Hemijski sistem je kombinacija supstanci koje međusobno djeluju. Sistem je mentalno ili stvarno odvojen od svog okruženja. Hemijski sistemi se dijele na sljedeće vrste:

a) homogena

b) heterogena

c) disperzivan

d) nevarijantna

e) monovarijantna

e) bivarijantan

g) polivarijantna.

Homogeni sistem je fizičko-hemijski sistem koji sadrži jednu fazu.

U homogenom sistemu koji uključuje dvije ili više hemijskih komponenti, svaka komponenta je raspoređena unutar zapremine drugog jedinjenja u obliku molekula, atoma ili jona. Komponente homogenog sistema imaju određene vrijednosti u cijelom sistemu ili se kontinuirano mijenjaju od jedne do druge tačke u sistemu. Poznati su sledeći homogeni sistemi: led, tečni ili čvrsti rastvori, mešavine gasova. U ovom slučaju razlikuju se tekuće, kristalne i amorfne tvari.

Heterogen sistem je sistem koji uključuje nekoliko homogenih delova (faza) odvojenih granicama.

Faze se mogu razlikovati jedna od druge po sastavu i svojstvima.

Faza je homogeni dio heterogenog sistema, koji ima ista svojstva u svim tačkama i odvojen od ostalih dijelova granicama.

Disperzni sistem je sistem sićušnih čestica (čvrstih, tečnih ili gasovitih) suspendovanih u tečnom, gasovitom ili čvrstom mediju (disperzovanom mediju).

Primeri dispergovanih sistema su: mleko, u kome su čestice masti suspendovane u vodi, kao i razne emulzije, suspenzije, magle, pene i isparenja.

Disperzni sistemi se proučavaju u koloidnoj hemiji. Poznati su tekući, geloliki i čvrsti koloidi.

U termodinamici postoje koncepti kao što su izolovani, otvoreni i stabilni sistemi, kao i monovarijantni, bivarijantni i polivarijantni sistemi.

Izolovani sistem je sistem koji ne može da razmenjuje energiju i materiju sa svojom okolinom.

Otvoreni sistem razmjenjuje energiju i materiju sa okolinom.

U stabilnom hemijskom sistemu postoji ravnoteža između supstanci koje formiraju sistem.

Monovarijantni sistem je hemijski sistem u kome su dve faze u ravnoteži.

Invarijantni hemijski sistem je sistem u kojem su tri komponente (ili faze) u ravnoteži.

Bivarijantni (polivarijantni) sistem – sistem koji predstavlja jednu fazu i zbir tri ili više nezavisnih komponenti i spoljašnjih faktora (temperature i pritiska).

Među agregiranim stanjima poznata su kondenzovana stanja pod standardnim uslovima (T = 291,15 K; P = 101,325 kPa).

Kondenzovane supstance mogu biti u čvrstom ili tekućem stanju; čvrste materije mogu biti kristalne ili amorfne.

Stabilnost hemijskih sistema postiže se prisustvom hemijskih veza i interakcija koje se razlikuju po energiji i prirodi. U disperzovanim sistemima odvijaju se najraznovrsniji sistemi veza i interakcija.

Disperzioni medij je supstanca koja je prisutna kao produžena faza u disperznom sistemu.

Disperzovana faza je tvar raspoređena u mediju.

U zavisnosti od linearnih dimenzija disperzione faze formiraju se homogeni i heterogeni disperzni sistemi. Homogeni disperzni sistemi se obično nazivaju rastvorima. Mogu biti čvrste, tečne ili gasovite. U otopinama, linearne dimenzije dispergirane faze ne prelaze 1 nm. Heterogeni disperzni sistemi se dele na koloidne sisteme (linearne veličine čestica veće od 100 nm). U zavisnosti od stanja agregacije dispergovanog medija razlikuju se tvrde (legure); tekućine (pjene, emulzije, suspenzije); gasovi (magle, dimovi, aerosoli, gasne mešavine) disperzovani sistemi. U ovim sistemima moguća su dva ili više tipova faznih granica, kao i dve ili više vrsta hemijskih veza. U legurama se između faza formiraju granični slojevi s promjenjivom elektronskom gustinom. U formiranju legura uglavnom učestvuju metalne veze, međutim moguće je i stvaranje ionskih i kovalentnih veza.

