ფეთქებადი ტრანსფორმაციის რეაქციების საბოლოო შედეგი ჩვეულებრივ გამოიხატება განტოლებით, რომელიც აკავშირებს საწყისი ფეთქებადი ნივთიერების ქიმიურ ფორმულას ან მის შემადგენლობას (ასაფეთქებელი ნარევის შემთხვევაში) აფეთქების საბოლოო პროდუქტების შემადგენლობასთან.
აფეთქების დროს ქიმიური ტრანსფორმაციის განტოლების ცოდნა მნიშვნელოვანია ორი თვალსაზრისით. ერთის მხრივ, ამ განტოლების გამოყენებით შესაძლებელია გამოვთვალოთ აფეთქების აირისებური პროდუქტების სითბო და მოცულობა და, შესაბამისად, ტემპერატურა, წნევა და სხვა პარამეტრები. მეორეს მხრივ, აფეთქების პროდუქტების შემადგენლობას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს, როდესაც საქმე ეხება მიწისქვეშა მაღაროებში აფეთქებისთვის განკუთვნილ ასაფეთქებელ ნივთიერებებს (აქედან გამომდინარე, მაღაროს ვენტილაციის გაანგარიშება ისე, რომ ნახშირბადის მონოქსიდისა და აზოტის ოქსიდების რაოდენობა არ აღემატებოდეს გარკვეულ მოცულობას).
თუმცა, აფეთქების დროს ქიმიური წონასწორობა ყოველთვის არ არის დამყარებული. იმ მრავალრიცხოვან შემთხვევებში, როდესაც გაანგარიშება არ იძლევა საშუალებას საიმედოდ დაადგინოს ფეთქებადი ტრანსფორმაციის საბოლოო წონასწორობა, ადამიანი მიმართავს ექსპერიმენტს. მაგრამ აფეთქების მომენტში პროდუქტების შემადგენლობის ექსპერიმენტული განსაზღვრა ასევე სერიოზულ სირთულეებს აწყდება, რადგან მაღალ ტემპერატურაზე აფეთქების პროდუქტები შეიძლება შეიცავდეს ატომებს და თავისუფალ რადიკალებს (აქტიური ნაწილაკები), რომელთა აღმოჩენა შეუძლებელია გაგრილების შემდეგ.
ორგანული ასაფეთქებელი ნივთიერებები, როგორც წესი, შედგება ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადისა და აზოტისგან. შესაბამისად, აფეთქების პროდუქტები შეიძლება შეიცავდეს შემდეგ აირისებრ და მყარ ნივთიერებებს: CO 2, H 2 O, N 2, CO, O 2, H 2, CH 4 და სხვა ნახშირწყალბადებს: NH 3, C 2 N 2, HCN, NO, N. 2 O, C. თუ ასაფეთქებელი ნივთიერება შეიცავს გოგირდს ან ქლორს, მაშინ აფეთქების პროდუქტები შეიძლება შეიცავდეს SO 2, H 2 S, HCl და Cl 2, შესაბამისად. თუ ფეთქებადი შემადგენლობა შეიცავს ლითონებს, მაგალითად, ალუმინს ან ზოგიერთ მარილს (მაგალითად, ამონიუმის ნიტრატი NH 4 NO 3, ბარიუმის ნიტრატი Ba(NO 3) 2; ქლორატები - ბარიუმის ქლორატი Ba(ClO 3) 2, კალიუმის ქლორატი KClO 3; პერქლორატები - ამონიუმის NHClO 4 და ა.შ.) აფეთქების პროდუქტები შეიცავს ოქსიდებს, მაგალითად Al 2 O 3, კარბონატებს, მაგალითად, ბარიუმის კარბონატს BaCO 3, კალიუმის კარბონატს K 2 CO 3, ბიკარბონატებს (KHCO 3), ციანიდებს (KCN), სულფატები (BaSO 4, K 2 SO 4), სულფიდები (NS, K 2 S), სულფიტები (K 2 S 2 O 3), ქლორიდები (AlC ლ 3, BaCl 2, KCl) და სხვა ნაერთები.
გარკვეული აფეთქების პროდუქტების არსებობა და რაოდენობა, პირველ რიგში, დამოკიდებულია ფეთქებადი შემადგენლობის ჟანგბადის ბალანსზე.
ჟანგბადის ბალანსი ახასიათებს ურთიერთობას აალებადი ელემენტების შემცველობასა და ჟანგბადს შორის ასაფეთქებელ ნივთიერებაში.
ჟანგბადის ბალანსი ჩვეულებრივ გამოითვლება, როგორც სხვაობა ფეთქებადი ნივთიერებაში შემავალი ჟანგბადის წონასა და მის შემადგენლობაში შემავალი წვადი ელემენტების სრული დაჟანგვისთვის საჭირო ჟანგბადის რაოდენობას შორის. გაანგარიშება ხორციელდება 100გრ ასაფეთქებელ ნივთიერებაზე, რომლის მიხედვითაც ჟანგბადის ბალანსი გამოხატულია პროცენტულად. კომპოზიციისთვის ჟანგბადის მიწოდება ხასიათდება ჟანგბადის ბალანსით (OB) ან ჟანგბადის კოეფიციენტით a k, რომელიც შედარებით გამოხატავს ჟანგბადის სიჭარბეს ან ნაკლებობას წვადი ელემენტების სრული დაჟანგვისთვის უფრო მაღალ ოქსიდებში, მაგალითად, CO 2 და H. 2 O.
