnega razkroja eksplozivov
s pozitivno kisikovo bilanco (I. skupina eksplozivov)
Pri sestavljanju enačb za eksplozijske reakcije se eksplozivi s pozitivno bilanco kisika ravnajo po naslednjih določbah: ogljik se oksidira v ogljikov dioksid CO 2, vodik v vodo H 2 O, dušik in presežek kisika se sprostita v elementarni obliki (N 2, O 2).
Na primer.
1. Napišite reakcijsko enačbo (določite sestavo produktov eksplozije) eksplozivnega razpada posameznega razstreliva.
Nitroglicerin: C 3 H 5 (ONO 2) 3, M = 227.
Določimo vrednost ravnovesja kisika za nitroglicerin:
KB > 0, zapišemo reakcijsko enačbo:
C 3 H 5 (ONO 2) 3 \u003d 3CO 2 + 2,5 H 2 O + 0,25 O 2 + 1,5 N 2.
Poleg glavne reakcije potekajo disociacijske reakcije:
2CO 2 2CO + O 2;
O 2 + N 2 2NO;
2H 2 O 2H 2 + O 2;
H 2 O + CO CO 2 + H 2.
Ker pa je KB \u003d 3,5 (veliko več kot nič), se reakcije premaknejo v smeri tvorbe CO 2, H 2 O, N 2, zato je delež plinov CO, H 2 in NO v eksplozivnih produktih razgradnje nepomemben. in jih je mogoče zanemariti.
2. Sestavite enačbo za reakcijo eksplozivnega razpada mešanih eksplozivov: amonala, sestavljenega iz 80% amonijevega nitrata NH 4 NO 3 (M = 80), 15% TNT C 7 H 5 N 3 O 6 (M = 227) in 5% aluminij Al (a.m. M = 27).
Izračun ravnovesja kisika in koeficienta α za mešane eksplozive se izvede na naslednji način: količina vsakega od kemičnih elementov, ki jih vsebuje 1 kg mešanice, se izračuna in izrazi v molih. Nato sestavijo pogojno kemijsko formulo za 1 kg mešanega eksploziva, ki je po videzu podobna kemijski formuli posameznega eksploziva, nato pa izračun izvedejo podobno kot v zgornjem primeru.
Če mešani eksploziv vsebuje aluminij, imajo enačbe za določanje vrednosti CB in α naslednjo obliko:
,
,
kjer je e število atomov aluminija v pogojni formuli.
rešitev.
1. Izračunamo elementarno sestavo 1 kg amonala in zapišemo njegovo pogojno kemijsko formulo
%.
2. Zapišite reakcijsko enačbo razgradnje amonala:
C 4,6 H 43,3 N 20 O 34 Al 1,85 \u003d 4,6 CO 2 + 21,65 H 2 O + 0,925 Al 2 O 3 + 10N 2 + 0,2 O 2.
4.4.2. Izračun sestave produktov eksplozivnega razkroja eksplozivov
z negativnim ravnovesjem kisika (II skupina BB)
Kot smo že omenili, je treba pri sestavljanju enačb za reakcije eksplozivnega razkroja eksplozivov druge skupine upoštevati naslednje značilnosti: vodik se oksidira v H 2 O, ogljik oksidira v CO, preostali kisik oksidira del CO v CO 2 in dušik se sprosti v obliki N 2.
primer: Naredite enačbo za reakcijo eksplozivne razgradnje pentaeritritol tetranitrata (PETN) C (CH 2 ONO 2) 4 Mthena \u003d 316. Ravnotežje kisika je enako -10,1%.
Iz kemijske formule grelnega elementa je razvidno, da kisika ni dovolj, dokler vodik in ogljik popolnoma ne oksidirata (za 8 vodikov so potrebni 4 atomi kisika, da se spremenijo v H 2 O \u003d 4H 2 O) (za 5 ogljika atomov, je potrebnih 10 atomov kisika za pretvorbo CO 2 \u003d 5CO 2) skupaj 4 + 10 \u003d 14 at. kisik in je samo 12 atomov.