Kada se pojave pjene, u interakciju su uključeni plinovi i tekuće komponente. Granični sloj obično sadrži otopljeni gas u odgovarajućoj tečnosti. Ovdje su glavne hemijske veze kovalentne. Emulzije sadrže dvije ili više tečnih faza, dok suspenzije imaju čvrstu i tečnu fazu (u suspenzijama je čvrsta faza raspoređena u tečnom mediju).

Isparenja su dispergovani sistemi u kojima se čvrste čestice distribuiraju u gasovitom okruženju. Istovremeno, u magli se čestice tečne faze raspoređuju u gasne mešavine.

U svim ovim slučajevima prisutne su različite hemijske veze i interakcije, a za odgovarajuće dispergovane sisteme uočava se posebna raspodela elektronske gustine.

Poznato je da se hemijski molekuli mogu predstaviti u obliku mapa elektronske gustine. Prilikom sabiranja takvog opisa, preporučljivo je hemijske sisteme predstaviti u obliku mapa promjena gustine (ili drugih svojstava) za realne faze, uzimajući u obzir podatke za međufazne slojeve. Na primjer, za suspenziju u kojoj su raspoređene čestice gotovo iste veličine i oblika, koje imaju aktivne centre na površini koji stupaju u interakciju s disperzijskim medijem, promjene gustoće u jednom smjeru mogu se prikazati u obliku dijagrama.

Površinski sloj formiran na granici „suspenzija-vazduh” obično ima veću gustoću od disperzijskog medija, budući da na hemijske čestice površinskog sloja utiče polje čestica u unutrašnjim slojevima disperzijskog medija i disperzione faze. U ovom slučaju, fluktuacije gustoće u disperzijskom mediju i disperzijskoj fazi se ne uzimaju u obzir. Za predstavljanje formiranja i svojstava disperznih sistema važni su koncepti kao što su adsorpcija, hemisorpcija, adhezija, kohezija, koagulacija, sol, gel, liofobnost, liofilnost.

Adsorpcija je proces povećanja koncentracije hemijskog jedinjenja na površini međufaza u odnosu na koncentraciju ove supstance u zapremini.

Hemisorpcija je adsorpcija praćena hemijskim reakcijama.

Procesi hemisorpcije su često povezani (praćeni) procesima adhezije.

Adhezija je vezivanje različitih tekućih i čvrstih faza na njihovim granicama.

Kohezija je vezivanje (formiranje veza) između hemijskih čestica u homogenoj fazi.

Dakle, adhezija i kohezija su suprotni procesi. Zahvaljujući adheziji, čvrste materije mogu biti izotropne i ne raspadaju se u zasebne faze. Međutim, pod određenim uslovima moguće su fazne distribucije ili interakcije čestica dispergovane faze jedna s drugom. Za koloidne sisteme je moguća koagulacija.

Koagulacija je spajanje čestica dispergirane faze u koloidnim sistemima.

Tokom koagulacije u tečnom dispergovanom mediju nastaju gelovi.

Gelovi su koloidni sistemi nalik na žele sa tečnim dispergovanim medijumom.

Solovi su obično koloidne otopine ili koloidni sistemi, uključujući dispergiranu fazu i dispergirani medij koji međusobno djeluju.

Da bi se okarakterisala sposobnost supstanci da interaguju sa tečnim medijumom, koriste se termini "liofobnost" i "liofilnost".

Hemijska industrija je vrsta industrije u kojoj je prerada sirovina hemijskim metodama od ključnog značaja. Glavni materijali koji se koriste u ovoj industriji su različiti minerali i nafta. Uloga hemijske industrije u savremenom svetu je veoma velika. Zahvaljujući njemu ljudi mogu koristiti razne plastične i plastične proizvode, kao i druge naftne derivate. Osim toga, industrija proizvodi eksplozive, gnojiva za poljoprivredne potrebe, lijekove itd.

