Việc phát ra âm thanh trong các phản ứng hóa học thường được quan sát thấy nhiều nhất trong các vụ nổ, khi nhiệt độ và áp suất tăng mạnh gây ra rung động trong không khí. Nhưng bạn có thể làm mà không có vụ nổ. Nếu bạn đổ một ít giấm lên muối nở thì nghe thấy tiếng rít và khí cacbonic thoát ra: NaHCO3 + CH3COOH \ u003d CH3COONa + H2O + CO2. Rõ ràng là trong chân không sẽ không nghe thấy phản ứng này cũng như tiếng nổ.

Một ví dụ khác: nếu đổ một ít axit sunfuric đặc nặng vào đáy ống đong thủy tinh, sau đó một lớp rượu nhẹ được đổ lên trên, và sau đó các tinh thể thuốc tím (kali pemanganat) được đặt ở ranh giới giữa hai chất lỏng, a sẽ nghe thấy tiếng nổ khá lớn, và có thể nhìn thấy tia lửa sáng trong bóng tối. Và đây là một ví dụ rất thú vị về "âm thanh hóa học".

Mọi người nghe thấy ngọn lửa trong bếp vo ve.

Tiếng vo vo cũng được nghe thấy nếu hydro thoát ra khỏi ống được đốt cháy và cuối ống được hạ xuống thành một bình có dạng hình nón hoặc hình cầu. Hiện tượng này được gọi là ngọn lửa ca hát.

Hiện tượng ngược lại cũng được biết đến - hiệu ứng của âm thanh của tiếng còi trên ngọn lửa. Ngọn lửa có thể “cảm nhận” âm thanh theo những thay đổi về cường độ của nó, tạo ra một loại “bản sao ánh sáng” của rung động âm thanh.

Vì vậy, mọi thứ trên thế giới đều được kết nối với nhau, kể cả những ngành khoa học dường như xa vời như hóa học và âm học.

Hãy xem xét dấu hiệu cuối cùng của các phản ứng hóa học ở trên - sự kết tủa của một chất kết tủa từ một dung dịch.

Trong cuộc sống hàng ngày, những phản ứng như vậy rất hiếm. Một số người làm vườn biết rằng nếu bạn chuẩn bị cái gọi là chất lỏng Bordeaux để kiểm soát dịch hại (được đặt tên theo thành phố Bordeaux ở Pháp, nơi các vườn nho đã được phun thuốc này) và trộn dung dịch đồng sunfat với sữa vôi, thì kết tủa sẽ hình thức.

Bây giờ hiếm ai chuẩn bị chất lỏng Bordeaux, nhưng mọi người đã nhìn thấy cặn bên trong ấm. Hóa ra đây cũng là chất kết tủa trong quá trình phản ứng hóa học!

Phản ứng này là như thế này. Có một ít canxi bicacbonat Ca (HCO3) 2 tan trong nước. Chất này được hình thành khi nước ngầm, trong đó carbon dioxide được hòa tan, thấm qua đá vôi.

Trong trường hợp này, có một phản ứng hòa tan canxi cacbonat (cụ thể là đá vôi, đá phấn, đá hoa bao gồm nó): CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2. Nếu bây giờ nước bay hơi khỏi dung dịch, thì phản ứng bắt đầu diễn ra theo chiều ngược lại.

Nước có thể bay hơi khi dung dịch canxi bicacbonat được thu từng giọt trên trần hang động dưới lòng đất và những giọt nước này thỉnh thoảng rơi xuống.

Đây là cách các nhũ đá và măng đá được sinh ra. Phản ứng nghịch cũng xảy ra khi đun nóng dung dịch.

Đây là cách cáu cặn hình thành trong ấm đun nước.

Và càng có nhiều bicacbonat trong nước (khi đó nước được gọi là cứng), thì càng nhiều cặn được hình thành. Còn tạp chất sắt và mangan làm cho cặn không có màu trắng mà có màu vàng, thậm chí là nâu.

Có thể dễ dàng xác minh rằng cặn có thực sự là cacbonat hay không. Để làm điều này, bạn cần phải tác dụng với giấm - một dung dịch axit axetic.

Kết quả của phản ứng CaCO3 + 2CH3COOH = (CH3COO) 2Ca + + H2O + CO2 sẽ giải phóng bọt khí cacbonic và cặn bắt đầu tan.

Các dấu hiệu được liệt kê (chúng tôi lặp lại một lần nữa: sự giải phóng ánh sáng, nhiệt, khí, cặn) không phải lúc nào cũng cho phép chúng ta nói rằng phản ứng đang thực sự diễn ra.

Ví dụ, ở nhiệt độ rất cao, canxi cacbonat CaCO3 (đá phấn, đá vôi, đá hoa) bị phân hủy và canxi oxit và cacbon đioxit được tạo thành: CaCO3 \ u003d CaO + CO2, và trong quá trình phản ứng này, nhiệt năng không được giải phóng mà bị hấp thụ và bề ngoài của chất ít thay đổi.

Một vi dụ khac. Nếu bạn trộn dung dịch loãng của axit clohydric và natri hiđroxit thì không thấy có sự thay đổi nào, mặc dù phản ứng là HC1 + NaOH = NaCl + H2O. Trong phản ứng này, các chất ăn da - axit và kiềm "dập tắt" lẫn nhau, và kết quả là natri clorua (muối ăn) và nước vô hại.

Nhưng nếu bạn trộn dung dịch axit clohydric và kali nitrat (kali nitrat) thì sẽ không có phản ứng hóa học nào xảy ra.

Điều này có nghĩa là không phải lúc nào cũng có thể nói phản ứng đã diễn ra chỉ bằng các dấu hiệu bên ngoài.

Hãy xem xét các phản ứng phổ biến nhất bằng cách sử dụng ví dụ về axit, bazơ, oxit và muối - các phân loại chính của hợp chất vô cơ.

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng tri thức trong học tập và làm việc sẽ rất biết ơn các bạn.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