თუ ფეთქებადი ნივთიერება შეიცავს იმდენი ჟანგბადს, რომ მთლიანად დაჟანგდეს მისი შემადგენელი წვადი ელემენტები, მაშინ მისი ჟანგბადის ბალანსი ნულის ტოლია. თუ არის ჭარბი, CB დადებითია, თუ ჟანგბადის ნაკლებობაა, CB უარყოფითია. ასაფეთქებელი ნივთიერებების ჟანგბადის ბალანსი შეესაბამება CB – 0; a k = 1.
თუ ასაფეთქებელი ნივთიერება შეიცავს ნახშირბადს, წყალბადს, აზოტს და ჟანგბადს და აღწერილია განტოლებით C a H b N c O d, მაშინ ჟანგბადის ბალანსის და ჟანგბადის კოეფიციენტის მნიშვნელობები შეიძლება განისაზღვროს ფორმულებით.
(2)
სადაც a, b, c და d არის ატომების რაოდენობა, შესაბამისად, C, H, N და O ასაფეთქებელი ნივთიერებების ქიმიურ ფორმულაში; 12, 1, 14, 16 - ნახშირბადის, წყალბადის, აზოტის და ჟანგბადის ატომური მასები, დამრგვალებული უახლოეს მთელ რიცხვამდე; წილადის მნიშვნელი (1) განტოლებაში განსაზღვრავს ფეთქებადი ნივთიერების მოლეკულურ წონას: M = 12a + b + 14c + 16d.
ასაფეთქებელი ნივთიერებების წარმოებისა და ექსპლუატაციის (შენახვა, ტრანსპორტირება, გამოყენება) უსაფრთხოების თვალსაზრისით, მათი ფორმულირებების უმეტესობას აქვს უარყოფითი ჟანგბადის ბალანსი.
ჟანგბადის ბალანსის მიხედვით, ყველა ასაფეთქებელი ნივთიერება იყოფა შემდეგ სამ ჯგუფად:
I. ფეთქებადი ნივთიერებები ჟანგბადის დადებითი ბალანსით: ნახშირბადი იჟანგება CO 2-მდე, წყალბადი - H 2 O, აზოტი და ჭარბი ჟანგბადი გამოიყოფა ელემენტარული ფორმით.
II. ფეთქებადი ნივთიერებები ჟანგბადის უარყოფითი ბალანსით, როდესაც ჟანგბადი არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ კომპონენტები მთლიანად დაჟანგდეს უფრო მაღალ ოქსიდებად და ნახშირბადი ნაწილობრივ იჟანგება CO-მდე (მაგრამ ყველა ფეთქებადი ნივთიერება გარდაიქმნება გაზად).
III. ფეთქებადი ნივთიერებები უარყოფითი ჟანგბადის ბალანსით, მაგრამ არ არის საკმარისი ჟანგბადი ყველა წვადი კომპონენტის აირებად გადაქცევისთვის (აფეთქების პროდუქტები შეიცავს ელემენტარულ ნახშირბადს).
4.4.1. ფეთქებადი ნივთიერებების ფეთქებადი დაშლის პროდუქტების შემადგენლობის გაანგარიშება
ჟანგბადის დადებითი ბალანსით (I ჯგუფი BB)
ჟანგბადის დადებითი ბალანსის მქონე ფეთქებადი ნივთიერებების აფეთქების რეაქციების განტოლებების შედგენისას ხელმძღვანელობენ შემდეგი პრინციპები: ნახშირბადი იჟანგება ნახშირორჟანგად CO 2, წყალბადი წყალში H 2 O, აზოტი და ჭარბი ჟანგბადი გამოიყოფა ელემენტარული ფორმით (N. 2, O 2).
Მაგალითად.
1. ინდივიდუალური ფეთქებადი ნივთიერების ფეთქებადი დაშლის რეაქციის განტოლების შედგენა (აფეთქების პროდუქტების შედგენილობის განსაზღვრა).
ნიტროგლიცერინი: C 3 H 5 (ONO 2) 3, M = 227.
ჩვენ განვსაზღვრავთ ჟანგბადის ბალანსს ნიტროგლიცერინისთვის:
KB > 0, ჩვენ ვწერთ რეაქციის განტოლებას:
C 3 H 5 (ONO 2) 3 = 3CO 2 + 2.5 H 2 O + 0.25 O 2 + 1.5 N 2.
ძირითადი რეაქციის გარდა, ხდება დისოციაციის რეაქციები:
2CO 2 2CO + O 2;
O 2 + N 2 2NO;
2H 2 O 2H 2 + O 2;
H 2 O + CO CO 2 + H 2 .
მაგრამ ვინაიდან KB = 3.5 (ნულზე ბევრად მეტი), რეაქციები გადადის CO 2, H 2 O, N 2 წარმოქმნისკენ, ამიტომ CO, H 2 და NO აირების წილი ფეთქებადი დაშლის პროდუქტებში უმნიშვნელოა და შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი.
2. შექმენით განტოლება შერეული ფეთქებადი ნივთიერების ფეთქებადი დაშლის რეაქციისთვის: ამონიალი, რომელიც შედგება 80% ამონიუმის ნიტრატისაგან NH 4 NO 3 (M = 80), 15% TNT C 7 H 5 N 3 O 6 (M = 227) და 5% ალუმინის Al (a.m. M = 27).
