shpor_KhTOV_magistr


Атом құр.сы. Атом-мол.лық ілім. Химия-ң негізгі ұғымдары, заңдылықтары. Стехиометриялы емес қосылыстар. Атом құрылымының квантты-механикалық теориясының негізгі қағидалары. Атомдардың электронды конфиг. Паули принципі, Хунд ережесі, энергияның минимум принципі, Клечковский ережесі. Мысалмен келтіру.
Химиялық байланыс теориясы. Химиялық байланыстың негізгі түрлері. Валентті байланыстар әдісінің кемшіліктері, молекулалы орбитальдар әдісінің артықшылықтары, мысалдармен көрсету. Атомды орбитальдар гибридизациясы және оның түрлері. Валентті байланыстар теориясы негізінде BF3, BeH2, H2O, NCl3, CCl4 молекулаларын қарастыру.
Менделеевтің периодтық заңы мен периодтық жүйесі. Элемент қасиеттерінің периодтық системада өзгерісінің төрт бағыты. Екіншілік және ішкі периодтылық. Элемент қосылыстарының қышқылдық-негіздік және тотығу-тотықсыздану қасиеттері және олардың үлкен және кіші периодтағы(оксидтер, гидроксидтер,сутекті қосылыстар) негізгі және қосымша топшалардағы қосылыстары.
Бейорганикалық химиядағы термодинамика элементтері. Термодинамиканың I заңы. Энтальпия. Әр түрлі процестер барысында энтальпия мәнінің әсер етуін, оның өзгеруін түсіндіру, мысалдар келтіру. Химиялық реакциялардағы энтальпияны есептеу.
Бейорганикалық химиядағы кинетика. Химиялық процестер жүруінің негізгі заңдылықтары. Реакция реттілігі. Катализаторлар. Активтену энергиясы. Активтену энтропиясы. Олардың физикалық мағынасы.
Ерітінділер. Еру және ерігіштік. Электролит емес сұйытылған ерітінділер ережелері. Судың ионды туындысы. Ерігіштікке температура мен қысым әсері.
Бейметалдар химиясы.Галогендер.VII-А топ элементтерінің жалпы сипаттамалары. Жай заттардың физикалық және химиялық қасиеттері. Галогендердің оттекті қосылыстары. VI-А топ элементтерінің жалпы сипаттамалары. Күкіртсутек және сульфидтер. Күкірт (IV) оксиді. Күкірт, күкіртсутек және сульфидтерді алудың технологиялық үрдістерінің теориялық негіздемесі. Күкірт (VI) оксиді. III-V топтарының р-элементтер химиясы. V-А топ элементтерінің жалпы сипаттамалары. Азот (I-V) оксидтері, олардың қасиеттері және алу технологиясы. Фосфор (V) оксиды, Фосфор қышқылы және оның тұздары.
Металдар химиясы. Металдардың жалпы қасиеттері. Балқымалар және оларды алу. Балқу диаграммаларының түрлері, термиялық анализ. Электрохимиялық процестердің жүруі. Электродты потенциалдар. Металдардың кернеу қатары.
Комплексті қосылыстар химиясы. Координациялы қосылыстар химиясының негізгі үғымдары. Комплексті қосылыстар классификациясы мен номенклатурасы. Лигандтардың спектрохимиялық қатары.
d –және f-элементтердің жалпы сипаттамасы. d-элементтер қасиеттерінің өзгеруінің жалпы заңдылықтары. Темір, мыс және мырыш топша элементтерінің қасиеттері.
Тотығу-тотықсыздану реакциялары. Тотығу-тотықсыздану реакцияларын құру және оларды теңестіру әдістері.
Органикалық химияның теориялық негіздері. Валентті байланыстар әдісі мен молекулалы орбитальдар әдісі шеңберіндегі органикалық заттардың құрылысы (көміртек атомының электронды құрылысы, көміртек атомының гибридизациясы мен гибридизациясы түрлері, қосарлану эффектісі және т.б.)
Органикалық молекуладағы атомдардың бір-біріне әсері (көміртек атомының гибридтелген күйінің электртерістілігі, атомдардың байланысы мен топтарындағы электортерістілігі, электронды эффектілер: индуктивті, мезомерлі, конъюгация және т.б.)
Органикалық заттар изомериясы (құрылысы бойынша, орынбасар бойынша, геометриялық изомерия және оптикалық изомерия).
Органикалық молекуладағы байланыс типтері. Байланыс сипаттамасы (энергия, полярлық және полярлылық). С-С химиялық байланыстың үзілу типтері. С-С байланыс үзілгенде пайда болатын бөлшек табиғаты.
Органикалық заттардың химиялық реакциялары. Соңғы өнім бойынша реакция классификациясы, аралық өнім бойынша, кинетика бойынша. Реакция механизмі.