• Giới thiệu
• 1. Khái niệm về âm thanh. sóng âm
• 1.1 Lĩnh vực nghiên cứu ảnh hưởng của âm thanh đối với các quá trình hóa học
• 1.2 Phương pháp hóa học âm thanh
• 2. Sử dụng sóng hạ âm như một phương pháp tăng cường quy trình công nghệ hóa học
• 3. Việc sử dụng siêu âm như một cách để tăng cường các quá trình hóa học
• Sự kết luận
• Giới thiệu
• Thế kỷ XXI là thế kỷ của công nghệ sinh học và nano, thông tin hóa phổ cập, điện tử, hạ âm và siêu âm. Siêu âm và sóng hạ âm đại diện cho chuyển động dao động lan truyền giống như sóng của các phần tử của môi trường và được đặc trưng bởi một số đặc điểm khác biệt so với các dao động của dải âm thanh. Trong dải tần số siêu âm, tương đối dễ dàng thu được bức xạ định hướng; rung động siêu âm có lợi cho việc lấy nét, do đó cường độ của rung động siêu âm trong các vùng ảnh hưởng nhất định tăng lên. Khi lan truyền trong chất khí, chất lỏng và chất rắn, dao động âm thanh tạo ra các hiện tượng độc đáo, nhiều hiện tượng đã được ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ, hàng chục công nghệ âm thanh hiệu quả cao, tiết kiệm tài nguyên đã xuất hiện. Trong những năm gần đây, việc sử dụng rung động âm thanh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trong lĩnh vực tạo sóng siêu âm và dòng âm thanh đã được thực hiện thành công, nhờ đó có thể phát triển các quy trình công nghệ mới xảy ra dưới tác động của sóng siêu âm trong pha lỏng.
• Hiện nay, một hướng mới trong hóa học đang được hình thành - hóa âm, giúp đẩy nhanh nhiều quá trình công nghệ hóa học và thu được các chất mới, cùng với việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trong lĩnh vực phản ứng hóa học âm thanh, mang nhiều tính thực tiễn. công việc đã được thực hiện. Sự phát triển và ứng dụng của công nghệ âm thanh hiện đang mở ra triển vọng mới trong việc tạo ra các chất và vật liệu mới, trong việc truyền đạt các đặc tính mới cho các vật liệu và phương tiện đã biết, và do đó đòi hỏi sự hiểu biết về các hiện tượng và quá trình xảy ra dưới tác động của sóng siêu âm và sóng hạ âm, khả năng của các công nghệ mới và triển vọng ứng dụng của chúng.
• 1. Khái niệm về âm thanh. sóng âm

Âm thanh là một hiện tượng vật lý, là sự truyền dao động cơ học dưới dạng sóng đàn hồi trong môi trường rắn, lỏng hoặc khí. Theo nghĩa hẹp, âm thanh đề cập đến những rung động này, được coi là liên quan đến cách chúng được cảm nhận bởi các cơ quan cảm giác của động vật và con người.

Giống như bất kỳ sóng nào, âm thanh được đặc trưng bởi biên độ và phổ tần số. Một người bình thường có thể nghe thấy âm thanh dao động trong dải tần từ 16-20 Hz đến 15-20 kHz. Âm thanh dưới phạm vi nghe của con người được gọi là sóng hạ âm; cao hơn: lên đến 1 GHz - bằng sóng siêu âm, từ 1 GHz - bằng sóng siêu âm. Độ to của âm phụ thuộc một cách phức tạp vào áp suất âm hiệu dụng, tần số và phương thức dao động, và độ lớn của âm không chỉ phụ thuộc vào tần số mà còn phụ thuộc vào độ lớn của áp suất âm.

Sóng âm trong không khí là vùng nén và hiếm xen kẽ. Sóng âm thanh có thể là một ví dụ về quá trình dao động. Bất kỳ sự biến động nào cũng có liên quan đến sự vi phạm trạng thái cân bằng của hệ thống và được thể hiện ở sự sai lệch các đặc tính của hệ thống khỏi các giá trị cân bằng với sự quay trở lại giá trị ban đầu sau đó. Đối với dao động âm thanh, đặc tính như vậy là áp suất tại một điểm trong môi trường, và độ lệch của nó là áp suất âm thanh.

Ví dụ, nếu bạn thực hiện một sự dịch chuyển mạnh các phần tử của môi trường đàn hồi vào một chỗ bằng cách sử dụng một pít-tông, thì áp suất ở nơi này sẽ tăng lên. Nhờ các liên kết đàn hồi của các hạt, áp suất được truyền sang các hạt lân cận, đến lượt nó, tác dụng lên các hạt tiếp theo, và vùng bị tăng áp suất, như ban đầu, chuyển động trong một môi trường đàn hồi. Khu vực áp suất cao được tiếp nối với khu vực áp suất thấp, và do đó, một loạt các khu vực nén và hiếm xen kẽ được hình thành, lan truyền trong môi trường dưới dạng sóng. Mỗi hạt của môi trường đàn hồi trong trường hợp này sẽ dao động điều hòa.

Hình 1 - Chuyển động của các hạt trong quá trình truyền sóng a) Chuyển động của các hạt của môi trường trong quá trình truyền sóng dọc; b) chuyển động của các hạt của môi trường trong quá trình truyền sóng ngang.

Hình 2 - Đặc điểm của quá trình dao động

Trong môi trường lỏng và khí, nơi không có dao động mật độ đáng kể, sóng âm có bản chất dọc, tức là hướng dao động của hạt trùng với hướng chuyển động của sóng. Trong chất rắn, ngoài biến dạng dọc còn phát sinh biến dạng trượt đàn hồi, gây ra sự kích thích của sóng ngang (cắt); trong trường hợp này, các hạt dao động vuông góc với phương truyền sóng. Vận tốc truyền của sóng dọc lớn hơn nhiều so với vận tốc truyền của sóng cắt.

1.1 Lĩnh vực nghiên cứu ảnh hưởng của âm thanh đối với các quá trình hóa học

Ngành hóa học nghiên cứu sự tương tác của các sóng âm thanh mạnh mẽ và kết quả là các hiệu ứng hóa lý và hóa học được gọi là hóa học (sonochemistry). Sonochemistry nghiên cứu động học và cơ chế của các phản ứng sonochemical xảy ra trong âm lượng của trường âm thanh. Lĩnh vực hóa học âm thanh cũng bao gồm một số quá trình vật lý và hóa học trong trường âm thanh: sự phát quang, sự phân tán của một chất dưới tác dụng của âm thanh, sự nhũ hóa và các quá trình hóa học dạng keo khác. Hiện tượng phát quang là hiện tượng xuất hiện một tia sáng trong quá trình sụp đổ của bong bóng tạo ra trong chất lỏng bởi một sóng siêu âm mạnh. Một kinh nghiệm điển hình để quan sát hiện tượng phát quang như sau: một bộ cộng hưởng được đặt trong một thùng chứa nước và một sóng siêu âm hình cầu đứng được tạo ra trong đó. Với công suất siêu âm vừa đủ, một nguồn điểm sáng có ánh sáng hơi xanh xuất hiện ở chính giữa bể - âm thanh biến thành ánh sáng. Sonochemistry chủ yếu tập trung vào việc nghiên cứu các phản ứng hóa học xảy ra dưới tác động của dao động âm - phản ứng sonochemical.

Theo quy luật, các quá trình âm thanh-hóa học được nghiên cứu trong dải siêu âm (từ 20 kHz đến vài MHz). Các rung động âm thanh trong phạm vi kilohertz và phạm vi hạ âm được nghiên cứu ít thường xuyên hơn nhiều.