1. Sestavimo reakcijsko enačbo za razgradnjo grelnega elementa:
C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d 5CO + 4H 2 O + 1,5 O 2 + 2N 2 \u003d 4H 2 O + 2CO + 3CO 2 + 2N 2.
Za določitev vrednosti koeficientov CO in CO 2:
5CO + 1,5O 2 \u003d xCO + yCO 2,
x + y \u003d n - vsota ogljikovih atomov,
x + 2y \u003d m - vsota atomov kisika,
X + y \u003d 5 x \u003d 5 - y
x + 2y = 8 ali x = 8 - 2y
ali 5 - y \u003d 8 - 2y; y \u003d 8 - 5 \u003d 3; x \u003d 5 - 3 \u003d 2.
to. koeficient pri CO x = 2; pri CO 2 y \u003d 3, tj.
5CO + 1,5 O 2 \u003d 2CO + 3CO 2.
Sekundarne reakcije (disociacije):
Vodna para: H 2 O + CO CO 2 + H 2;
2H 2 O 2H 2 + O 2;
Disociacija: 2CO 2 2CO + O 2;
2. Za oceno napake izračunamo sestavo produktov reakcije eksplozivne razgradnje, pri čemer upoštevamo najpomembnejšo sekundarno reakcijo - reakcijo vodne pare (H 2 O + CO CO 2 + H 2).
Reakcijsko enačbo za eksplozivno razgradnjo PETN lahko predstavimo kot:
C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d uH 2 O + xCO + yCO 2 + zH 2 + 2N 2.
Temperatura eksplozivnega razlitja grelnega elementa je približno 4000 0 K.
V skladu s tem je konstanta ravnotežja vodne pare:
.
Zapišemo in rešimo sistem enačb:
,
x + y = 5 (glej zgoraj) je število ogljikovih atomov;
2z + 2у = 8 je število vodikovih atomov;
x + 2y + u = 12 je število atomov kisika.
Transformacija sistema enačb se zmanjša na pridobitev kvadratne enačbe:
7,15 y 2 - 12,45 y - 35 = 0.
(Enačba tipa ay 2 + wy + c = 0).
Njegova rešitev je videti takole:
,
,
y = 3,248, potem x = 1,752; z = 0,242; u = 3,758.
Tako ima reakcijska enačba obliko:
C (CH 2 ONO 2) 4 \u003d 1,752 CO + 3,248 CO 2 + 3,758 H 2 O + 0,242 H 2 + 2N 2.
Iz dobljene enačbe je razvidno, da je napaka pri določanju sestave in količine eksplozivnih razpadnih produktov s približno metodo nepomembna.
4.4.3. Sestavljanje enačb za reakcije eksplozivnega razkroja eksplozivov
z negativnim CB (skupina III)
Pri pisanju enačb za reakcijo razgradnje eksploziva za tretjo skupino eksplozivov je treba upoštevati naslednje zaporedje:
1. določi njegovo KB s kemijsko formulo eksploziva;
2. oksidirajo vodik v H 2 O;
3. oksidirajo ogljik s kisikovimi ostanki v CO;
4. napiši preostale reakcijske produkte, zlasti C, N itd.;
5. Preverite kvote.
Primer : Napišite enačbo za eksplozivni razpad trinitrotoluena (trotil, tol) C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 .
Molska masa M = 227; KB = -74,0 %.
rešitev: Iz kemijske formule vidimo, da kisika ni dovolj za oksidacijo ogljika in vodika: za popolno oksidacijo vodika potrebujemo 2,5 atoma kisika, za nepopolno oksidacijo ogljika - 7 atomov (le 9,5 v primerjavi z obstoječimi 6 atomi) . V tem primeru ima reakcijska enačba za razgradnjo TNT obliko:
C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 \u003d 2,5 H 2 O + 3,5 CO + 3,5 C + 1,5 N 2.
sekundarne reakcije:
H2O + CO CO2 + H2;
Zvočna kemija
Zvočna kemija (sonokemija)- veja kemije, ki preučuje interakcijo močnih zvočnih valov in posledične kemične in fizikalno-kemijske učinke. Sonokemija raziskuje kinetiko in mehanizem sonokemijskih reakcij, ki se pojavljajo v volumnu zvočnega polja. Področje zvočne kemije vključuje tudi nekatere fizikalne in kemijske procese v zvočnem polju: sonoluminiscenco, disperzijo snovi pod vplivom zvoka, emulgiranje in druge koloidne kemijske procese.