ჟანგბადის ბალანსისა და α კოეფიციენტის გამოთვლა შერეულ ფეთქებად ნივთიერებებზე ხორციელდება შემდეგნაირად: გამოთვალეთ თითოეული ქიმიური ელემენტის რაოდენობა, რომელიც შეიცავს ნარევის 1 კგ-ს და გამოხატეთ იგი მოლში. შემდეგ ისინი ქმნიან ჩვეულებრივ ქიმიურ ფორმულას 1 კგ შერეული ფეთქებადი ნივთიერებისთვის, გარეგნულად მსგავსია ინდივიდუალური ფეთქებადი ნივთიერების ქიმიური ფორმულისთვის და შემდეგ ახორციელებენ გამოთვლას ზემოთ მოყვანილი მაგალითის მსგავსად.
თუ შერეული ასაფეთქებელი ნივთიერება შეიცავს ალუმინს, მაშინ KB და α k მნიშვნელობების განსაზღვრის განტოლებებს აქვს შემდეგი ფორმა:
,
,
სადაც e არის ალუმინის ატომების რაოდენობა პირობით ფორმულაში.
გამოსავალი.
1. გამოთვალეთ 1 კგ ამონალის ელემენტარული შემადგენლობა და ჩაწერეთ მისი ჩვეულებრივი ქიმიური ფორმულა.
%.
2. ჩვენ ვწერთ ამონალის დაშლის რეაქციის განტოლებას:
C 4.6 H 43.3 N 20 O 34 Al 1.85 = 4.6CO 2 + 21.65H 2 O + 0.925Al 2 O 3 + 10N 2 + 0.2O 2.
4.4.2. ფეთქებადი ნივთიერებების ფეთქებადი დაშლის პროდუქტების შემადგენლობის გაანგარიშება
უარყოფითი ჟანგბადის ბალანსით (II ჯგუფი BB)
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მეორე ჯგუფის ასაფეთქებელი ნივთიერებების ფეთქებადი დაშლის რეაქციის განტოლების შედგენისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ შემდეგი მახასიათებლები: წყალბადი იჟანგება H 2 O-მდე, ნახშირბადი იჟანგება CO-მდე, დარჩენილი ჟანგბადი იჟანგება ნაწილს. CO-დან CO2-მდე და აზოტი გამოიყოფა N 2-ის სახით.
მაგალითი:შექმენით პენტაერითრიტოლის ტეტრანიტრატის (PETN) ფეთქებადი დაშლის რეაქციის განტოლება C(CH 2 ONO 2) 4 Mthena = 316. ჟანგბადის ბალანსი არის –10,1%.
PETN-ის ქიმიური ფორმულიდან ირკვევა, რომ არ არის საკმარისი ჟანგბადი წყალბადის და ნახშირბადის სრულ დაჟანგვამდე (8 წყალბადისთვის საჭიროა 4 ატ. ჟანგბადი H 2 O = 4H 2 O-ში გადასაყვანად) (5 at. ნახშირბადი, 10 ატ. ჟანგბადი საჭიროა CO 2 = 5CO-ში გადასაყვანად 2) სულ საჭირო 4 + 10 = 14 ატ. ჟანგბადი და მხოლოდ 12 ატომია.
1. ჩვენ ვადგენთ რეაქციის განტოლებას PETN-ის დაშლისათვის:
C(CH 2 ONO 2) 4 = 5CO + 4H 2 O + 1.5O 2 + 2N 2 = 4H 2 O + 2CO + 3CO 2 + 2N 2.
CO და CO 2 კოეფიციენტების მნიშვნელობის დასადგენად:
5CO + 1.5O 2 = xCO + yCO 2,
x + y = n – ნახშირბადის ატომების ჯამი,
x + 2у = m – ჟანგბადის ატომების ჯამი,
X + y = 5 x = 5 – y
x + 2y = 8 ან x = 8 – 2y
ან 5 – y = 8 – 2y; y = 8 – 5 = 3; x = 5 – 3 = 2.
რომ. კოეფიციენტი CO-სთვის x = 2; CO 2 y = 3-ზე, ე.ი.
5CO + 1.5 O 2 = 2CO + 3CO 2.
მეორადი რეაქციები (დისოციაცია):
წყლის ორთქლი: H 2 O + CO CO 2 + H 2;
2H 2 O 2H 2 + O 2;
დისოციაცია: 2CO 2 2CO + O 2;
2. შეცდომის შესაფასებლად გამოვთვლით ფეთქებადი დაშლის რეაქციის პროდუქტების შემადგენლობას მეორადი რეაქციებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანი - წყლის ორთქლის (H 2 O + CO CO 2 + H 2) რეაქციის გათვალისწინებით.
წარმოგიდგენთ PETN-ის ფეთქებადი დაშლის რეაქციის განტოლებას სახით:
C(CH 2 ONO 2) 4 = uH 2 O + xCO + yCO 2 + zH 2 + 2N 2.
გამაცხელებელი ელემენტის ფეთქებადი დაღვრის ტემპერატურა არის დაახლოებით 4000 0 K.
შესაბამისად, წყლის ორთქლის წონასწორობის მუდმივია:
.
ჩვენ ვწერთ და ვხსნით განტოლებათა სისტემას:
,
x + y = 5 (იხ. ზემოთ) – ნახშირბადის ატომების რაოდენობა;
2z + 2у = 8 – წყალბადის ატომების რაოდენობა;
x + 2y + u = 12 – ჟანგბადის ატომების რაოდენობა.
განტოლებათა სისტემის გარდაქმნა მცირდება კვადრატული განტოლების მიღებამდე:
7,15 წ 2 – 12,45 წ – 35 = 0.
(ay 2 + y + c = 0 ტიპის განტოლება).
მისი გამოსავალი ასე გამოიყურება:
,
,
y = 3,248, შემდეგ x = 1,752; z = 0.242; u = 3.758.