Hóa học âm thanh nghiên cứu các quá trình xâm thực. Tạo khoang (từ tiếng Latinh cavita - trống rỗng) là quá trình hóa hơi và ngưng tụ tiếp theo của các bong bóng hơi trong một dòng chất lỏng, kèm theo tiếng ồn và chấn động thủy lực, sự hình thành các khoang trong chất lỏng (bong bóng cavitation, hoặc hang động) chứa đầy hơi của chính chất lỏng mà nó xảy ra. Sự tạo khoang xảy ra do sự giảm áp suất cục bộ trong chất lỏng, có thể xảy ra với sự gia tăng tốc độ của nó (sự tạo khoang thủy động), hoặc với sự truyền đi của một sóng âm có cường độ cao trong nửa chu kỳ hiếm (acoustic cavitation ), có những lý do khác cho hiệu ứng. Di chuyển theo dòng chảy đến khu vực có áp suất cao hơn hoặc trong một nửa chu kỳ nén, bong bóng tạo lỗ hổng sẽ xẹp xuống, đồng thời phát ra sóng xung kích.

1.2 Các phương pháp hóa học âm thanh

Các phương pháp sau đây được sử dụng để nghiên cứu phản ứng âm thanh - hóa học: hiệu ứng áp điện nghịch đảo và hiệu ứng từ trở để tạo ra dao động âm tần số cao trong chất lỏng, hóa học phân tích để nghiên cứu các sản phẩm của phản ứng âm thanh - hóa học, hiệu ứng áp điện nghịch đảo - sự xuất hiện biến dạng cơ học dưới tác dụng của điện trường (dùng trong chuyển động cơ học - chất hoạt hóa).

Từ hóa là một hiện tượng bao gồm thực tế là khi trạng thái từ hóa của một cơ thể thay đổi, thể tích và kích thước tuyến tính của nó thay đổi (chúng được sử dụng để tạo ra siêu âm và siêu âm).

Sóng hồng ngoại là sóng âm thanh có tần số thấp hơn tần số mà tai người cảm nhận được. Vì tai người thường có thể nghe thấy âm thanh trong dải tần từ 16-20 "000 Hz, 16 Hz thường được coi là giới hạn trên của dải tần số hạ âm. Giới hạn dưới của dải tần sóng hạ âm được xác định có điều kiện là 0,001 Hz .

Sóng hồng ngoại có một số đặc điểm liên quan đến tần số dao động thấp của môi trường đàn hồi: nó có biên độ dao động lớn hơn nhiều; lan truyền xa hơn trong không khí, vì sự hấp thụ của nó trong khí quyển là không đáng kể; thể hiện hiện tượng nhiễu xạ, do đó nó dễ dàng xâm nhập vào các phòng và đi xung quanh các chướng ngại vật làm trì hoãn âm thanh nghe được; làm cho các vật có khối lượng lớn dao động do hiện tượng cộng hưởng.

sóng siêu âm hóa cavitation

2. Sử dụng sóng hạ âm như một cách để tăng cường các quá trình công nghệ hóa học

Tác động vật lý lên các phản ứng hóa học trong trường hợp này được thực hiện trong các thiết bị siêu âm,- các thiết bị trong đó các dao động âm tần số thấp được sử dụng để tăng cường các quy trình công nghệ trong môi trường lỏng (thực tế là sóng hạ âm với tần số đến 20 Hz, âm thanh có tần số đến 100 Hz). Dao động được tạo ra trực tiếp trong môi trường được xử lý với sự trợ giúp của các bộ phát linh hoạt có cấu hình và hình dạng khác nhau hoặc các pít tông kim loại cứng được kết nối với thành của các thùng chứa công nghệ thông qua các phần tử đàn hồi (ví dụ, cao su). Điều này làm cho nó có thể dỡ bỏ các bức tường của thiết bị hạ âm khỏi các rung động của nguồn, giảm đáng kể độ rung của chúng và mức độ tiếng ồn trong các cơ sở công nghiệp. Trong các thiết bị hạ âm, các dao động có biên độ lớn (từ hàng đơn vị đến hàng chục mm) được kích thích.

Tuy nhiên, sự hấp thụ sóng hạ âm thấp của môi trường làm việc và khả năng phù hợp của nó với bộ phát dao động (lựa chọn các thông số nguồn thích hợp) và kích thước của thiết bị (để xử lý các thể tích chất lỏng nhất định) làm cho nó có thể kéo dài thời gian không - Hiệu ứng sóng tuyến tính phát sinh dưới tác động của sóng hạ âm đến khối lượng công nghệ lớn. Do đó, các thiết bị siêu âm về cơ bản khác với các thiết bị siêu âm, trong đó chất lỏng được xử lý ở một thể tích nhỏ.

Trong các thiết bị hạ âm, các hiệu ứng vật lý sau đây được thực hiện (một hoặc nhiều đồng thời): tạo bọt khí, áp suất xen kẽ biên độ cao và bức xạ (bức xạ âm thanh), dòng chất lỏng luân phiên, dòng âm thanh (gió âm), sự khử khí của chất lỏng và sự hình thành vô số bọt khí và các lớp cân bằng của chúng trong đó, sự chuyển pha của dao động giữa các hạt lơ lửng và chất lỏng. Những hiệu ứng này đẩy nhanh đáng kể quá trình oxy hóa khử, điện hóa và các phản ứng khác, tăng cường gấp 2-4 lần các quy trình công nghiệp trộn, lọc, hòa tan và phân tán vật liệu rắn trong chất lỏng, tách, phân loại và khử nước huyền phù, cũng như làm sạch các bộ phận và cơ chế, v.v. .

Việc sử dụng sóng hạ âm cho phép nhiều lần giảm tiêu thụ năng lượng và kim loại cụ thể và kích thước tổng thể của thiết bị, cũng như xử lý chất lỏng trực tiếp trong dòng khi vận chuyển chúng qua đường ống, giúp loại bỏ việc lắp đặt máy trộn và các thiết bị khác.

Hình 3 - Thiết bị siêu âm để trộn huyền phù: 1 - bộ phát rung màng; 2 - bộ điều chế khí nén; 3 - thiết bị khởi động; 4 - máy nén

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của sóng hạ âm là trộn các huyền phù bằng thiết bị siêu âm dạng ống, ví dụ. Một máy như vậy bao gồm một hoặc nhiều bộ phát thủy khí nén được kết nối nối tiếp và một thiết bị tải.

3. Việc sử dụng siêu âm trong việc tăng cường các quá trình hóa học

Siêu âm microns - sóng âm thanh có tần số cao hơn tần số mà tai người cảm nhận được, thông thường, siêu âm được hiểu là tần số trên 20.000 Hertz. Các rung động tần số cao được sử dụng trong công nghiệp thường được tạo ra bằng cách sử dụng đầu dò piezoceramic. Trong trường hợp sức mạnh của rung động siêu âm là quan trọng hàng đầu, thì nguồn siêu âm cơ học được sử dụng.