Razvoj

Početkom istorije ove industrije smatra se industrijska revolucija, koja se dogodila početkom 17. veka. Sve do 16. veka, „nauka o supstancama“ se uglavnom razvijala veoma sporo, ali čim su ljudi naučili da primenjuju ovo znanje u industriji, mnogo se promenilo. Prvi proizvod hemijske industrije bila je sumporna kiselina, koja je i danas ostala izuzetno važna supstanca i koristi se u mnogim oblastima ljudske delatnosti. U to vrijeme, ovaj spoj se uglavnom koristio u preradi metalnih ruda potrebnih za industrijsku revoluciju u velikim količinama. Prva preduzeća za proizvodnju sumporne kiseline nastala su u Engleskoj, Francuskoj i Rusiji.

Druga faza u razvoju ovog područja bila je potreba za masovnom proizvodnjom sode pepela. Ova supstanca je bila neophodna za proizvodnju stakla i tekstila.

U prvoj fazi, Engleska je dala najveći doprinos razvoju industrije. Sa sve većim interesovanjem za organsku hemiju, Nemačka je imala sve veći uticaj na razvoj ove nauke, čiji naučnici se i danas smatraju jednim od najboljih specijalista u ovoj oblasti. Početkom 20. veka najveći deo hemijske proizvodnje nalazio se u ovoj zemlji, što je, prema mišljenju nekih analitičara, nemačkim liderima davalo poverenje u pobedu u Prvom svetskom ratu zbog visokog kvaliteta eksploziva i obećavajućih istraživanja u oblasti hemikalija. oružje. Inače, njemačke trupe su prvi put upotrijebile hemijski ratni gas.

Hemijska industrija

Danas su relevantne i neorganska i organska hemija, a u ovim oblastima se svake godine ostvaruju mnoga otkrića. Najperspektivniji razvoji su:

• Rafinacija nafte.
• Kreiranje lijekova.
• Stvaranje đubriva.
• Stvaranje polimera i plastike.
• Proučavanje provodnih svojstava supstanci.

Naučnici već nekoliko decenija rade na stvaranju idealnog provodnika. Ako bude uspješan, čovječanstvo će moći mnogo efikasnije koristiti resurse planete.

Hemijska industrija u Rusiji

Petrohemija

Petrohemija je ključna grana hemijske industrije u Rusiji. To je velikim dijelom posljedica izuzetno važne uloge industrije prerade nafte u ekonomiji zemlje. Obrazovne institucije godišnje diplomiraju desetine hiljada petrohemijskih stručnjaka. Vlada također izdvaja mnogo novca za sponzoriranje istraživanja u ovoj oblasti.

Godišnji obim prodaje sve petrohemijske proizvodnje je više od 500 milijardi rubalja.

Proizvodnja amonijaka

Togliattiazot je jedan od vodećih proizvođača amonijaka u svijetu. U poslednje vreme kompanija proizvodi više od 3 miliona tona gasa godišnje, što je izuzetno visoka cifra. Udio ove kompanije u svjetskoj proizvodnji amonijaka, prema procjenama stručnjaka, kreće se od 8 do 10%, a kompanija proizvodi i mineralna đubriva i zauzima oko 20% ruskog tržišta u ovom sektoru.

Proizvodnja đubriva

Važan dio industrije je proizvodnja gnojiva. Na teritoriji Rusije postoje veoma velika nalazišta sirovina za ovu industriju. Proizvodnja resursa za proizvodnju hemijskih đubriva je takođe dobro razvijena. Tokom sovjetske ere, najbolji naučnici su radili na povećanju efikasnosti đubriva, čineći mnoga fundamentalna otkrića u ovoj oblasti. Zahvaljujući tome, Rusija je jedan od najvažnijih izvoznika đubriva.

Farmaceutska industrija

Proizvodnja lijekova i njihovih komponenti je vrlo perspektivna oblast. Trenutno ova industrija ne pokriva ruske potrebe, a stvaranje mnogih lijekova nije ni uspostavljeno. Stoga svake godine strani investitori, uključujući i velike hemijske koncerne, ulažu u razvoj ove industrije. Ipak, značajno povećanje obima proizvodnje i kvaliteta proizvoda, prema procjenama analitičara, dogodit će se u najboljem slučaju za deset godina.

