Возникновение теории химического строения органического вещества. Основные положения теории химического строения органического вещества. Значение теории строения органического вещества А.М.Бутлерова. Электронная природа химической связи в органических соединениях. Гомологические ряды органических соединений. Классификация органических соединений. Типы органических реакций.
учение о строении молекулы, описывающее все те её характеристики, которые в своей совокупности определяют химическое поведение (реакционную способность) данной молекулы. Сюда относятся: природа атомов, образующих молекулу, ихвалентное состояние, порядок и характер химической связи между ними, пространственное их расположение, характерное распределениеэлектронной плотности, характер электронной поляризуемости электронного облака молекулы и т.д[1]. Основные положения теории химического строения, являющейся фундаментом химии, были развиты русским химиком Бутлеровым А.М.
Сам Бутлеров определял понятие химического строения так: "Исходя от мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определённым количеством принадлежащей ему химической силы (сродства), я называю химическим строением распределение действия этой силы, вследствие которой химические атомы, посредственно или непосредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу".
1.Предельные углеводороды. Строение молекулы метана. Электронное и пространственное строение предельных углеводородов. Изомерия и номенклатура. Нахождение в природе. Получение в лаборатории и промышленности. Физические и химические свойства.
Углеводоро́ды — органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Углеводороды считаются базовыми соединениями органической химии, все остальные органические соединения рассматривают как их производные.
Поскольку углерод имеет четыре валентных электрона, а водород — один, простейший углеводород — метан (CH4).
При систематизации углеводородов принимают во внимание строение углеродного скелета и тип связей, соединяющих атомы углерода. В зависимости от топологии строения углеродного скелета углеводороды подразделяют на ациклические и карбоциклические. В зависимости от кратности углерод-углеродных связей углеводороды подразделяют на предельные (алканы) и непредельные (алкены, алкины, диены). Циклические углеводороды разделяют на алициклические и ароматические.
3.Понятие и структура химико-технологического процесса. Показатели химико-технологического процесса. Степень превращения исходного реагента (конверсия). Селективность (избирательность). Выход продукта. Производительность. Интенсивность работы. Производительность катализатора
Химико-технологический процесс - это такой производственный процесс, при осуществлении которого изменяют химический состав перерабатываемого продукта с целью получения вещества с другими свойствами. Изменение химического состава достигается проведением одной или нескольких химических реакций, в результате которых получаются целевые продукты, отличающиеся по своему строению и свойствам от исходного сырья. При промышленном осуществлении химико-технологических процессов кроме химических реакций дополнительно требуется использование гидродинамических, тепловых, диффузионных и механических процессов. Поэтому химическая технология базируется йа закономерностях общей и органической химии, физики, механики, процессов и аппаратов химической промышленности и других инженерных дисциплин. Химико-технологические процессы лежат в основе производства многих неорганических и органических соединений и занимают важное место в производстве черных, цветных и редких металлов, стекла, цемента и других силикатных материалов, целлюлозы, бумаги и разнообразных пластмасс.
Показатели Химико-технологического процесса:
1)Степень превращения – это доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию.
2) Выход продукта. Степень превращения характеризует эффективность проведения процесса с точки зрения использования исходного сырья, но этой величины не всегда достаточно для характеристики процесса с точки зрения получения продукта реакции. Поэтому вводят еще один критерий эффективности – выход продукта.
3) Селективность. Выход продукта характеризует полученный результат, как долю от предельно возможного результата. Целесообразно оценить и реальную ситуацию, т. е. дать количественную оценку эффективности целевой реакции по сравнению с побочными взаимодействиями.
4) Производительность и интенсивность. Важным критерием эффективности работы отдельных аппаратов, цехов или заводов в целом является производительность.
4.Термодинамические характеристики химических реакций. Химическое равновесие. Осуществимость химических реакций. Константа равновесия. Основные соотношения химической термодинамики. Энтальпия реакции. Энтропия реакции. Энергия Гиббса. Скорость реакции. Зависимость энергии Гиббса от давления. Типы реакций по термодинамическим условиям. Зависимость константы равновесия от температуры
Термодинамические характеристики химических реакций всецело связаны с представлениями о начале и конце реакции: они определяют теоретически возможную степень превращения, а именно положение равновесия, которое определяется по различию стандартных свободных энергий реагирующих веществ и продуктов реакции. Скорость, с которой устанавливается равновесие, - это кинетическая проблема, и она непосредственно связана с механизмом реакции. Поэтому, если мы хотим изучить реакционную способность какого-либо химического соединения, мы должны решить, анализируем ли мы ее с термодинамических или кинетических позиций.