ამრიგად, რეაქციის განტოლება იღებს ფორმას:
C(CH 2 ONO 2) 4 = 1,752CO + 3,248CO 2 + 3,758H 2 O + 0,242H 2 + 2N 2.
მიღებული განტოლებიდან ირკვევა, რომ ფეთქებადი დაშლის პროდუქტების შედგენილობისა და რაოდენობის განსაზღვრის შეცდომა სავარაუდო მეთოდით უმნიშვნელოა.
4.4.3. ფეთქებადი ნივთიერებების ფეთქებადი დაშლის რეაქციის განტოლებების შედგენა
უარყოფითი CB-ით (III ჯგუფი)
ასაფეთქებელი ნივთიერებების მესამე ჯგუფისთვის ფეთქებადი დაშლის რეაქციის განტოლებების დაწერისას, თქვენ უნდა დაიცვან შემდეგი თანმიმდევრობა:
1. მისი CB განსაზღვრა ფეთქებადი ნივთიერების ქიმიური ფორმულით;
2. წყალბადის დაჟანგვა H 2 O-მდე;
3. ნახშირბადის დაჟანგვა ჟანგბადის ნარჩენებით CO-მდე;
4. ჩაწერეთ რეაქციის დანარჩენი პროდუქტები, კერძოდ C, N და ა.შ.;
5. შეამოწმეთ შანსები.
მაგალითი : შექმენით ტრინიტროტოლუოლის (TNT, ტოლ) ფეთქებადი დაშლის რეაქციის განტოლება C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3.
მოლური მასა M = 227; კბ = -74,0%.
გამოსავალი:ქიმიური ფორმულიდან ჩვენ ვხედავთ, რომ ჟანგბადი არ არის საკმარისი ნახშირბადისა და წყალბადის დასაჟანგად: წყალბადის სრული დაჟანგვა მოითხოვს 2,5 ჟანგბადის ატომს, ნახშირბადის არასრული დაჟანგვის საჭიროებს 7 ატომს (მხოლოდ 9,5 არსებულ 6 ატომთან შედარებით). ამ შემთხვევაში, TNT დაშლის რეაქციის განტოლებას აქვს ფორმა:
C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 = 2,5 H 2 O + 3,5 CO + 3,5 C + 1,5 N 2.
მეორადი რეაქციები:
H 2 O + CO CO 2 + H 2;
ხმის ქიმია
ხმის ქიმია (სონოქიმია)- ქიმიის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ძლიერი აკუსტიკური ტალღების ურთიერთქმედებას და შედეგად მიღებულ ქიმიურ და ფიზიკურ-ქიმიურ ეფექტებს. ხმის ქიმია სწავლობს ბგერითი ქიმიური რეაქციების კინეტიკასა და მექანიზმს, რომელიც ხდება ხმის ველის მოცულობაში. ხმის ქიმიის დარგი ასევე მოიცავს ზოგიერთ ფიზიკურ და ქიმიურ პროცესს ხმის ველში: სონოლუმინესცენცია, ნივთიერების დისპერსია ბგერის გავლენის ქვეშ, ემულსიფიკაცია და სხვა კოლოიდური ქიმიური პროცესები.
Sonochemistry ყურადღებას ამახვილებს ქიმიური რეაქციების შესწავლაზე, რომლებიც წარმოიქმნება აკუსტიკური ვიბრაციების გავლენის ქვეშ - სონოქიმიური რეაქციები.
როგორც წესი, ხმოვან-ქიმიური პროცესები შესწავლილია ულტრაბგერითი დიაპაზონში (20 kHz-დან რამდენიმე MHz-მდე). ხმის ვიბრაციები კილოჰერცის დიაპაზონში და ინფრაბგერითი დიაპაზონში გაცილებით ნაკლებად ხშირად არის შესწავლილი.
ხმის ქიმია სწავლობს კავიტაციის პროცესებს.
სონოქიმიის ისტორია
ხმის ტალღების გავლენა ქიმიური პროცესების მიმდინარეობაზე პირველად აღმოაჩინეს 1927 წელს რიჩარდმა და ლომისმა, რომლებმაც აღმოაჩინეს, რომ ულტრაბგერის გავლენის ქვეშ კალიუმის იოდიდი იშლება წყალხსნარში იოდის გამოყოფით. შემდგომში აღმოაჩინეს შემდეგი სონოქიმიური რეაქციები:
- წყალში აზოტის დისპროპორცია ამიაკისა და აზოტის მჟავაში
- სახამებლის და ჟელატინის მაკრომოლეკულების დაშლა პატარა მოლეკულებად
- მალეინის მჟავის ჯაჭვის სტერეოიზომერიზაცია ფუმარინის მჟავამდე
- რადიკალების წარმოქმნა წყლისა და ნახშირბადის ტეტრაქლორიდის ურთიერთქმედების დროს
- ორგანოსილიციუმის და ორგანოციდური ნაერთების დიმერიზაცია და ოლიგომერიზაცია
ბგერა-ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია
პირველადი და მეორადი ელემენტარული პროცესების მექანიზმიდან გამომდინარე, ბგერა-ქიმიური რეაქციები შეიძლება დაიყოს შემდეგ კლასებად:
- რედოქსის რეაქციები წყალში, რომლებიც წარმოიქმნება თხევად ფაზაში წყლის მოლეკულების გახსნილ ნივთიერებებსა და ულტრაბგერითი გაყოფის პროდუქტებს შორის, რომლებიც წარმოიქმნება კავიტაციის ბუშტში და გადადის ხსნარში (ულტრაბგერის მოქმედების მექანიზმი არაპირდაპირია და მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია წყლის სისტემების რადიოლიზი).