Hemijska industrija u svijetu

Hemijska industrija je najrazvijenija u Njemačkoj, Velikoj Britaniji i SAD-u. Odnosno, među evropskim zemljama najčešće su najnaprednije države koje su dale određeni doprinos razvoju hemije kao nauke. U slučaju Sjedinjenih Država, to je zbog povoljnih uslova za razvoj hemije i farmakologije: dobre ekonomske situacije, prisutnosti velikih sirovinskih resursa i razvijenog transportnog sistema, te privlačenja najboljih stručnjaka iz drugih zemalja.

Konkretno, u prvih pet koncerna s najvećim profitom nalaze se 2 kompanije iz Njemačke, 2 iz Velike Britanije i jedna iz SAD-a.

Svijet oko nas je materijalan. Postoje dvije vrste materije: supstancija i polje. Predmet hemije je supstanca (uključujući uticaj različitih polja na supstancu - zvučna, magnetna, elektromagnetna itd.)

Materija je sve što ima masu mirovanja (tj. karakteriše prisustvo mase kada se ne kreće). Dakle, iako je masa mirovanja jednog elektrona (masa nepomičnog elektrona) vrlo mala - oko 10 -27 g, ali čak i jedan elektron je materija.

Supstanca postoji u tri agregatna stanja - gasovito, tečno i čvrsto. Postoji još jedno stanje materije - plazma (na primjer, plazme ima u grmljavini i loptastim munjama), ali u školskim predmetima kemija plazme gotovo se i ne razmatra.

Supstance mogu biti čiste, vrlo čiste (potrebne, na primjer, za stvaranje optičkih vlakana), mogu sadržavati primjetne količine nečistoća ili mogu biti mješavine.

Sve supstance se sastoje od sitnih čestica zvanih atomi. Supstance koje se sastoje od atoma istog tipa(od atoma jednog elementa), nazivaju se jednostavnim(na primjer, ugljen, kisik, dušik, srebro, itd.). Supstance koje sadrže atome različitih elemenata međusobno povezane nazivaju se složenim.

Ako tvar (na primjer, zrak) sadrži dvije ili više jednostavnih tvari, a njihovi atomi nisu međusobno povezani, onda se ne naziva složenom tvari, već mješavinom jednostavnih tvari. Broj jednostavnih supstanci je relativno mali (oko petsto), ali je broj složenih supstanci ogroman. Do danas su poznate desetine miliona različitih složenih supstanci.

Hemijske transformacije

Supstance mogu međusobno komunicirati i nastaju nove supstance. Takve transformacije se nazivaju hemijski. Na primjer, jednostavna tvar, ugljen, stupa u interakciju (kemičari kažu da reagira) s drugom jednostavnom tvari, kisikom, što rezultira stvaranjem složene tvari, ugljičnog dioksida, u kojoj su atomi ugljika i kisika međusobno povezani. Takve transformacije jedne supstance u drugu nazivaju se hemijskim. Hemijske transformacije su hemijske reakcije. Dakle, kada se šećer zagrije na zraku, složena slatka tvar - saharoza (od koje se sastoji šećer) - pretvara se u jednostavnu tvar - ugalj i složenu tvar - vodu.

Hemija proučava transformaciju jedne supstance u drugu. Zadatak hemije je da otkrije sa kojim supstancama određena supstanca može da stupi u interakciju (reaguje) pod datim uslovima i šta nastaje. Osim toga, važno je saznati pod kojim uvjetima može doći do određene transformacije i dobiti željenu tvar.

Fizička svojstva tvari

Svaku supstancu karakterizira skup fizičkih i kemijskih svojstava. Fizička svojstva su svojstva koja se mogu okarakterizirati pomoću fizičkih instrumenata. Na primjer, pomoću termometra možete odrediti tačke topljenja i ključanja vode. Fizičke metode se mogu koristiti za karakterizaciju sposobnosti tvari da provodi električnu struju, određivanje gustine tvari, njene tvrdoće itd. Tokom fizičkih procesa, supstance ostaju nepromijenjene u sastavu.

Fizička svojstva supstanci dijele se na prebrojiva (ona koja se pomoću određenih fizičkih instrumenata mogu okarakterizirati brojem, na primjer, označavanjem gustine, tačaka topljenja i ključanja, rastvorljivosti u vodi itd.) i bezbrojna (ona koja se ne mogu okarakterisati pomoću broj ili je veoma teško – kao što su boja, miris, ukus, itd.).