Sonokemija se osredotoča na preučevanje kemijskih reakcij, ki nastanejo pod vplivom akustičnih vibracij – sonokemičnih reakcij.
Zvočno-kemijske procese praviloma proučujemo v ultrazvočnem območju (od 20 kHz do nekaj MHz). Zvočne vibracije v kiloherčnem in infrazvočnem območju se preučujejo veliko manj pogosto.
Zvočna kemija raziskuje procese kavitacije.
Zgodovina zvočne kemije
Prvič sta vpliv zvočnih valov na potek kemičnih procesov leta 1927 odkrila Richard in Loomis, ki sta odkrila, da pod delovanjem ultrazvoka kalijev jodid razpade v vodni raztopini s sproščanjem joda. Kasneje so odkrili naslednje zvočno-kemijske reakcije:
- disproporcioniranje dušika v vodi v amonijak in dušikovo kislino
- razgradnjo makromolekul škroba in želatine na manjše molekule
- verižna stereoizomerizacija maleinske kisline v fumarno kislino
- nastanek radikalov pri interakciji vode in ogljikovega tetraklorida
- dimerizacija in oligomerizacija organosilicijevih in organokositrnih spojin
Klasifikacija zvočno-kemijskih reakcij
Glede na mehanizem primarnih in sekundarnih elementarnih procesov lahko zvočno-kemijske reakcije razdelimo v naslednje razrede:
- Redoks reakcije v vodi, ki potekajo v tekoči fazi med raztopljenimi snovmi in produkti ultrazvočne cepitve molekul vode, ki nastanejo v kavitacijskem mehurčku in preidejo v raztopino (mehanizem delovanja ultrazvoka je posreden in je v mnogih pogledih podoben radiolizi vodnih sistemov).
- Reakcije znotraj mehurčka med raztopljenimi plini in snovmi z visokim parnim tlakom (na primer sinteza dušikovih oksidov, kadar so izpostavljeni ultrazvoku na vodi, v kateri je raztopljen zrak). Mehanizem teh reakcij je v veliki meri podoben radiolizi v plinski fazi.
- Verižne reakcije v raztopini, ki jih ne sprožijo radikalni produkti cepitve vode, temveč cepitev druge snovi v kavitacijskem mehurčku (na primer reakcija izomerizacije maleinske kisline v fumarno kislino, ki jo sprožijo brom ali alkil bromidi).
- Reakcije, ki vključujejo makromolekule (na primer uničenje polimernih molekul in polimerizacija, ki jo sproži).
- Ultrazvočni sprožilec eksplozije v tekočih ali trdnih eksplozivih (na primer jodov nitrid, tetranitrometan, trinitrotoluen).
- Zvočno-kemijske reakcije v nevodnih sistemih. Nekatere od teh reakcij so piroliza in oksidacija nasičenih ogljikovodikov, oksidacija alifatskih aldehidov in alkoholov, cepitev in dimerizacija alkil halogenidov, reakcije halogenskih derivatov s kovinami (Wurtzova reakcija), alkilacija aromatskih spojin, proizvodnja tioamidov in tiokarbamatov, sinteza organokovinske spojine, Ullmannova reakcija, cikloadicijske reakcije, reakcije izmenjave halogenov, proizvodnja in reakcije perfluoroalkilnih spojin, sinteze karbenov, sinteze nitrilov itd.