Алкандар . Алкандарды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Алкандардың химиялық реакциялары. Алкан қатарындағы орынбасу реакциясының механизмдері
Алкендер және алкиндер. Алкендер мен алкиндерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Алкендер мен алкиндердің химиялық реакциялары. Алкен мен алкин қатарындағы электрофилді қосылудың механизмі.
Қосарланған алкадиендер. Алкадиендерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Алкадиендердің химиялық реакциялары. Диенді синтез реакциялары
Құрамында галогені бар органикалық қосылыстар . Галогені бар органикалық қосылыстарыды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Галогені бар органикалық қосылыстардың химиялық реакциялары. Галогені бар органикалық қосылыстар қатарындағы нуклеофилді орынбасу механизмі.
Спирттер. Спирттерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Спирттердің химиялық реакциялары. Спирттердің қышқылдық қасиеті. Қышқылдыққа орынбасардың әсер ету табиғаты.
Карбонилді қосылыстар (альдегидтер, кетондар, карбон қышқылдары, күрделі эфирлер, галогенангидридтер және карбон қышқылдарының ангидридтері). Карбонилді қосылыстарды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Карбонилді қосылыстардың химиялық реакциялары. Карбонилді және метиленді белсенділік.
Аминдер. Аминдерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Аминдердің химиялық реакциялары. Аминдердің негізгі қасиеттері. Негізділікке әсер етуші орынбасар табиғаты.
Нитроқосылыстар . Нитроқосылыстарды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Нитроқосылыстардың химиялық қасиеттері. Валенттік байланыс әдісі аясында нитротоптың құрылысы және молекулалық орбиталдар әдісі.
Полифункционалды органикалық қосылыстар . Окси-және аминқышқылының химиялық қасиеттері. β-дикарбонилді қосылыстың химиялық қасиеттері. Көмірсутектердің химиялық қасиеттері.
Химиялық технология процестерінің теориялық негіздері. Масса, энергия және импульс сақталу заңдары. Материалды және энергетикалық баланс.
Термодинамикалық тепе-теңдік заңдары. Термодинамикалық теп-теңдік шарттары. Фазалар ережесі. Тепе-теңдік теңдеулері және тізбекетері.
Гидравлика бойынша жалпы мағлұматтар. Реалды сұйықтықта әрекет ететін күштер. Біртұтас ағын теңдеуі. Құбырлар мен аппараттардың диаметрін есептеу. Сұйықтықтар мен газдардың шығындарын анықтау. Сұйықтықтардың ламинарлы қозғалысы. Сұйықтықтардың трубулентті қозғалысы. Гаген-Пуазейль теңдеуі.
Гидростатиканың негізгі теңдеуі. Бернулли теңдеуі.
Химика-технологиялық үрдістерді модельдеу. Физикалық модельдеу. Ұқсастықтың негізгі теориялары. Гидродинамикалық ұқсастық. Өлшеудің бірлік анализі. Бекингем теоремасы.
Ағындардың гидродинамикалық құрылымы. Қозғалыс кезіндегі ағындағы жылдамдық өрісі және өнеркәсіпті аппараттарда болу ұзақтығы. Идеалды емес ағындардың гидродинамикалық құрылымының моделдері. Идеалды және идеалды емес ағындардың гидродинамикалық құрылымының моделдері.
Гидродинамикалық процестер мен аппараттар. Химиялық аппараттардың қолданбалы гидраликасының жалпы сұрақтары. Ағынға кедергілер. Ағынға жергілікті кедергілер. Аппараттағы сұйықтықтардың қозғалысы кезінде қысымның жоғалуы. Денелердің сұйықтықтағы қозғалысы.
Сұйық ортадағы араластыру. Механикалық араластыру. Араластығыштан тұратын аппараттағы сұйықтық қозғалысы. Араластыру үрдісіне жұмсалатын энергия. Араластырғыш конструкциясы.
Сұйықтықтарды тасымалдау. Насостар. Поршенді насостар. Поршенді насостардың өнімділігі, тегеуріні және сору биіктгі. Ортадан тепкіш насостар.
Газдарды сығу және тасымалдау. Поршенді компрессорлар. Вакуумды-насостар.
Біртекті емес сұйықтықтарды бөлу. Бөлу үрдістерінің материалды балансы. Тұндыру. Қысым күші айырымының әсерінен бөлу.
Фильтрлеу. Фильтрлеу теориясы. Фильтрлер конструкциясы. Ортадан тепкіш күш әсері өрісінде бөлу. Центрифугирлеу. Бөлу факторы.
Жылу алмасу үрдістері. Жылулық үрдістері. Температуралық өріс. Температуралы градиент.