- რეაქცია ბუშტის შიგნით გახსნილ გაზებსა და მაღალი ორთქლის წნევის მქონე ნივთიერებებს შორის (მაგალითად, აზოტის ოქსიდების სინთეზი ულტრაბგერით წყალზე, რომელშიც ჰაერი იხსნება). ამ რეაქციების მექანიზმი მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია რადიოლიზის გაზის ფაზაში.
- ჯაჭვური რეაქციები ხსნარში დაწყებული არა წყლის გაყოფის რადიკალური პროდუქტებით, არამედ სხვა ნივთიერებით, რომელიც იყოფა კავიტაციის ბუშტში (მაგალითად, მალეინის მჟავას იზომერიზაციის რეაქცია ფუმარიულ მჟავაში, დაწყებული ბრომით ან ალკილის ბრომიდებით).
- მაკრომოლეკულებთან დაკავშირებული რეაქციები (მაგალითად, პოლიმერის მოლეკულების განადგურება და მის მიერ ინიცირებული პოლიმერიზაცია).
- აფეთქების დაწყება ულტრაბგერითი თხევადი ან მყარი ასაფეთქებელი ნივთიერებებით (მაგალითად, იოდის ნიტრიდი, ტეტრანიტრომეთანი, ტრინიტროტოლუენი).
- ხმოვან-ქიმიური რეაქციები არაწყლიან სისტემებში. ზოგიერთი ასეთი რეაქციაა: გაჯერებული ნახშირწყალბადების პიროლიზი და დაჟანგვა, ალიფატური ალდეჰიდების და სპირტების დაჟანგვა, ალკილის ჰალოიდების დაშლა და დიმერიზაცია, ჰალოგენის წარმოებულების რეაქციები მეტალებთან (ვურცის რეაქცია), არომატული ნაერთების ალკილაცია, თიოკარბამატების და თიოკარბამატების მომზადება, ორგანული მეტალის ნაერთები, ულმანის რეაქცია, ციკლოდამატების რეაქციები, ჰალოგენის გაცვლის რეაქციები, პერფტორალკილის ნაერთების მომზადება და რეაქციები, კარბენის სინთეზები, ნიტრილების სინთეზი და ა.შ.
ხმის ქიმიის მეთოდები
ბგერა-ქიმიური რეაქციების შესასწავლად გამოიყენება შემდეგი მეთოდები:
- ინვერსიული პიეზოელექტრული ეფექტი და მაგნიტოსტრიქციის ეფექტი სითხეში მაღალი სიხშირის ხმის ვიბრაციების წარმოქმნის მიზნით
- ანალიტიკური ქიმია სონოქიმიური რეაქციების პროდუქტების შესასწავლად
ლიტერატურა
- მარგულის მ.ა.ხმის ქიმიის საფუძვლები. ქიმიური რეაქციები აკუსტიკური ველებში. - მ.: უმაღლესი სკოლა, 1984. - 272გვ. - 300 ეგზემპლარი.
ფონდი ვიკიმედია. 2010 წელი.
ნახეთ, რა არის „ხმის ქიმია“ სხვა ლექსიკონებში:
არსებითი სახელი, სინონიმების რაოდენობა: 2 სონოქიმია (3) ქიმია (43) ASIS სინონიმების ლექსიკონი. ვ.ნ. ტრიშინი. 2013… სინონიმური ლექსიკონი
- "შესავალი ჭეშმარიტ ფიზიკურ ქიმიაში". მ.ვ.ლომონოსოვის ხელნაწერი. 1752 ქიმიის ფიზიკური ქიმიის განყოფილება ... ვიკიპედია
ამ ტერმინს სხვა მნიშვნელობა აქვს, იხილეთ ქიმია (მნიშვნელობები). ქიმია (არაბულიდან کیمياء, სავარაუდოდ მიღებული ეგვიპტური სიტყვიდან km.t (შავი), საიდანაც ასევე მოვიდა ეგვიპტის სახელი, შავი ნიადაგი და ტყვია „შავი... ... ვიკიპედია.
ქიმიურ რეაქციებში ხმის გამოშვება ყველაზე ხშირად აფეთქებების დროს შეინიშნება, როდესაც ტემპერატურისა და წნევის მკვეთრი მატება იწვევს ჰაერში ვიბრაციას. მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ აფეთქებების გარეშე. თუ საცხობ სოდას ცოტა ძმარს დაასხით, ისმის სტვენის ხმა და გამოდის ნახშირორჟანგი: NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2. გასაგებია, რომ უჰაეროდ სივრცეში არც ეს რეაქცია და არც აფეთქება არ ისმის.
კიდევ ერთი მაგალითი: თუ დაასხით ცოტა მძიმე კონცენტრირებული გოგირდმჟავა შუშის ცილინდრის ფსკერზე, შემდეგ დაასხით მსუბუქი სპირტის ფენა ზემოდან და შემდეგ მოათავსეთ კალიუმის პერმანგანატის კრისტალები (კალიუმის პერმანგანატი) ორ სითხეს შორის საზღვარზე, ისმის საკმაოდ ძლიერი ხრაშუნის ხმა და ნათელი ნაპერწკლები ჩანს სიბნელეში. აქ არის "ხმოვანი ქიმიის" ძალიან საინტერესო მაგალითი.
ყველამ გაიგო ღუმელში სროლის ხმა.