Hemijska svojstva tvari

Hemijska svojstva supstance su skup informacija o tome koje druge supstance i pod kojim uslovima određena supstanca ulazi u hemijske interakcije. Najvažniji zadatak hemije je da identifikuje hemijska svojstva supstanci.

Hemijske transformacije uključuju najmanje čestice tvari - atome. Prilikom hemijskih transformacija iz nekih supstanci nastaju druge supstance, a prvobitne supstance nestaju, a na njihovom mestu nastaju nove supstance (produkti reakcije). A atomi na svima hemijske transformacije su očuvane. Dolazi do njihovog preuređivanja; tokom hemijskih transformacija stare veze između atoma se uništavaju i nastaju nove veze.

Hemijski element

Broj različitih supstanci je ogroman (i svaka od njih ima svoj skup fizičkih i hemijskih svojstava). U materijalnom svijetu oko nas postoji relativno malo atoma koji se međusobno razlikuju po svojim najvažnijim karakteristikama - oko stotinu. Svaka vrsta atoma ima svoj hemijski element. Hemijski element je skup atoma sa istim ili sličnim karakteristikama. U prirodi se nalazi oko 90 različitih hemijskih elemenata. Do danas, fizičari su naučili da stvaraju nove vrste atoma koji se ne nalaze na Zemlji. Takvi atomi (i, prema tome, takvi kemijski elementi) nazivaju se umjetnim (na engleskom - umjetni elementi). Do danas je sintetizirano više od dva desetina umjetno dobivenih elemenata.

Svaki element ima latinski naziv i simbol od jednog ili dva slova. U hemijskoj literaturi na ruskom jeziku ne postoje jasna pravila za izgovor simbola hemijskih elemenata. Neki to izgovaraju ovako: nazivaju element na ruskom (simboli natrijuma, magnezija, itd.), drugi - latiničnim slovima (simboli ugljika, fosfora, sumpora), treći - kako naziv elementa zvuči na latinskom (gvožđe, srebro, zlato, živa). Simbol elementa vodonik H obično izgovaramo onako kako se ovo slovo izgovara na francuskom.

Poređenje najvažnijih karakteristika hemijskih elemenata i jednostavnih supstanci dato je u tabeli ispod. Jedan element može odgovarati nekoliko jednostavnih supstanci (fenomen alotropije: ugljik, kisik, itd.), ili možda samo jedan (argon i drugi inertni plinovi).

Nedavno smo moji prijatelji i ja gledali prilično zanimljiv film. Govorilo se o našoj budućnosti, o tome šta će se desiti sa životima ljudi. Generalno, koliko sam shvatio žanr ovog filma, to je bila fantazija. A u jednoj od scena govorilo se o rastu hemijske industrije, i da uskoro nećemo moći da živimo u potpunosti, zbog činjenice da će ceo svet biti obavijen hemijski materijali. Svi su se, naravno, smijali i pustili da ovaj trenutak prođe, ali ja sam počela misliti da je to zaista tako hemijska industrija postepeno prelazi u prvi plan, istiskujući druge oblasti aktivnosti, i to me je malo uznemirilo. Odlučio sam da shvatim sve i sada želim da vam kažem.

Šta je hemijska industrija

Hemijska industrija– izuzetan aktivnost u ekonomiji, čija je osnova proces hemizacije, tj. upotreba hemijskih metoda, materijala i procesa u različitim sektorima privrede.

Odlikuje ga složena organizacija koja uključuje industrijske podatke:

• proizvodnja rudarska hemikalija sirovine;
• osnovna hemija;
• hemija polimera(organska sinteza).

Već iz objašnjenja ovog pojma sam već zaključio o značaju ove industrije, a taj značaj je beskrajno ogroman. Uostalom, hemijska industrija uključuje mogućnost potrošnje sirovina i reciklaža gotovo sav industrijski otpad, čak i najotrovniji. Po mom mišljenju, ovo je vrlo snažan argument o ulozi ove djelatnosti u industrijskom svijetu. Nijedna industrija se ne može porediti sa hemikalijama. industrije u proizvodnji gotovo novih materijala sa unaprijed određenim svojstvima.

