урної хімії.
Наприклад, багато реакції органічного синтезу на основі структурної хімії давали дуже низькі виходи необхідного продукту і великі відходи у вигляді побічних продуктів. Внаслідок цього їх не можна було використовувати в промисловому масштабі.
Структурна хімія неорганічних сполук шукає шляхи отримання кристалів для виробництва високоміцних матеріалів із заданими властивостями, що володіють термостійкістю, опором агресивному середовищі та іншими якостями, що пред'являються сьогоднішнім рівнем розвитку науки і техніки. Вирішення цих питань наштовхується на різні перешкоди. Вирощування, наприклад, деяких кристалів вимагає виключення умов гравітації. Тому такі кристали вирощують в космосі, на орбітальних станціях.
. 3.3 Третій рівень хімічного знання. Вчення про хімічні процеси
Вчення про хімічні процеси - область науки, в якій здійснена найбільш глибока інтеграція фізики, хімії та біології. В основі цього вчення перебувають хімічна термодинаміка і кінетика, тому воно в рівній мірі належить фізики та хімії. Одним з основоположників цього наукового напрямку став російський хімік М.М. Семенов, засновник хімічної фізики.
Вчення про хімічні процеси базується на ідеї, що здатність до взаємодії різних хімічних реагентів визначається крім усього іншого і умовами протікання хімічних реакцій, які можуть впливати на характер і результати цих реакцій.
Найважливішим завданням хіміків стає вміння управляти хімічними процесами, домагаючись потрібних результатів. У найзагальнішому вигляді методи управління хімічними процесами можна поділити на термодинамічні (впливають на зміщення хімічної рівноваги реакції) і кінетичні (впливають на швидкість протікання хімічної реакції).
Для управління хімічними процесами розроблені термодинамічний і кінетичний методи.
Французький хімік А. Леї Шательє в кінці XIX ст. сформулював принцип рухомого рівноваги, забезпечивши хіміків методами зміщення рівноваги в бік утворення цільових продуктів. Ці методи управління і отримали назву термодинамічних. Кожна хімічна реакція в принципі оборотна, але на практиці рівновага зміщується в ту чи іншу сторону. Це залежить як від природи реагентів, так і від умов процесу.
Термодинамічні методи переважно впливають на напрямок хімічних процесів, а не на їх швидкість.
Швидкістю хімічних процесів управляє хімічна кінетика, в якій вивчається залежність протікання хімічних процесів від будови вихідних реагентів, їх концентрації, наявності в реакторі каталізаторів та інших добавок, способів змішування реагентів, матеріалу і конструкції реактора і т. п.
Хімічна кінетика. Пояснює якісні та кількісні зміни в хімічних процесах і виявляє механізм реакції. Реакції проходять, як правило, ряд послідовних стадій, які складають повну реакцію. Швидкість реакції залежить від умов протікання і природи речовин, що вступили в неї. До них відносяться концентрація, температура і присутність каталізаторів. Описуючи хімічну реакцію, вчені скрупульозно відзначають всі умови її протікання, оскільки в інших умовах і при інших фізичних станах речовин ефект буде різний.
Завдання дослідження хімічних реакцій є дуже складною. Адже практично всі хімічні реакції являють собою аж ніяк не проста взаємодія вихідних реагентів, а складні ланцюги послідовних стадій, де реагенти взаємодіють не тільки один з одним, але і зі стінками реактора, що можуть як каталізувати (прискорювати), так і інгібувати (сповільнювати) процес.
Каталозі - прискорення хімічної реакції в присутності особливих речовин - каталізаторів, які взаємодіють з реагентами, але в реакції не витрачаються і не входять в кінцевий склад продуктів. Він був відкритий в 1812 р російським хіміком К. Г. С. Кирхгофом.
Сутність каталізу зводиться до наступного:
) активна молекула реагенту досягається за рахунок їх неполновалентного взаємодії з речовиною каталізатора і полягає в розслабленні хімічних зв'язків реагенту;
) у загальному випадку будь-яку каталітичну реакцію можна представити проходить через проміжний комплекс, в якому відбувається перерозподіл розслаблених (неполновалентних) хімічних зв'язків.
Каталітичні процеси розрізняються за своєю фізичною і хімічною природою на наступні типи:
гетерогенний каталіз - хімічна реакція взаємодії рідких або газоподібних реагентів на поверхні твердого каталізатора;
гомогенний каталіз - хімічна реакція в газовій суміші або в рідині, де розчинені каталізатор і реагенти;
електрокаталіз - реакція на поверхні електрода в контакті з розчином і під дією електри...
