Archiwum tagu: związki chemiczne

Technologia chemiczna  

Technologia chemiczna jest dyscypliną będącą połączeniem różnych nauk technicznych i chemicznych. Jest ściśle powiązana z chemią organiczną i nieorganiczną, biotechnologią, ochroną środowiska, inżynierią procesową, inżynierią materiałową i biomedyczną, odpowiada także za kosmetologię, technologię lekarstw, produkcję tworzyw sztucznych i kosmetyków, obróbkę ropy naftowej, gazu oraz drewna. Rozwiązania technologii chemicznej stosowane są podczas wdrażania nowych sposobów produkcji albo modernizacji przebiegu procesów już znanych. W technologii chemicznej przeprowadzane są nie tylko procesy chemiczne (destylacja, adsorpcja, rektyfikacja, absorpcja), ale również fizyczne, jak na przykład ogrzewanie, mieszanie związków chemicznych, chłodzenie, przenoszenie masy. Chociaż technologia chemiczna opiera się najczęściej na reakcjach chemicznych, to jednak bardzo ważna jest w tej dziedzinie nauki praca inżynierów mechaniki. Strona techniczna tej dyscypliny musi uwzględniać przy planowaniu procesów technologicznych zasady termodynamiki, fizyki, biologii i kinetyki chemicznej. Jest to ważne dlatego, że skuteczność procesu chemicznego na skalę przemysłową zależy od stanu równowagi termodynamicznej i wartości energii kinetycznej – określa się stałą szybkości reakcji, która jest kluczowym parametrem przy opracowywaniu nowej technologii produkcji. Chemiczna strona nowych technologii to także badania poszczególnych składowych procesu, na przykład sposobu obróbki surowców, optymalnego czasu przemian chemicznych, reakcji poszczególnych składników na obecność innych surowców czy dobierania właściwych proporcji substancji chemicznych. Pierwsza faza badań nad nową technologią chemiczną odbywa się zawsze w warunkach laboratoryjnych i dopiero jeśli nowo opracowany system spełni wszystkie wymagane normy dopuszczany jest do produkcji przemysłowej.

Inżynieria chemiczna  

Inżynieria chemiczna różni się od technologii chemicznej tym, że nie skupia się na opracowywaniu receptury nowych związków chemicznych, ale dotyczy w znacznej mierze rozwiązywania problemów natury technicznej. Innymi słowy, inżynieria chemiczna ma za zadanie opracować takie urządzenia oraz instalacje, aby planowane procesy chemiczne przeprowadzane były w sposób efektywny i bezpieczny dla człowieka oraz środowiska naturalnego. Oczywiście nie da się tego zrobić bez znajomości przebiegu reakcji czy chemicznych właściwości surowców, dlatego inżynier chemik musi mieć szeroką wiedzę z zakresu chemii, mechaniki oraz fizyki. Inżynieria chemiczna wykorzystywana jest głównie w metalurgii, petrochemii, przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym oraz w inżynierii środowiska. Inżynieria chemiczna jako wyodrębniona dyscyplina nauk technicznych ma dość krótką historię, mimo że samą chemią zajmowano się od bardzo dawna. Nie potrafiono jednak – z pewnymi wyjątkami (np. produkcja sztucznych barwników) – przenieść owoców pracy z laboratorium do fabryk. Dopiero na przełomie XIX i XX wieku wprowadzono nowe pojęcie – operacja jednostkowa, inaczej nazywana także procesem podstawowym. Wynikało ono z obserwacji, że podczas procesów przemysłowych, niezależnie od ich charakteru i rodzaju surowca, pewne reakcje zachodzą dokładnie w ten sam sposób pod względem fizykochemicznym. Oznacza to więc, że każdą operację jednostkową można zapisać za pomocą jednego modelu matematycznego. Do procesów jednostkowych zalicza się między innymi filtrację, fluidyzację, destylację, rektyfikację, krystalizację, adsorpcję, sedymentację, konwekcję, ekstrakcję, skraplanie. W zależności od produktu finalnego, instalacje przemysłowe mogą przeprowadzać tylko jedną operację jednostkową, ale większość linii technologicznych wykorzystuje kilka procesów jednostkowych.

