Значення хімічної промисловості

Хімічна промисловість завжди грала важливу, і навіть вирішальну роль у виробництві промислових матеріалів.

На основі застосування хімічних процесів виплавляється чавун і сталь, одержуються кольорові метали, виробляються будівельні матеріали (цемент, кераміка, скло), а також добрива, кислоти, содові та інші продукти.

Хімічна промисловість поставляє сировину для багатьох галузей промисловості.

Хімічні способи виробництва дають можливість одержувати матеріали з зарані заданими властивостями – термостійкі, зносостійкі, зверхтверді, з високими механічними властивостями і т. ін.

 

2. Рівновага в хіміко-технологічних процесах.

Хімічні реакції, які являються основою хіміко-технологічних процесів, характеризуються різною швидкістю, від миттєвих до дуже повільних.

Що ж називається швидкістю хімічної реакції?

Під швидкістю хімічної реакції розуміють зміну концентрації реагуючих речовин за одиницю часу, вона прямо пропорціональна добутку концентрацій реагуючих речовин.

Наприклад: A + B = C                 U = K × C_A × C_B

К – константа швидкості, постійна для даної реакції при даній температурі величина.

Хімічні реакції бувають оборотні і необоротні.

Необоротні реакції, що відбуваються лише в одному напрямку, тобто до повної взаємодії вихідних речовин.

Оборотні – реакції, що протікають як зліва направо, так і справа наліво, тобто одержані продукти реакції взаємодіють між собою і утворюють вихідні продукти.

Межею протікання оборотних реакцій при даних умовах є досягнення стану хімічної рівноваги, при якій швидкість прямої реакції рівняється швидкості оборотної реакції.

Наприклад реакція синтезу аміаку:

N₂+3H₂           2NH₃+Q

 

 

 

Звідки видно, що рівновага хімічного процесу характеризується константою рівноваги (Кр).

При зміні умов рівновага може зміститися в той чи інший бік і наступає при других умовах.

В стані рівноваги швидкості прямої та оборотної реакцій рівні, а концентрації всіх речовин, що беруть участь у процесі, досягнув певних значень, залишаються незмінними як завгодно довго при постійних зовнішніх умовах.

Вплив умов процесу на рівновагу хімічних реакцій визначається принципом Ле-Шательє, який формулюється слідуючим чином:

Якщо у системі, що знаходиться в хімічній рівновазі змінити температуру, тиск або концентрацію, то рівновага зміститься в бік, протидіючий даній зміні.

Використання принципу Ле-Шательє дає можливість якісно оцінити доцільність застосування того чи іншого зовнішнього впливу для направленого зміщення рівноваги в бік забезпечуючи максимальний вихід кінцевого продукту.

Наприклад, якщо оборотна реакція типу

N₂+3H₂     2NH₃+Q

протікає з виділенням тепла, то по принципу Ле-Шательє для зміщення рівноваги вправо необхідно:

- знижувати температуру (відводити тепло),

- підвищувати тиск,

- зменшувати концентрацію аміаку (непреривно відводити його з зони реакції),

- підвищувати концентрацію вихідних речовин.

На основі принципу Ле-Шательє можна планувати умови проходження того чи іншого хіміко-технологічного процесу.