Zvočne kemijske metode
Za preučevanje zvočno-kemijskih reakcij se uporabljajo naslednje metode:
- Inverzni piezoelektrični učinek in magnetostrikcijski učinek za generiranje visokofrekvenčnih zvočnih vibracij v tekočini
- Analitična kemija za preučevanje produktov sonokemijskih reakcij
Literatura
- Margulis M.A. Osnove zvočne kemije. Kemijske reakcije v akustičnih poljih. - M .: Višja šola, 1984. - 272 str. - 300 izvodov.
Fundacija Wikimedia. 2010.
Oglejte si, kaj je "Zvočna kemija" v drugih slovarjih:
Obstoj., število sinonimov: 2 sonokemija (3) kemija (43) Slovar sinonimov ASIS. V.N. Trishin. 2013 ... Slovar sinonimov
- "Uvod v pravo fizikalno kemijo". Rokopis M. V. Lomonosova. 1752 Fizikalno kemijski oddelek kemije ... Wikipedia
Ta izraz ima druge pomene, glejte Kemija (pomeni). Kemija (iz arabščine کيمياء, ki domnevno izvira iz egipčanske besede km.t (črn), od koder ime Egipta, črna prst in svinec »črna ... ... Wikipedia
OPREDELITEV
Kemijska reakcija imenujemo pretvorba snovi, pri kateri pride do spremembe njihove sestave in (ali) strukture.
Najpogosteje kemijske reakcije razumemo kot proces pretvorbe začetnih snovi (reagentov) v končne snovi (produkte).
Kemijske reakcije so zapisane s pomočjo kemijskih enačb, ki vsebujejo formule izhodnih snovi in reakcijskih produktov. V skladu z zakonom o ohranitvi mase je število atomov vsakega elementa na levi in desni strani kemijske enačbe enako. Običajno so na levi strani enačbe zapisane formule izhodnih snovi, na desni pa formule produktov. Enakost števila atomov posameznega elementa v levem in desnem delu enačbe dosežemo tako, da pred formulami snovi postavimo cele stehiometrične koeficiente.
Kemijske enačbe lahko vsebujejo dodatne informacije o značilnostih reakcije: temperatura, tlak, sevanje itd., kar je označeno z ustreznim simbolom nad (ali "pod") znakom enačaja.
Vse kemijske reakcije lahko združimo v več razredov, ki imajo določene značilnosti.
Razvrstitev kemijskih reakcij glede na število in sestavo začetnih in nastalih snovi
Po tej klasifikaciji so kemijske reakcije razdeljene na reakcije združevanja, razgradnje, substitucije, izmenjave.
Kot rezultat reakcije spojin iz dveh ali več (kompleksnih ali enostavnih) snovi nastane ena nova snov. Na splošno bo enačba za takšno kemično reakcijo videti takole:
Na primer:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
2Mg + O 2 \u003d 2MgO.
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3
Kombinacijske reakcije so v večini primerov eksotermne, tj. pretok s sproščanjem toplote. Če so v reakciji udeležene enostavne snovi, so takšne reakcije najpogosteje redoks (ORD), tj. nastanejo s spremembo oksidacijskih stanj elementov. Nemogoče je nedvoumno reči, ali lahko reakcijo spojine med kompleksnimi snovmi pripišemo OVR.
Reakcije, pri katerih iz ene kompleksne snovi nastane več drugih novih snovi (kompleksnih ali enostavnih), uvrščamo med reakcije razgradnje. Na splošno bo enačba za reakcijo kemične razgradnje videti takole:
Na primer:
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 + H 2 O (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)
Večina reakcij razgradnje poteka s segrevanjem (1,4,5). Možna je razgradnja z električnim tokom (2). Razgradnja kristaliničnih hidratov, kislin, baz in soli kislin, ki vsebujejo kisik (1, 3, 4, 5, 7), poteka brez spreminjanja oksidacijskih stanj elementov, tj. te reakcije ne veljajo za OVR. Reakcije razgradnje OVR vključujejo razgradnjo oksidov, kislin in soli, ki jih tvorijo elementi v višjih oksidacijskih stopnjah (6).