Inżynieria procesowa  

Inżynieria procesowa jest często utożsamiana z inżynierią chemiczną, ale zasięg jej działania obejmuje znacznie więcej, niż tylko procesy chemiczne. Czym więc jest proces przetwarzania? Zgodnie ze swoją nazwą, ma na celu przemianę surowca w gotowy produkt, co jest możliwe dzięki zmianie składu chemicznego, energii lub masy. Inżynieria procesowa jest dziedziną techniki silnie związaną z przemysłem. Niezależnie od tego, czy chodzi o produkcję sztucznych tworzyw, produktów spożywczych, wytwarzanie szczepionek z bakterii czy zamianę surowców kopalnych w energię, w każdym procesie technologicznym, gdzie dochodzi do obróbki surowców stałych, ciekłych bądź gazowych, spotykamy się z inżynierią procesową. Jednymi z najważniejszych procesów, którymi zajmuje się ta dziedzina techniki, są procesy rozdzielania oparte na wymianie masy, ciepła i pędu. Zachodzą one na przykład w trakcie destylacji ropy naftowej, dzięki czemu uzyskuje się benzynę. Podobny proces rozdzielania można zaobserwować także podczas dializy, która oddziela produkty metabolizmu od krwi chorej osoby. Podstawowe dyscypliny naukowe, które wykorzystuje inżynieria procesowa, to termodynamika, chemia fizyczna, matematyka, informatyka oraz mechanika. Inżynieria procesowa jest niejako uzupełnieniem bądź rozwinięciem inżynierii mechanicznej, ponieważ zajmuje się projektowaniem procesów mechanicznych, ale z uwzględnieniem przemian chemicznych. Inżynieria procesowa często łączona jest z ochroną środowiska. Nie bez powodu, ponieważ to właśnie od wdrażanych technologii przemysłowych w dużym stopniu zależy czystość Ziemi. Według założeń inżynierii procesowej XXI wieku nadrzędnym celem powinno być takie wykorzystywanie przemysłu, aby uzyskanie produktów końcowych wiązało się z jak najmniejszą interwencją w środowisko naturalne oraz z racjonalnym wykorzystywaniem surowców naturalnych.

Reakcje chemiczne  

Reakcją chemiczną nazywa się każdy proces, który prowadzi do powstania nowych substancji posiadających inne właściwości fizyczne i chemiczne niż substancje, które posłużyły do ich stworzenia. Efekt finalny reakcji chemicznej nazywany jest produktem, natomiast wszystkie składniki, które biorą udział w tym procesie noszą miano substratów. Podstawowe reakcje chemiczne to synteza (łączenie składników w celu uzyskania jednego produktu) oraz analiza (rozkładanie jednego substratu na kilka produktów). Wyróżnia się także reakcję wymiany, polegającą na wymianie pierwiastków między substratami – efektem tej reakcji może być wyparcie mniej aktywnego pierwiastka wchodzącego w skład związku chemicznego i przekazanie go drugiemu substratowi albo utworzenie dwóch nowych związków chemicznych. Reakcją odwracalną nazywa się taki rodzaj reakcji, który umożliwia przeprowadzenie całego procesu chemicznego w obie strony. W praktyce większość reakcji chemicznych jest odwracalna, z wyjątkiem tych, w których wydajność jest bliska stu procent. Natomiast kiedy przy użyciu tych samych substratów można uzyskać różne produkty, mamy do czynienia z reakcjami równoległymi. W takich procesie zachodzi jednocześnie reakcja główna oraz reakcja uboczna. Wśród reakcji złożonych wyróżnia się reakcje sprzężone i reakcje łańcuchowe. Ten pierwszy typ reakcji zachodzi wtedy, gdy w układzie dwóch reakcji wystąpienie pierwszej uzależnione jest od wystąpienia drugiej reakcji elementarnej. Z kolei reakcja łańcuchowa to szereg następujących po sobie procesów, których zainicjowanie zależy od przebiegu poprzedniej reakcji. Zatem produkt jednego procesu chemicznego jest zarazem substratem kolejnej reakcji. Szczególnym przypadkiem reakcji łańcuchowej jest reakcja jądrowa. Wywołuje ją bombardowanie neutronami ciężkich jąder atomowych, które po rozszczepieniu oddziałują na nowo powstałe pierwiastki.

Polecane

Kontakt

Copyright © www.easy-graft.pl. All Rights Reserved.