გუგუნი ასევე ისმის, თუ მილიდან გამომავალ წყალბადს აალებთ და მილის ბოლო კონუსურ ან სფერულ ჭურჭელში ჩააშვებთ. ამ ფენომენს სიმღერის ალი ეწოდა.
ასევე ცნობილია ზუსტად საპირისპირო ფენომენი - სასტვენის ხმის ეფექტი ცეცხლზე. ცეცხლს შეუძლია, თითქოს, "შეიგრძნოს" ხმა, აკონტროლოს მისი ინტენსივობის ცვლილებები და შექმნას ხმის ვიბრაციების ერთგვარი "მსუბუქი ასლი".
ასე რომ, მსოფლიოში ყველაფერი ურთიერთდაკავშირებულია, მათ შორის ისეთი ერთი შეხედვით შორეული მეცნიერებებიც კი, როგორიცაა ქიმია და აკუსტიკა.
განვიხილოთ ქიმიური რეაქციების ზემოაღნიშნული ნიშნებიდან ბოლო – ხსნარიდან ნალექის დალექვა.
ყოველდღიურ ცხოვრებაში ასეთი რეაქციები იშვიათია. ზოგიერთმა მებაღემ იცის, რომ თუ მავნებლებთან საბრძოლველად მოამზადებთ ეგრეთ წოდებულ ბორდოს სითხეს (საფრანგეთის ქალაქ ბორდოს სახელის მიხედვით, სადაც ვენახებს ასხურებდნენ) და ამისათვის შეურიეთ სპილენძის სულფატის ხსნარი კირის რძეს. , წარმოიქმნება ნალექი.
დღესდღეობით ცოტა ადამიანი ამზადებს ბორდოს სითხეს, მაგრამ ყველამ დაინახა სასწორი ქვაბის შიგნით. თურმე ესეც ქიმიური რეაქციის დროს წარმოქმნილი ნალექია!
ეს არის რეაქცია. წყალში არის რამდენიმე ხსნადი კალციუმის ბიკარბონატი Ca(HCO3)2. ეს ნივთიერება წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც მიწისქვეშა წყალი, რომელშიც ნახშირორჟანგი იხსნება, გადის კირქვებში.
ამ შემთხვევაში ხდება კალციუმის კარბონატის დაშლის რეაქცია (კერძოდ, მისგან მზადდება კირქვა, ცარცი და მარმარილო): CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2. თუ წყალი ახლა აორთქლდება ხსნარიდან, რეაქცია იწყება საპირისპირო მიმართულებით.
წყალი შეიძლება აორთქლდეს, როდესაც კალციუმის ბიკარბონატის ხსნარი აგროვებს წვეთებს მიწისქვეშა გამოქვაბულის ჭერზე და ეს წვეთები ხანდახან დაეცემა.
ასე იბადება სტალაქტიტები და სტალაგმიტები. საპირისპირო რეაქცია ასევე ხდება ხსნარის გაცხელებისას.
ასე ყალიბდება ქერქი ქვაბში.
და რაც უფრო მეტი ბიკარბონატი იყო წყალში (მაშინ წყალს ხისტად ეძახიან), მით მეტი მასშტაბი იქმნება. რკინისა და მანგანუმის მინარევები კი სასწორს ხდის არა თეთრს, არამედ ყვითელს ან თუნდაც ყავისფერს.
ადვილია იმის შემოწმება, რომ სასწორი ნამდვილად კარბონატულია. ამისათვის საჭიროა მისი დამუშავება ძმრით - ძმარმჟავას ხსნარით.
რეაქციის შედეგად CaCO3 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + + H2O + CO2, ნახშირორჟანგის ბუშტები გამოიყოფა და მასშტაბი დაიწყებს დაშლას.
ჩამოთვლილი ნიშნები (კიდევ ერთხელ გავიმეოროთ: სინათლის, სითბოს, აირის, ნალექის გამოყოფა) ყოველთვის არ გვაძლევს იმის თქმის საშუალებას, რომ რეაქცია ნამდვილად მიმდინარეობს.
მაგალითად, ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე კალციუმის კარბონატი CaCO3 (ცარცი, კირქვა, მარმარილო) იშლება და წარმოიქმნება კალციუმის ოქსიდი და ნახშირორჟანგი: CaCO3 = CaO + CO2 და ამ რეაქციის დროს თერმული ენერგია არ გამოიყოფა, არამედ შეიწოვება და ნივთიერების გარეგნობა ოდნავ იცვლება.
Სხვა მაგალითი. თუ მარილმჟავას და ნატრიუმის ჰიდროქსიდის განზავებულ ხსნარებს ურევთ, მაშინ ხილული ცვლილებები არ შეინიშნება, თუმცა ხდება რეაქცია HC1 + NaOH = NaCl + H2O. ამ რეაქციაში კაუსტიკური ნივთიერებები – მჟავა და ტუტე „ჩაქრნენ“ ერთმანეთი და შედეგი იყო უვნებელი ნატრიუმის ქლორიდი (სუფრის მარილი) და წყალი.
მაგრამ თუ შეურიეთ მარილმჟავას და კალიუმის ნიტრატის ხსნარებს (კალიუმის ნიტრატი), მაშინ ქიმიური რეაქცია არ მოხდება.
ეს ნიშნავს, რომ ყოველთვის არ არის შესაძლებელი მხოლოდ გარეგანი ნიშნებით იმის თქმა, მოხდა თუ არა რეაქცია.
განვიხილოთ ყველაზე გავრცელებული რეაქციები მჟავების, ფუძეების, ოქსიდების და მარილების მაგალითის გამოყენებით - არაორგანული ნაერთების ძირითადი კლასები.