Tác động của sóng siêu âm đối với các quá trình hóa học và lý hóa xảy ra trong chất lỏng bao gồm: bắt đầu một số phản ứng hóa học, thay đổi tốc độ và đôi khi hướng của phản ứng, sự xuất hiện của chất lỏng phát sáng (sonoluminescence), sự tạo ra sóng xung kích trong chất lỏng , nhũ tương hóa chất lỏng không hòa trộn và các hạt kết tụ bên trong môi trường chuyển động hoặc trên bề mặt của cơ thể) nhũ tương, phân tán (nghiền mịn chất rắn hoặc chất lỏng) của chất rắn và đông tụ (kết hợp các hạt phân tán nhỏ thành tập hợp lớn hơn) của các hạt rắn trong chất lỏng , khử khí của chất lỏng, v.v. Để thực hiện các quy trình công nghệ, thiết bị siêu âm được sử dụng.

Ảnh hưởng của sóng siêu âm đối với các quá trình khác nhau có liên quan đến sự tạo thành lỗ hổng (sự hình thành trong chất lỏng trong quá trình truyền sóng âm của các lỗ hổng (bong bóng lỗ hổng) chứa đầy khí, hơi nước hoặc hỗn hợp của chúng).

Các phản ứng hóa học xảy ra trong chất lỏng dưới tác dụng của sóng siêu âm (phản ứng âm thanh - hóa học) có thể được chia thành: ), ví dụ:

b) Phản ứng giữa khí hòa tan và chất có áp suất hơi cao bên trong bọt khí:

c) Các phản ứng dây chuyền được bắt đầu không phải do các sản phẩm gốc của sự phân hủy nước mà do một số chất khác phân ly trong bọt khí, ví dụ, sự đồng phân hóa axit maleic thành axit fumaric dưới tác dụng của Br được tạo thành do sự phân ly sono hóa.

d) Các phản ứng liên quan đến các đại phân tử. Đối với những phản ứng này, không chỉ có hiện tượng tạo bọt và sóng xung kích liên quan và phản lực tích lũy là quan trọng, mà còn là lực cơ học chia cắt các phân tử. Các macroradicals tạo thành với sự có mặt của monome có khả năng bắt đầu quá trình trùng hợp.

e) Gây nổ trong chất nổ lỏng và rắn.

f) Các phản ứng trong hệ thống lỏng không chứa nước, ví dụ, nhiệt phân và oxy hóa hydrocacbon, oxy hóa andehit và rượu, alkyl hóa các hợp chất thơm, v.v.

Đặc tính năng lượng chính của phản ứng hóa học là năng suất, được biểu thị bằng số lượng phân tử sản phẩm được tạo thành với chi phí là 100 eV năng lượng hấp thụ. Năng lượng sinh ra của các sản phẩm của phản ứng oxi hóa khử thường không vượt quá vài đơn vị, còn đối với phản ứng dây chuyền thì lên tới vài nghìn.

Dưới tác dụng của sóng siêu âm trong nhiều phản ứng, có thể tăng tốc độ lên vài lần (ví dụ, trong các phản ứng hydro hóa, đồng phân hóa, oxy hóa, v.v.), đôi khi hiệu suất cũng tăng lên đồng thời.

Điều quan trọng là phải tính đến tác động của sóng siêu âm trong việc phát triển và thực hiện các quy trình công nghệ khác nhau (ví dụ, khi tiếp xúc với nước, trong đó không khí được hòa tan, các oxit nitơ và được hình thành), để hiểu các quá trình đi kèm sự hấp thụ âm thanh trong phương tiện truyền thông.

Sự kết luận

Hiện nay, rung động âm thanh được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, là một yếu tố công nghệ đầy hứa hẹn cho phép, nếu cần thiết, tăng cường mạnh mẽ các quy trình sản xuất.

Việc sử dụng sóng siêu âm mạnh trong các quy trình công nghệ sản xuất và xử lý vật liệu và chất cho phép:

Giảm chi phí của một quy trình hoặc sản phẩm,

Nhận sản phẩm mới hoặc cải thiện chất lượng của những sản phẩm hiện có,

Tăng cường các quy trình công nghệ truyền thống hoặc kích thích việc triển khai các quy trình mới,

Góp phần cải thiện tình hình môi trường bằng cách giảm tính xâm thực của chất lỏng quá trình.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sóng siêu âm có ảnh hưởng cực kỳ xấu đến các cơ thể sống. Để giảm các tác động đó, các thiết bị siêu âm được khuyến khích đặt trong các phòng đặc biệt, sử dụng hệ thống điều khiển từ xa để thực hiện các quy trình công nghệ trên chúng. Việc tự động hóa các cài đặt này có tác dụng rất lớn.

Một cách kinh tế hơn để bảo vệ khỏi ảnh hưởng của sóng siêu âm là sử dụng vỏ bọc cách âm đóng các cơ sở siêu âm hoặc màn chắn nằm trong đường đi của sóng siêu âm. Những tấm chắn này được làm bằng thép tấm hoặc duralumin, nhựa hoặc cao su đặc biệt.

Danh sách các nguồn được sử dụng

1. Margulis M.A. Các nguyên tắc cơ bản của hóa học âm thanh (phản ứng hóa học trong trường âm thanh); sách giáo khoa phụ cấp cho chem. và nhà công nghệ hóa học. Các chuyên ngành của các trường đại học / M.A. Margulis. M.: Trường trung học, 1984. 272 ​​tr.

2. Suslik K.S. Siêu âm. Tác dụng hóa học, vật lý và sinh học của nó. Biên tập: VCH, N. Y., 336 tr.

3. Kardashev G.A. Phương pháp vật lý tăng cường các quá trình công nghệ hóa học. Matxcova: Hóa học, 1990, 208 tr.

5. Sự phát quang

6. Siêu âm

Được lưu trữ trên Allbest.ru

Tài liệu tương tự

Các quá trình công nghệ hóa học. Xây dựng đề án quy trình công nghệ - hóa chất. Tiêu chí tối ưu hóa. Phương pháp tôpô và HTS. Các khái niệm và định nghĩa của lý thuyết đồ thị. Các thông số về chế độ công nghệ của các phần tử CTS. Nghiên cứu các quá trình ngẫu nhiên.

bài giảng, thêm 18/02/2009


Lý thuyết về các quá trình hóa học của tổng hợp hữu cơ. Giải: Trong quá trình ankyl hóa benzen bằng propylen với bất kỳ chất xúc tác nào, sự thay thế liên tiếp của các nguyên tử hiđro xảy ra với sự hình thành hỗn hợp các sản phẩm có mức độ ankyl hóa khác nhau.

hạn giấy, bổ sung 01/04/2009


Tổng hợp hữu cơ như một nhánh của hóa học, đối tượng và phương pháp nghiên cứu của nó. Bản chất của các quá trình alkyl hóa và acyl hóa, các phản ứng đặc trưng và nguyên tắc của dòng chảy. Mô tả các phản ứng trùng ngưng. Đặc điểm, ý nghĩa của phản ứng nitro hoá, halogen hoá.