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ – состояние химической системы, при котором возможны реакции, идущие с равными скоростями в противоположных направлениях. При химическом равновесии концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем
Конста́нта равнове́сия — величина, определяющая для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями(либо, в зависимости от условий протекания реакции, парциальными давлениями, концентрациями или фугитивностями) исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия (в соответствии с законом действующих масс). Зная константу равновесия реакции, можно рассчитать равновесный состав реагирующей смеси, предельный выход продуктов, определить направление протекания реакции.
Свободная энергия Гиббса (или просто энергия Гиббса, или потенциал Гиббса, или термодинамический потенциал в узком смысле) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на вопрос о принципиальной возможности протекания химической реакции; это термодинамический потенциал следующего вида:
Энергию Гиббса можно понимать как полную химическую энергию системы (кристалла, жидкости и т. д.)
5. Материальный баланс установки
Материальный баланс установки ( или блока) зависит от потенциального содержания узких фракций в бензиновом дистилляте, а также от четкости ректификации.
Материальный баланс установки зависит от потенциального содержания светлых нефтепродуктов в нефти, от требуемого ассортимента их, а также от четкости фракционирования.
Материальный баланс установки зависит от потенциального содержания узких фракций в бензиновом дистилляте, а также от четкости ректификации
Материальный баланс установки зависит от потенциального содержания светлых нефтепродуктов в нефти, от требуемого ассортимента их, а также от четкости фракционирования
Материальный баланс установки зависит от потенциального содержания узких фракций в бензиновом дистилляте, а также от четкости ректификации
Материальный баланс установки поддерживается путем сохранения равенства между количеством растворенного вещества, поступающим с исходным раствором, и его количеством, выводимым с отходящим раствором.
Характерный материальный баланс установки 43 - 102 ( % вес.)
6. Тепловой баланс установки
Тепловой баланс установки при плавлении железорудного концентрата показывает, что увеличение температуры плавления перерабатываемого материала требует соответствующего увеличения температуры газов, покидающих циклон, и приводит к росту потерь тепла с уходящими газами и, следовательно, повышенному удельному расходу топлива.
Тепловой баланс установки для непрерывного получения концентрированной азотной кислоты составляется на основе выведенного ранее материального баланса. Так же как и при составлении материального баланса, нет надобности учитывать всю аппаратуру, поэтому будут рассмотрены только те аппараты, которые определяют тепловую характеристику процесса.
Тепловой баланс установки для непосредственного получения концентрированной азотной кислоты подсчитываем на основании составленного ранее материального баланса.
Тепловые балансы установок, работающих периодически, делаются по периодам: нагрева и изотермической выдержки, а затем в целом за весь цикл.
Тепловые балансы установок УАКГС-780 и УКГС-100 аналогичны.
Важно, что тепловой баланс установки, полученный из первого начала, никаким образом не учитывает температурного уровня холода. Достижение требуемых низких температур в установке возможно только в том случае, когда тепловой баланс будет сходиться на каждом температурном уровне.
7. Сырьевая база. Особенности нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.
В зависимости от уровня развития и совершенствования техники и экономики изменяются требования к сырью. Сырьевая база химической промышленности неуклонно расширяется.
Многие отходы химических производств могут быть использованы для расширения сырьевой базы химической промышленности, что наравне с экономией сырья позволит выполнять требования по защите окружающей среды. Например, использование отходящего сернистого ангидрида позволяет получать сульфит или бисульфит натрия, а обычно для этих целей используют сернистый ангидрид, получаемый сжиганием серы или обжигом сернистого колчедана. Чрезвычайно существенным в общем балансе производства и потребления соляной кислоты является использование хлористого водорода - отхода с производств хлорорганических веществ.
Огромное значение для химической промышленности имеет ускорение химических реакций веществами, называемыми катализаторами. Применение их почти на всех новых химических производствах позволило расширить сырьевую базу химической промышленности, получать сложнейшие продукты из водорода, азота, окиси углерода, метана, этилена.
Вследствие роста промышленного производства и увеличения ассортимента химической продукции возникает необходимость в новых видах сырья. Развитие техники добычи, подготовки, обогащения сырья позволяет использовать новые виды сырья, полезные ископаемые, содержащие малые количества полезных компонентов. Таким образом, сырьевая база химической промышленности непрерывно расширяется. Некоторые химические производства используют в качестве сырья отходы и побочные продукты других производств.
Минеральное сырье представлено различными полезными ископаемыми. Сельскохозяйственное сырье имеет растительное и животное происхождение. Искусственные сырьевые материалы включают широкую номенклатуру продуктов, прежде всего синтетические химические материалы. Сырьем все в больших размерах становятся вторичные продукты промышленной переработки сырья, а также уже использованные продукты. Природным сырьем являются воздух, вода. Сырьевая база химической промышленности широка и разнообразна, причем многие виды сырья взаимозаменяемы. Это обусловливает необходимость специального экономического обоснования при выборе источников сырья.