Წინასიტყვაობა
შესავალი
§ 1. ბგერის ქიმიის საგანი
§ 2. ნარკვევი ბგერითი ქიმიის განვითარების შესახებ
§ 3. ხმის ქიმიის ექსპერიმენტული მეთოდები
თავი 1. ხმის ველი და ულტრაბგერითი კავიტაცია
§ 4. აკუსტიკური ველი და მისი დამახასიათებელი სიდიდეები (ძირითადი ცნებები)
§ 5. აკუსტიკური კავიტაცია სითხეებში
§ 6. კავიტაციის ბირთვები სითხეებში
§ 7. კავიტაციის ბუშტების პულსაცია და კოლაფსი
§ 8. კავიტაციის რეგიონის განვითარების დინამიკა
თავი 2. სონოქიმიური რეაქციების და სოიოლუმინესცენციის ექსპერიმენტული და თეორიული კვლევები
§ 9. სხვადასხვა ფაქტორების გავლენა ბგერა-ქიმიური რეაქციებისა და სოიოლუმინესცენციის მიმდინარეობაზე
§ 10. თანალუმინესცენცია სხვადასხვა სითხეებში
§ 11. ფიზიკური პროცესები, რომლებიც იწვევს ბგერა-ქიმიური რეაქციების და სოიოლუმინესცენციის წარმოქმნას
§ 12. კოლუმინესცენციის სპექტრული კვლევები
§ 13. პირველადი და მეორადი ელემენტარული პროცესები კავიტაციის ბუშტში
§ 14. ულტრაბგერითი ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია
§ 15. აირების ზემოქმედების მექანიზმისა და ბგერა-ქიმიური რეაქციების წარმოშობის შესახებ
§ 16. აკუსტიკური ველები დაბალი ინტენსივობით
§ 17. დაბალი სიხშირის აკუსტიკური ველები
თავი 3. კავიტაციის შედეგად გამოწვეული ხმოვან-ქიმიური რეაქციების და ფიზიკურ-ქიმიური პროცესების ენერგია
§ 18. აკუსტიკური ვიბრაციების ენერგიის გარდაქმნის ძირითადი გზები
§ 19. რეაქციის პროდუქტების ქიმიურ-აკუსტიკური გამოსავლიანობა (ენერგეტიკული გამოსავლიანობა)
§ 20. ულტრაბგერითი წყლის გაყოფის პროდუქტების საწყისი ქიმიურ-აკუსტიკური გამოსავლიანობა
§ 21. სოიოლუმინესცენციის ენერგეტიკული გამოსავალი
§ 22. ბგერა-ქიმიური რეაქციების სიჩქარის დამოკიდებულება ულტრაბგერითი ტალღების ინტენსივობაზე.
§ 23. კავიტაციით გამოწვეული ფიზიკური და ქიმიური პროცესების სიჩქარის დამოკიდებულება ულტრაბგერითი ტალღების ინტენსივობაზე
§ 24. ზოგადი რაოდენობრივი კანონები
§ 25. ბგერა-ქიმიური რეაქციების ენერგიის გამომუშავებასა და სონოლუმინესცენციას შორის ურთიერთობის შესახებ
თავი 4. ულტრაბგერითი ქიმიური რეაქციების კინეტიკა
§ 26. რადიკალების კონცენტრაციის სტაციონარული მდგომარეობა საშუალოდ რხევის პერიოდში და მოცულობაში (პირველი მიახლოება)
§ 27. რადიკალების კონცენტრაციის ცვლილება მოცულობით საშუალოდ (მეორე მიახლოება)
§ 28. რადიკალების სივრცით-დროებითი განაწილების კავიტაციური-დიფუზიური მოდელი (მესამე დაახლოება)
§ 29. ულტრაბგერითი ტალღის ენერგიის ადგილი მატერიაზე ზემოქმედების სხვა ფიზიკურ მეთოდებს შორის
§ 30. კავიტაციის ბუშტიდან სითბოს გავრცელების თავისებურებები
თავი 5. წყლისა და წყალხსნარების ბგერითი ქიმია
§ 31. მიღებული ექსპერიმენტული შედეგების ძირითადი მახასიათებლები
§ 32. ქლოროძმარმჟავას ხსნარების სონოლიზი. ულტრაბგერითი ტალღების ველში ჰიდრატირებული ელექტრონების გაჩენის შესახებ
§ 33. რკინის (II) სულფატის დაჟანგვა ულტრაბგერითი ტალღების ველში
§ 34. ცერიუმის (IV) სულფატის შემცირება ულტრაბგერითი ტალღების ველში
§ 35. წყალბადის ზეჟანგის სინთეზი წყლისა და ფორმატების წყალხსნარების სონოლიზის დროს
§ 36. საწყისი ქიმიურ-აკუსტიკური გამოსავლების მნიშვნელობების გაანგარიშება
§ 37. ხმოვან-ქიმიური რეაქციები წყალში და წყალხსნარებში აზოტის ატმოსფეროში
§ 38. ეთილენ-1,2-დიკარბოქსილის მჟავისა და მისი ეთერების სტერეოიზომერიზაციის ჯაჭვური რეაქციის დაწყება ულტრაბგერითი ტალღებით
დასკვნა. ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენების პერსპექტივები მეცნიერებაში, ტექნოლოგიასა და მედიცინაში
ლიტერატურა
საგნის ინდექსი
მეთანი ჰაერზე მსუბუქია, ამიტომ მის მიერ წარმოქმნილი ქაფი ადვილად ადის ჭერამდე. ისე, ბუნებრივი აირის მთავარი კომპონენტის კაშკაშა წვა არავის უნდა გაუკვირდეს - იგივე შეიძლება ითქვას ნებისმიერ მსუბუქ ნახშირწყალბადზე.