bài giảng, bổ sung 28/12/2009


Các giai đoạn nghiên cứu quá trình cháy và nổ. Các loại vụ nổ chính, sự phân loại của chúng theo loại phản ứng hóa học và mật độ của vật chất. Các phản ứng phân hủy, oxi hóa khử, trùng hợp, đồng phân hóa và ngưng tụ, hỗn hợp trong cơ sở vụ nổ.

tóm tắt, bổ sung 06/06/2011


Xử lý nước công nghiệp. Một tập hợp các hoạt động cung cấp khả năng lọc nước. Các quá trình không xúc tác đồng nhất và không đồng nhất trong pha lỏng và khí, quy luật và phương pháp tăng cường của chúng. So sánh các loại lò phản ứng hóa học.

bài giảng, thêm 29/03/2009


Các phương pháp thu nhận thuốc nhuộm. Thu nhận natri sulfanilate bằng cách tổng hợp. Đặc điểm của nguyên liệu và sản phẩm thu được. Tính toán các quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất. Mô tả toán học của phương pháp hóa học để thu được natri sulfanilate.

luận án, bổ sung 21/10/2013


Khái niệm và cách tính tốc độ phản ứng hoá học, ý nghĩa khoa học và thực tiễn và ứng dụng của nó. Xây dựng quy luật hành động của quần chúng. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học. Ví dụ về phản ứng xảy ra trong hệ đồng thể và dị thể.

bản trình bày, thêm 30/04/2012


Khái niệm và điều kiện để xảy ra phản ứng hóa học. Đặc điểm của các phản ứng kết nối, phân hủy, thay thế, trao đổi và ứng dụng của chúng trong công nghiệp. Phản ứng oxy hóa khử ở trung tâm của luyện kim, bản chất của hóa trị, các loại transesterification.

tóm tắt, thêm 27/01/2012


Giá trị của nước đối với ngành công nghiệp hóa chất. Xử lý nước cho các quy trình công nghiệp. Các quá trình xúc tác, phân loại của chúng. Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ của các quá trình hóa học - công nghệ. Cân bằng vật chất của lò đốt lưu huỳnh.

thử nghiệm, thêm 18/01/2014


Cơ chế ảnh hưởng của sóng siêu âm đến các phản ứng hóa học. Kế toán nó trong việc xây dựng và thực hiện các quy trình công nghệ. Các công nghệ được hiện thực hóa với sự trợ giúp của sóng siêu âm. Làm sạch và tẩy dầu mỡ chính xác. Khử khí nóng chảy và hàn polyme và kim loại.

Sonochemistry là ứng dụng của sóng siêu âm trong các phản ứng và quy trình hóa học. Cơ chế gây ra các hiệu ứng âm thanh hóa học trong chất lỏng là hiện tượng tạo ra tiếng động âm thanh.

Phòng thí nghiệm siêu âm và các thiết bị công nghiệp của Hielscher được sử dụng trong một loạt các quá trình âm-hóa.

Phản ứng hóa học âm thanh

Các hiệu ứng sono hóa sau đây có thể được quan sát thấy trong các phản ứng và quá trình hóa học:

• Tăng tốc độ phản ứng
• Tăng hiệu suất phản ứng
• Sử dụng năng lượng hiệu quả hơn
• Các phương pháp âm thanh hóa học để chuyển đổi từ phản ứng này sang phản ứng khác
• Cải tiến chất xúc tác truyền giao diện
• Loại bỏ chất xúc tác chuyển pha
• Sử dụng thuốc thử thô hoặc kỹ thuật
• Kích hoạt kim loại và chất rắn
• Tăng khả năng phản ứng của thuốc thử hoặc chất xúc tác ()
• Cải thiện tổng hợp hạt
• Lớp phủ của các hạt nano

Siêu âm cavitation trong chất lỏng

Cavitation có nghĩa là “sự hình thành, phát triển và bùng nổ phá hủy các bong bóng trong chất lỏng. Vụ nổ hang động tạo ra nhiệt cục bộ cường độ cao (~ 5000 K), áp suất cao (~ 1000 atm.), Và tốc độ làm nóng / làm mát cực lớn (> 109 K / s) và các luồng tia chất lỏng (~ 400 km / h) "

Bong bóng khoang là bong bóng chân không. Chân không được tạo ra bởi bề mặt chuyển động nhanh ở một bên và một bên là chất lỏng trơ. Sự chênh lệch áp suất tạo ra cũng dùng để khắc phục các lực kết dính trong chất lỏng. Cavitation có thể được lấy bằng nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như vòi phun Venturi, vòi phun áp suất cao, quay tốc độ cao hoặc cảm biến siêu âm. Trong tất cả các hệ thống này, năng lượng truyền vào được chuyển thành ma sát, nhiễu loạn, sóng và sự xâm thực. Phần năng lượng tới được chuyển đổi thành lỗ hổng phụ thuộc vào một số yếu tố đặc trưng cho chuyển động của thiết bị tạo ra lỗ hổng trong chất lỏng.

Cường độ của gia tốc là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình chuyển hóa năng lượng thành cavitation. Gia tốc cao hơn tạo ra sự giảm áp suất lớn hơn, do đó làm tăng cơ hội tạo ra các bong bóng chân không thay vì các sóng truyền qua chất lỏng. Do đó, khi gia tốc càng lớn thì tỷ lệ năng lượng chuyển hóa thành lỗ hổng càng lớn. Trong trường hợp của cảm biến siêu âm, cường độ của gia tốc được đặc trưng bởi biên độ dao động. Biên độ cao hơn dẫn đến tạo ra cavitation hiệu quả hơn. Các thiết bị công nghiệp từ Hielscher Ultrasonics có thể tạo ra biên độ lên đến 115 µm. Các biên độ cao này cho phép tỷ lệ truyền công suất cao, do đó cho phép mật độ năng lượng cao lên đến 100 W / cm³.

Ngoài cường độ, chất lỏng phải được tăng tốc sao cho tạo ra tổn thất tối thiểu về sự hỗn loạn, ma sát và sự hình thành sóng. Đối với điều này, cách tốt nhất là hướng chuyển động một chiều. Siêu âm được sử dụng nhờ các hoạt động sau:

• điều chế kim loại hoạt tính bằng cách khử muối kim loại
• tạo ra các kim loại hoạt tính bằng sóng âm
• tổng hợp sonic-hóa học của các hạt bằng cách kết tủa các oxit kim loại (Fe, Cr, Mn, Co), ví dụ để sử dụng làm chất xúc tác
• ngâm tẩm kim loại hoặc halogenua kim loại trên chất nền
• chuẩn bị các giải pháp của kim loại hoạt tính
• phản ứng liên quan đến kim loại thông qua sự hình thành cục bộ của các chất hữu cơ
• phản ứng liên quan đến chất rắn phi kim loại
• kết tinh và kết tủa kim loại, hợp kim, zeolit ​​và các chất rắn khác
• thay đổi hình thái bề mặt và kích thước hạt do va chạm tốc độ cao giữa các hạt
  • hình thành các vật liệu có cấu trúc nano vô định hình bao gồm kim loại chuyển tiếp có diện tích bề mặt cao, hợp kim, cacbua, ôxít và chất keo
  • mở rộng tinh thể
  • san lấp mặt bằng và loại bỏ các lớp phủ oxit thụ động
  • điều chế vi mô (phân đoạn) các hạt nhỏ
• điều chế chất keo (Ag, Au, CdS cỡ Q)
• kết hợp các phân tử khách thành chất rắn với một lớp vô cơ
• sonochemistry của polyme
  • suy thoái và biến đổi polyme
  • tổng hợp polyme
• sự phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước

Thiết bị âm thanh hóa học

Hầu hết các quá trình sonic-hóa được đề cập có thể được điều chỉnh để vận hành dòng chảy trực tiếp. Chúng tôi sẽ sẵn lòng hỗ trợ bạn trong việc lựa chọn thiết bị âm thanh hóa chất phù hợp với nhu cầu của bạn. Để nghiên cứu và kiểm tra quy trình, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng các dụng cụ hoặc thiết bị trong phòng thí nghiệm của chúng tôi

Phản ứng hóa học là một phần của cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nấu ăn trong nhà bếp, lái xe ô tô, những phản ứng này là phổ biến. Danh sách này chứa đựng những phản ứng tuyệt vời và bất thường nhất mà hầu hết chúng ta chưa từng thấy.

10. Natri và nước trong khí clo

Natri là một nguyên tố rất dễ cháy. Trong video này, chúng ta thấy một giọt nước được thêm vào natri trong một bình khí clo. Màu vàng là công của natri. Nếu chúng ta kết hợp natri và clo, chúng ta nhận được natri clorua, tức là muối ăn thông thường.

9. Phản ứng của magie và đá khô

Magiê rất dễ cháy và cháy rất sáng. Trong thí nghiệm này, bạn thấy cách magiê bốc cháy trong một lớp vỏ đá khô - carbon dioxide đông lạnh. Magiê có thể cháy trong carbon dioxide và nitơ. Do ánh sáng rực rỡ nên nó đã được sử dụng làm đèn flash trong nhiếp ảnh thời kỳ đầu, ngày nay nó vẫn được sử dụng trong tên lửa hải quân và pháo hoa.

8. Phản ứng của muối Berthollet và đồ ngọt

Kali clorat là một hợp chất của kali, clo và oxy. Khi kali clorat được đun nóng đến nhiệt độ nóng chảy, bất kỳ vật thể nào tiếp xúc với nó tại điểm này sẽ làm cho clorat phân hủy, dẫn đến nổ. Khí xuất hiện sau khi phân rã là khí oxi. Bởi vì điều này, nó thường được sử dụng trong máy bay, trạm vũ trụ và tàu ngầm như một nguồn oxy. Vụ cháy ga Mir cũng liên quan đến chất này.

7. Hiệu ứng Meissner

Khi một chất siêu dẫn được làm lạnh đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuyển đổi, nó trở nên nghịch từ: tức là vật thể bị từ trường đẩy lùi, thay vì bị hút vào nó.

6. Quá bão hòa với natri axetat

Vâng, vâng, đây là natri axetat huyền thoại. Tôi nghĩ rằng mọi người đã hơn một lần nghe nói về "băng lỏng". Chà, không còn gì để thêm)

5. Polyme siêu hấp thụ

Còn được gọi là hydrogel, chúng có khả năng hấp thụ một lượng rất lớn chất lỏng so với khối lượng của chính chúng. Vì lý do này, chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp tã giấy, cũng như trong các lĩnh vực khác cần bảo vệ chống nước và các chất lỏng khác, chẳng hạn như việc xây dựng cáp ngầm.

4. Lưu huỳnh hexafluoride nổi

Lưu huỳnh hexafluoride là chất khí không màu, không độc và không cháy, không có mùi. Vì nó đặc hơn không khí 5 lần, nó có thể được đổ vào các vật chứa và các vật thể nhẹ nhúng vào nó sẽ nổi như thể ở trong nước. Một tính năng hài hước và hoàn toàn vô hại của việc sử dụng khí này là nó làm giảm giọng nói một cách đáng kể, tức là, tác dụng hoàn toàn ngược lại với heli. Hiệu quả có thể được nhìn thấy ở đây:

3. Heli siêu lỏng

Khi heli được làm lạnh xuống -271 độ C, nó đạt đến điểm lambda. Ở giai đoạn này (ở dạng lỏng), nó được gọi là helium II, và là chất siêu lỏng. Khi nó đi qua các mao quản mỏng nhất, không thể đo được độ nhớt của nó. Ngoài ra, nó sẽ "bò" lên để tìm kiếm một vùng ấm áp, dường như là do tác động của trọng lực. Đáng kinh ngạc!

2. Thermite và nitơ lỏng

Không, trong video này họ sẽ không đổ nitơ lỏng lên mối.

Thermite là một loại bột nhôm và oxit kim loại tạo ra phản ứng nhiệt quang được gọi là phản ứng thermite. Nó không gây nổ, nhưng có thể xảy ra hiện tượng chớp cháy ở nhiệt độ rất cao. Một số loại ngòi nổ "bắt đầu" bằng phản ứng nhiệt, và quá trình đốt cháy xảy ra ở nhiệt độ vài nghìn độ. Trong đoạn clip dưới đây, chúng ta thấy những nỗ lực để "làm lạnh" phản ứng thermite bằng nitơ lỏng.

1. Phản ứng Briggs-Rauscher

Phản ứng này được gọi là phản ứng hóa học dao động. Theo Wikipedia: "Một dung dịch không màu mới được pha chế từ từ chuyển sang màu hổ phách, sau đó chuyển sang màu xanh đậm, sau đó từ từ chuyển sang không màu một lần nữa; quá trình này được lặp lại nhiều lần theo vòng tròn, cuối cùng dừng lại ở màu xanh đậm và chất lỏng có mùi nồng nặc. của iốt ”. Lý do là trong phản ứng đầu tiên, một số chất nhất định được tạo ra, đến lượt nó, tạo ra phản ứng thứ hai, và quá trình này được lặp lại cho đến khi cạn kiệt.

Thú vị hơn:

Kết quả cuối cùng của các phản ứng biến đổi chất nổ thường được biểu thị bằng một phương trình liên hệ giữa công thức hóa học của chất nổ ban đầu hoặc thành phần của nó (trong trường hợp là hỗn hợp nổ) với thành phần của các sản phẩm nổ cuối cùng.