Reakcije razgradnje najdemo tudi v organski kemiji, vendar pod drugimi imeni - krekiranje (8), dehidrogenacija (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)
pri substitucijske reakcije enostavna snov medsebojno deluje s kompleksno in tvorita novo preprosto in novo kompleksno snov. Na splošno bo enačba za kemično substitucijsko reakcijo videti takole:
Na primer:
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3 (1)
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)
2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2 (3)
2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2 (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)
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl (7)
Substitucijske reakcije so večinoma redoks reakcije (1 - 4, 7). Primerov reakcij razgradnje, pri katerih ni sprememb v oksidacijskih stopnjah, je malo (5, 6).
Reakcije izmenjave imenujemo reakcije, ki nastanejo med kompleksnimi snovmi, pri katerih izmenjujejo svoje sestavne dele. Običajno se ta izraz uporablja za reakcije, ki vključujejo ione v vodni raztopini. Na splošno bo enačba za reakcijo kemične izmenjave videti takole:
AB + CD = AD + CB
Na primer:
CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O (2)
NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 (3)
AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)
CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)
Reakcije izmenjave niso redoks. Poseben primer teh reakcij izmenjave so nevtralizacijske reakcije (reakcije interakcije kislin z alkalijami) (2). Reakcije izmenjave potekajo v smeri, ko se vsaj ena od snovi odstrani iz reakcijske krogle v obliki plinaste snovi (3), oborine (4, 5) ali nizko disociacijske spojine, najpogosteje vode (1, 2).
Razvrstitev kemijskih reakcij glede na spremembe oksidacijskih stanj
Glede na spremembo oksidacijskih stanj elementov, ki sestavljajo reaktante in reakcijske produkte, so vse kemijske reakcije razdeljene na redoks (1, 2) in tiste, ki potekajo brez spremembe oksidacijskega stanja (3, 4).
2Mg + CO 2 \u003d 2MgO + C (1)
Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (reducent)
C 4+ + 4e \u003d C 0 (oksidant)
FeS 2 + 8HNO 3 (konc.) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (reducent)
N 5+ + 3e \u003d N 2+ (oksidant)
AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
Razvrstitev kemijskih reakcij po toplotnem učinku
Glede na to, ali se med reakcijo sprosti ali absorbira toplota (energija), vse kemijske reakcije pogojno delimo na ekso - (1, 2) oziroma endotermne (3). Količina toplote (energije), ki se sprosti ali absorbira med reakcijo, se imenuje toplota reakcije. Če enačba kaže količino sproščene ali absorbirane toplote, potem se takšne enačbe imenujejo termokemične.
N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46,2 kJ (1)
2Mg + O 2 \u003d 2MgO + 602,5 kJ (2)
N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90,4 kJ (3)
Razvrstitev kemijskih reakcij glede na smer reakcije
Glede na smer reakcije ločimo reverzibilne (kemični procesi, katerih produkti lahko reagirajo med seboj pod enakimi pogoji, v katerih nastanejo, s tvorbo izhodnih snovi) in ireverzibilne (kemični procesi, katerih produkti ne morejo med seboj reagirati s tvorbo izhodnih snovi).
Za reverzibilne reakcije je enačba v splošni obliki običajno zapisana takole:
A + B ↔ AB
Na primer:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOS 2 H 5 + H 2 O
Primeri ireverzibilnih reakcij so naslednje reakcije:
2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
Dokaz o nepovratnosti reakcije so lahko reakcijski produkti plinaste snovi, oborine ali nizko disociacijske spojine, najpogosteje vode.
Razvrstitev kemijskih reakcij glede na prisotnost katalizatorja
S tega vidika ločimo katalitične in nekatalitske reakcije.
Katalizator je snov, ki pospeši kemično reakcijo. Reakcije, ki vključujejo katalizatorje, imenujemo katalitične. Nekatere reakcije so na splošno nemogoče brez prisotnosti katalizatorja:
2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (katalizator MnO 2)
Pogosto eden od produktov reakcije služi kot katalizator, ki to reakcijo pospeši (avtokatalitične reakcije):
MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, kjer je Me kovina.
Primeri reševanja problemov
PRIMER 1