Faktori za lociranje preduzeća hemijske industrije

Uglavnom za faktori plasmana primjenjuje se:

• sirovina faktor;
• potrošača faktor;
• potrošača i sirovina faktor.

Specifičnost lokacije ovih proizvodnih pogona u Rusiji je njihova koncentracija u evropskom dijelu zemlje. Ova karakteristika je zbog nekoliko razloga. Među glavnim su blizina potrošača i dostupnost sirovina ( potrošačko-sirovinski faktor).

Primjeri plasmana

U osnovi se, naravno, može pripisati vađenje sirovina sirovine faktor. npr. rudarska i hemijska preduzeća nalaze se u Bereznikiju i Solikamsku, jer se ovdje nalazi jedno od najvećih nalazišta kalijevih soli. Fosforna đubriva se proizvode od apatita iskopanih u planinama Khibiny. važan faktor hemijska preduzeća je potrošački faktor. Gotovo svi centri se nalaze u velikim gradovima. Na primer, zgodnije je izgraditi preduzeće u Sankt Peterburgu, gde živi mnogo ljudi i postoji potražnja, nego u provincijskom gradu sa malom populacijom.

baze (hidroksidi)– složene supstance čije molekule sadrže jednu ili više hidroksi OH grupa. Najčešće se baze sastoje od atoma metala i OH grupe. Na primjer, NaOH je natrijum hidroksid, Ca(OH) 2 je kalcijum hidroksid, itd.

Postoji baza - amonijum hidroksid, u kojoj je hidroksi grupa vezana ne za metal, već za NH 4 + ion (amonijum kation). Amonijev hidroksid nastaje kada se amonijak otopi u vodi (reakcija dodavanja vode u amonijak):

NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (amonijum hidroksid).

Valencija hidroksi grupe je 1. Broj hidroksilnih grupa u osnovnoj molekuli zavisi od valencije metala i jednak joj je. Na primjer, NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca(OH) 2, Fe(OH) 3, itd.

Svi razlozi -čvrste materije koje imaju različite boje. Neke baze su visoko rastvorljive u vodi (NaOH, KOH, itd.). Međutim, većina njih nije rastvorljiva u vodi.

Baze rastvorljive u vodi nazivaju se alkalije. Alkalne otopine su "sapunaste", klizave na dodir i prilično jetke. Alkalije uključuju hidrokside alkalnih i zemnoalkalnih metala (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2 itd.). Ostali su nerastvorljivi.

Nerastvorljive baze- to su amfoterni hidroksidi, koji u interakciji s kiselinama djeluju kao baze, a ponašaju se kao kiseline s alkalijama.

Različite baze imaju različite sposobnosti uklanjanja hidroksi grupa, pa se dijele na jake i slabe baze.

Jake baze u vodenim rastvorima lako odustaju od svojih hidroksi grupa, ali slabe baze ne.

Hemijska svojstva baza

Hemijska svojstva baza karakteriziraju njihove veze s kiselinama, anhidridima kiselina i solima.

1. Djelujte prema indikatorima. Indikatori mijenjaju boju ovisno o interakciji s različitim hemikalijama. U neutralnim rastvorima imaju jednu boju, u kiselim rastvorima drugu boju. U interakciji s bazama mijenjaju svoju boju: indikator metil narandže postaje žut, lakmusov indikator postaje plav, a fenolftalein postaje fuksija.

2. U interakciji s kiselim oksidima sa stvaranje soli i vode:

2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

3. Reaguje sa kiselinama, formiranje soli i vode. Reakcija baze s kiselinom naziva se reakcija neutralizacije, jer nakon njenog završetka medij postaje neutralan:

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

4. Reaguje sa solima formiranje nove soli i baze:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.

5. Kada se zagriju, mogu se razgraditi na vodu i glavni oksid:

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.

Imate još pitanja? Želite saznati više o fondacijama?
Da biste dobili pomoć od tutora, registrujte se.
Prva lekcija je besplatna!

web stranicu, kada kopirate materijal u cijelosti ili djelomično, link na izvor je obavezan.