Kiến thức về phương trình biến đổi hóa học trong một vụ nổ là cần thiết ở hai khía cạnh. Một mặt, phương trình này có thể được sử dụng để tính nhiệt và thể tích của các sản phẩm khí của một vụ nổ, và do đó, nhiệt độ, áp suất và các thông số khác của vụ nổ. Mặt khác, thành phần của sản phẩm nổ có tầm quan trọng đặc biệt khi nói đến thuốc nổ dùng để nổ mìn trong các công việc dưới lòng đất (do đó cần tính toán thông gió mỏ sao cho lượng cacbon monoxit và nitơ oxit không vượt quá một thể tích nhất định) .

Tuy nhiên, trong một vụ nổ, cân bằng hóa học không phải lúc nào cũng được thiết lập. Trong nhiều trường hợp mà việc tính toán không cho phép người ta thiết lập một cách đáng tin cậy trạng thái cân bằng cuối cùng của quá trình chuyển hóa chất nổ, người ta chuyển sang thử nghiệm. Nhưng thực nghiệm xác định thành phần của các sản phẩm tại thời điểm vụ nổ cũng gặp khó khăn nghiêm trọng, do các sản phẩm của vụ nổ ở nhiệt độ cao có thể chứa các nguyên tử và gốc tự do (các hạt hoạt động), không thể phát hiện được sau khi làm nguội.

Theo quy luật, chất nổ hữu cơ bao gồm carbon, hydro, oxy và nitơ. Do đó, sản phẩm nổ có thể chứa các chất rắn và thể khí sau: CO 2, H 2 O, N 2, CO, O 2, H 2, CH 4 và các hiđrocacbon khác: NH 3, C 2 N 2, HCN, NO, N 2 O, C. Nếu thành phần của thuốc nổ bao gồm lưu huỳnh hoặc clo thì sản phẩm nổ có thể chứa SO 2, H 2 S, HCl và Cl 2 tương ứng. Trong trường hợp hàm lượng kim loại trong thành phần của thuốc nổ, ví dụ, nhôm hoặc một số muối (ví dụ, amoni nitrat NH 4 NO 3, bari nitrat Ba (NO 3) 2; clorat - bari clorat Ba (ClO 3) 2, kali clorat KClO 3; peclorat - amoni NHClO 4, v.v.) trong thành phần của sản phẩm nổ có các oxit, ví dụ Al 2 O 3, các muối cacbonat, ví dụ, bari cacbonat BaCO 3, kali cacbonat K 2 CO 3 , bicacbonat (KHCO 3), xianua (KCN), sunfat (BaSO 4, K 2 SO 4), sunfua (NS, K 2 S), sunfit (K 2 S 2 O 3), clorua (AlC l 3, BaCl 2, KCl) và các hợp chất khác.

Sự hiện diện và số lượng của một số sản phẩm nổ chủ yếu phụ thuộc vào sự cân bằng oxy của thành phần thuốc nổ.

Cân bằng ôxy đặc trưng cho tỷ lệ giữa hàm lượng các nguyên tố cháy và ôxy trong thuốc nổ.

Cân bằng oxy thường được tính bằng hiệu số giữa khối lượng oxy chứa trong thuốc nổ và lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hoàn toàn các nguyên tố dễ cháy trong thành phần của nó. Tính toán được thực hiện cho 100 g thuốc nổ, theo đó cân bằng oxy được biểu thị bằng phần trăm. Sự cung cấp của chế phẩm với oxy được đặc trưng bởi sự cân bằng oxy (KB) hoặc hệ số oxy a, theo nghĩa tương đối thể hiện sự thừa hoặc thiếu oxy để quá trình oxy hóa hoàn toàn các nguyên tố dễ cháy thành các oxit cao hơn, ví dụ, CO 2 và H 2 O.

Nếu một chất nổ chỉ chứa một lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hoàn toàn các nguyên tố dễ cháy trong thành phần của nó, thì cân bằng oxy của nó bằng không. Nếu dư - KB là dương, với thiếu oxy - KB là âm. Cân bằng của thuốc nổ về oxy tương ứng với CB - 0; a thành = 1.

Nếu chất nổ chứa cacbon, hydro, nitơ và oxy và được mô tả bằng phương trình C a H b N c O d, thì giá trị của cân bằng oxy và hệ số oxy có thể được xác định bằng công thức

(2)

trong đó a, b, c và d lần lượt là số nguyên tử C, H, N và O trong công thức hóa học của thuốc nổ; 12, 1, 14, 16 là khối lượng nguyên tử của cacbon, hydro, nitơ và oxy được làm tròn đến số nguyên gần nhất; Mẫu số của phân số trong phương trình (1) xác định khối lượng phân tử của chất nổ: M = 12a + b + 14c + 16d.

Theo quan điểm an toàn của sản xuất và vận hành (bảo quản, vận chuyển, sử dụng) vật liệu nổ, hầu hết các công thức của chúng đều có cân bằng oxy âm.

Theo cân bằng oxy, tất cả các chất nổ được chia thành ba nhóm sau:

I. Thuốc nổ có cân bằng oxi dương: cacbon bị oxi hóa thành CO 2, hiđro thành H 2 O, nitơ và oxi dư được giải phóng ở dạng nguyên tố.

II. Thuốc nổ có cân bằng oxy âm, khi oxy không đủ để oxy hóa hoàn toàn các thành phần thành oxit cao hơn và cacbon bị oxy hóa một phần thành CO (nhưng tất cả thuốc nổ đều biến thành khí).

III. Thuốc nổ có cân bằng oxy âm, nhưng oxy không đủ để chuyển tất cả các thành phần dễ cháy thành khí (có nguyên tố cacbon trong sản phẩm nổ).

4.4.1. Tính toán thành phần của sản phẩm nổ phân hủy thuốc nổ

với cân bằng oxy dương (nhóm thuốc nổ I)

Khi lập phương trình phản ứng nổ, thuốc nổ có cân bằng oxi dương được hướng dẫn theo các quy định sau: cacbon bị oxi hóa thành cacbon đioxit CO 2, hiđro thành nước H 2 O, nitơ và oxi dư được giải phóng ở dạng nguyên tố (N 2, O 2).

Ví dụ.

1. Viết phương trình phản ứng (xác định thành phần của các sản phẩm nổ) của sự phân hủy chất nổ của một loại thuốc nổ riêng lẻ.

Nitroglycerin: C 3 H 5 (ONO 2) 3, M = 227.

Chúng tôi xác định giá trị của cân bằng oxy cho nitroglycerin:

KB> 0, ta viết phương trình phản ứng:

C 3 H 5 (ONO 2) 3 \ u003d 3CO 2 + 2,5H 2 O + 0,25O 2 + 1,5N 2.

Ngoài phản ứng chính, các phản ứng phân ly còn tiến hành:

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.

Nhưng vì KB \ u003d 3.5 (nhiều hơn 0), các phản ứng chuyển dịch theo hướng tạo thành CO 2, H 2 O, N 2, do đó, tỷ lệ các khí CO, H 2 và NO trong các sản phẩm phân hủy nổ là không đáng kể. và chúng có thể bị bỏ quên.