წყარო: მეცნიერება GIF-ებში
2. ლუმინოლისა და კალიუმის ჰექსაციანოფერატის (III) დაჟანგვის რეაქცია
აი ქიმილუმინესცენციის მაგალითი: ლუმინოლის ტრანსფორმაციის დროს შეიმჩნევა ადამიანის თვალისთვის აშკარად შესამჩნევი ბზინვარება. სისხლის წითელი მარილი აქ მოქმედებს როგორც კატალიზატორი - იგივე როლი, სხვათა შორის, ჰემოგლობინს შეუძლია, რის შედეგადაც აღწერილი რეაქცია ფართოდ გამოიყენება კრიმინოლოგიაში სისხლის კვალის გამოსავლენად.
წყარო: პროფესორი ნიკოლას სამეცნიერო შოუ
3. ვერცხლისწყლით სავსე ბუშტი (რეაქცია იატაკზე დარტყმისას)
ვერცხლისწყალი ერთადერთი ლითონია, რომელიც ნორმალურ პირობებში რჩება თხევადი, რაც საშუალებას აძლევს მას ჩაასხას ბუშტში. თუმცა, ვერცხლისწყალი იმდენად მძიმეა, რომ პატარა სიმაღლიდან ჩამოვარდნილი ბურთიც კი მას ნაჭრებად აქცევს.
წყარო: ბავშვები აღარ არიან
4. კალიუმის იოდიდით კატალიზებული წყალბადის ზეჟანგის დაშლა
მინარევების არარსებობის შემთხვევაში, წყალბადის ზეჟანგის წყალხსნარი საკმაოდ სტაბილურია, მაგრამ როგორც კი მას კალიუმის იოდიდი დაემატება, მაშინვე დაიწყება ამ მოლეკულების დაშლა. მას თან ახლავს მოლეკულური ჟანგბადის გამოყოფა, რაც შესანიშნავად უწყობს ხელს სხვადასხვა ქაფის წარმოქმნას.
წყარო: Fishki.net
5. რკინა + სპილენძის სულფატი
რუსული ქიმიის კურსში შესწავლილი ერთ-ერთი პირველი რეაქცია: ჩანაცვლების შედეგად უფრო აქტიური ლითონი (რკინა) იხსნება და გადადის ხსნარში, ხოლო ნაკლებად აქტიური ლითონი (სპილენძი) ფერადი ფანტელების სახით ილექება. როგორც მიხვდით, ანიმაცია დროში საგრძნობლად აჩქარებულია.
წყარო: Trinixy
6. წყალბადის ზეჟანგი და კალიუმის იოდიდი
წყალბადის ზეჟანგის (აკა პეროქსიდი) დაშლის რეაქციის კიდევ ერთი მაგალითი კატალიზატორის თანდასწრებით. ყურადღება მიაქციეთ მაგიდაზე მდგარ სარეცხი საშუალების ბოთლს: სწორედ ეს უწყობს ხელს მაგიდაზე ჩამოვარდნილი საპნის ძეხვის გამოჩენას.
წყარო: Trinixy
7. ლითიუმის წვა
ლითიუმი არის ერთ-ერთი ტუტე ლითონი, რომელიც სამართლიანად განიხილება ყველაზე აქტიური ყველა სხვა ლითონს შორის. ის არ იწვის ისე ინტენსიურად, როგორც მისი ძმები ნატრიუმი და კალიუმი, მაგრამ ადვილი მისახვედრია, რომ ეს პროცესი მაინც ძალიან სწრაფია.
წყარო: Trinixy
8. შაქრის გაუწყლოება გოგირდმჟავაში
ძალიან მარტივი და ძალიან ეფექტური რეაქცია: გოგირდის მჟავა აშორებს წყალს საქაროზას მოლეკულებს, აქცევს მათ ატომურ ნახშირბადად (უბრალოდ ნახშირად). გამოთავისუფლებული აირისებრი წყალი ნახშირს აქაფებს, რის შედეგადაც ჩვენ ვხედავთ მუქარის შავ სვეტს.
წყარო: Fishki.net
9. კვარცის მინა
სტანდარტული ფანჯრის შუშისგან განსხვავებით, კვარცი უფრო მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ: ის არ "მოვა" ჩვეულებრივ გაზის სანთურზე. სწორედ ამიტომ, კვარცის მილები შედუღებულია ჟანგბადის სანთურებზე, რაც უზრუნველყოფს ცეცხლის მაღალ ტემპერატურას.
წყარო: Global Research
10. ფლუორესცეინი
წყალხსნარში, ულტრაიისფერი გამოსხივების ზემოქმედებისას, მწვანე საღებავი ფლუორესცინი ასხივებს სინათლეს ხილულ დიაპაზონში - ამ მოვლენას ფლუორესცენცია ეწოდება.
წყარო: Thoisoi
11. ელვა ცილინდრში
ნახშირბადის სულფიდსა და აზოტის ოქსიდს (I) შორის რეაქციას თან ახლავს არა მხოლოდ კაშკაშა თეთრი ციმციმი, რომელიც მოგვაგონებს ბურთის ელვას, არამედ ხასიათდება მხიარული ხმით, რის გამოც მან მიიღო პოპულარული სახელი - "ყეფა ძაღლი". ისინი ცდილობენ ეს ნივთიერება ძვირფას ლითონად გადაიტანონ.
Ჩატვირთვა...