2. Lập phương trình phản ứng nổ phân hủy hỗn hợp thuốc nổ: amoni gồm 80% amoni nitrat NH 4 NO 3 (M = 80), 15% TNT C 7 H 5 N 3 O 6 (M = 227) và 5% nhôm Al (a.m. M = 27).

Việc tính toán cân bằng oxy và hệ số α đối với hỗn hợp thuốc nổ được thực hiện như sau: lượng của từng nguyên tố hóa học có trong 1 kg hỗn hợp được tính và biểu thị bằng mol. Sau đó, họ tạo ra một công thức hóa học có điều kiện cho 1 kg thuốc nổ hỗn hợp, có bề ngoài tương tự như công thức hóa học cho một chất nổ riêng lẻ, và sau đó việc tính toán được thực hiện tương tự như ví dụ trên.

Nếu hỗn hợp thuốc nổ có chứa nhôm thì phương trình xác định giá trị của CB và α có dạng sau:

,

,

với e là số nguyên tử nhôm trong công thức điều kiện.

Dung dịch.

1. Ta tính thành phần nguyên tố của 1 kg amin và viết công thức hóa học có điều kiện của nó

%.

2. Viết phương trình phản ứng phân hủy amin:

C 4,6 H 43,3 N 20 O 34 Al 1,85 \ u003d 4,6CO 2 + 21,65H 2 O + 0,925Al 2 O 3 + 10N 2 + 0,2O 2.

4.4.2. Tính toán thành phần của sản phẩm nổ phân hủy thuốc nổ

với cân bằng oxy âm (nhóm II BB)

Như đã nói ở trên, khi lập phương trình phản ứng phân hủy thuốc nổ của nhóm thứ hai, phải tính đến các đặc điểm sau: hiđro bị oxi hóa thành H 2 O, cacbon bị oxi hóa thành CO, lượng oxi còn lại oxi hóa một phần của CO thành CO 2 và nitơ được giải phóng dưới dạng N 2.

Thí dụ: Lập phương trình phản ứng nổ pentaerythritol tetranitrat (PETN) C (CH 2 ONO 2) 4 Mthena \ u003d 316. Cân bằng oxi bằng -10,1%.

Từ công thức hóa học của nguyên tố đun nóng có thể thấy rằng oxi không đủ cho đến khi hiđro và cacbon bị oxi hóa hoàn toàn (đối với 8 hiđro, cần 4 nguyên tử oxi để biến thành H 2 O \ u003d 4H 2 O) (đối với 5 cacbon nguyên tử, cần 10 nguyên tử oxi để biến thành CO 2 \ u003d 5CO 2) tổng 4 + 10 \ u003d 14 at. oxy, và chỉ có 12 nguyên tử.

1. Chúng tôi lập phương trình phản ứng phân hủy chất đốt nóng:

C (CH 2 ONO 2) 4 \ u003d 5CO + 4H 2 O + 1,5O 2 + 2N 2 \ u003d 4H 2 O + 2CO + 3CO 2 + 2N 2.

Để xác định giá trị của các hệ số CO và CO 2:

5CO + 1,5O 2 \ u003d xCO + yCO 2,

x + y \ u003d n - tổng số nguyên tử cacbon,

x + 2y \ u003d m - tổng số nguyên tử oxy,

X + y \ u003d 5 x \ u003d 5 - y

x + 2y = 8 hoặc x = 8 - 2y

hoặc 5 - y \ u003d 8 - 2y; y \ u003d 8 - 5 \ u003d 3; x \ u003d 5 - 3 \ u003d 2.

Cái đó. hệ số tại CO x = 2; ở CO 2 y \ u003d 3, tức là

5CO + 1,5 O 2 \ u003d 2CO + 3CO 2.

Phản ứng thứ cấp (phân ly):

Hơi nước: H 2 O + CO CO 2 + H 2;

2H 2 O 2H 2 + O 2;

Phân ly: 2CO 2 2CO + O 2;

2. Để ước tính sai số, chúng tôi tính toán thành phần của các sản phẩm của phản ứng phân hủy nổ, trong đó đáng kể nhất là phản ứng thứ cấp - phản ứng của hơi nước (H 2 O + CO CO 2 + H 2).

Phương trình phản ứng cho sự phân hủy nổ của PETN có thể được biểu diễn như sau:

C (CH 2 ONO 2) 4 \ u003d uH 2 O + xCO + yCO 2 + zH 2 + 2N 2.

Nhiệt độ của sự cố tràn chất nổ của bộ phận gia nhiệt là khoảng 4000 0 K.

Theo đó, hằng số cân bằng của hơi nước:

.

Chúng tôi viết ra và giải hệ phương trình:

,

x + y = 5 (xem ở trên) là số nguyên tử cacbon;

2z + 2у = 8 là số nguyên tử hiđro;

x + 2y + u = 12 là số nguyên tử oxi.

Phép biến đổi hệ phương trình rút gọn để được phương trình bậc hai:

7,15y 2 - 12,45y - 35 = 0.

(Phương trình dạng ay 2 + wy + c = 0).

Giải pháp của nó trông giống như:

,

,

y = 3,248 thì x = 1,752; z = 0,242; u = 3,758.

Do đó, phương trình phản ứng có dạng:

C (CH 2 ONO 2) 4 \ u003d 1,752CO + 3,248CO 2 + 3,758H 2 O + 0,242H 2 + 2N 2.

Từ phương trình kết quả có thể thấy rằng sai số trong việc xác định thành phần và lượng sản phẩm nổ phân hủy bằng phương pháp gần đúng là không đáng kể.

4.4.3. Lập phương trình phản ứng nổ phân hủy chất nổ

với CB âm (nhóm III)

Khi viết phương trình phản ứng phân hủy thuốc nổ đối với nhóm thuốc nổ thứ ba, cần tuân thủ trình tự sau:

1. xác định KB của nó bằng công thức hóa học của thuốc nổ;

2. oxi hóa hiđro thành H 2 O;

3. oxi hóa cacbon bằng oxi dư thành CO;

4. viết các sản phẩm phản ứng còn lại, cụ thể là C, N, v.v ...;

5. Kiểm tra tỷ lệ cược.

Thí dụ : Viết phương trình phản ứng nổ của trinitrotoluen (trotyl, tol) C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3.

Khối lượng mol M = 227; KB = -74,0%.

Dung dịch: Từ công thức hóa học, chúng ta thấy rằng oxy không đủ cho quá trình oxy hóa cacbon và hydro: để oxy hóa hoàn toàn hydro, cần 2,5 nguyên tử oxy, để oxy hóa không hoàn toàn cacbon - 7 nguyên tử (chỉ 9,5 so với 6 nguyên tử hiện có) . Trong trường hợp này, phương trình phản ứng phân hủy TNT có dạng:

C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 \ u003d 2,5H 2 O + 3,5CO + 3,5 C + 1,5N 2.

phản ứng thứ cấp:

H 2 O + CO CO 2 + H 2;