Жылу өткізгіштіктің негізгі заңы. Жылу өткізгіштіктің дифференциалды теңдеуі. Стационарлы режимдегі жазық қабырғаның жылу өткізгіштігі. Цилиндрлі қабырғаның жылу өткізгіштігі. Конвективті масса алмасу. Жылу беру теңдеуі. Жылулық ұқсастықтың критериялары.
Қайнау және конденсация кезіндегі жылу берілу. Сәулелі жылуалмасу. Стационарлы режим кезіндегі жылу беру. Жазық және цилиндрлі қабырға арқылы жылу беру. Орташа температуралы тегеурін. Жылу тасымалдағыштардың орташа температурасын анықтау. Жылу изоляциясы.
Қыздыру үрдістері. Өткір және қатаң бумен қыздыру. Түтінді газдармен, аралық жылу алмастырғыштармен және электр тогымен қыздыру.
Буландыру. Температуралы депрессияларды анықтау. Буландыру әдістері. Буландырғыш аппараттар.
Масса алмасу процестері. Фазалық тепе-теңдік. Масса алмасу процестерінің материалды балансы. Масса берудің негізгі теңдеуі. Масса беру процесінің орташа қозғаушы күші. Фаза арасындағы масса алмасу. Конвективті диффузия. Конвективті масса алмасудың критериалды теңдеуі.
Абсорбция. Абсорбция процесінің физикалық негіздері. Абсорбция процесіне температура мен қысым әсері. Абсорбцияның материалды балансы. Абсорбциялық аппараттар.
Айдау. Екі фазалы сұйықтық-бу жүйелерінің сипаттамалары. Жай айдау. Дистилляция. Сулы бумен айдау.
Ректификация. Сұйық бинарлы қоспаларды бөлуге арналған үздіксіз әсер ететін ректификациялық колоннаның тарелка санын есептеу. Әр түрлі қысым кезіндегі ректификация.
Адсорбция. Фаза арасындағы тепе-теңдік. Адсорбция процесінің материалды балансы. Адсорбция кинетикасы.
Экстрагирлеу. Экстракция үрдісінің физикалық негізі. Экстракция диаграммасы.
Дымқыл ауа қасиеттері. Кептірудің материалды балансы. Кептіру статикасы. Кептіру кинетикасы. Вакуумды кептіру. Газдарды құрғату.
Кристалдау. Кристалдау үрдісінің физикалық негізі. Кристалдау әдістері және кристаллизаторлар. Кристалдау процесінің материалды және жылулық балансы. «Жалпы химиялық технология» пәні
Қазақстандағы химиялық өнеркәсәптің маңызы мен дамуы. Химиялық технология тарихы. Маңызды технологиялық ұғымдар мен анықтамалар, техэкономикалық көрсеткіштер.
Химиялық, принципиалдық және технологиялық сызбанұсқалар. Технологиялық процестерді ұйымдастыру принциптері.
Химия өндірісіндегі шикізат. Шикізат түрлері мен қоры. Минералды шикізатты байыту. Химия өндірісіндегі су.
Химия өндірісіндегі энергетика Химия өндірісіндегі энергосыйымдылық.Энергия түрлері. Химия өндірісіндегі энергетика мәселесі.
Химика-технологиялық процестердің негізгі заңдылықтары. Каталитикалық үрдістер. Гомогенді және гетерогенді катализ.
Отын классификациясы. Қатты отынды өңдеу (пиролиз, газификация, жартылай кокстеу, кокстеу) әдістері
Кокстеу. Кокстеу өнімдері. Кокстеу пештерінің құрылысы. Кокс газдарын өңдеу
Мұнай және мұнай өнімдерінің құрамы мен қасиеттері. Мұнайды өңдеуге дайындау. Мұнайды біріншілік өңдеу әдістері. Технологиялық сызба-нұсқалары
Мүнайды екіншілік өңдеу әдістері. Термиялық және каталитикалық крекинг өнімдері. Мұнай өнімдерін тазалау. Технологиялық сызба-нұсқалары. Катализаторлары.
Органикалық заттардың технологиясы. Өндірістік органикалық синтез, оның мәні, шикізат базасы. Көміртегі оксиді негізіндегі синтездер.  Метил спирті және этил спирті, ацетилен, целлюлоза, полимерлер, каучуктер өндірісі. Процестің физика-химиялық негізі. Шикізат. Процестің шарттары мен технологиялық сызбанұсқасы
Мұнай химия синтезі және органикалық заттардың даму ерекшеліктері
Көмірсутекті шикізат өндірісінің теориялық негіздері және оның химиялық өңдеуге дайындау.
Галогендеу үрдісінің теориялық мәселелері,қаныққан және ароматты көмірсутектерді хлорлау реакциялары негізінде радикалды орынбасу механизмі, ароматты көмірсутектерді хлорлау реакциялары негізінде электрофильді орынбасу механизмі.
Хлор –және фторкөмісутектерді алудың химиялық технологиясы. Оларды өндірудің технологиялық схемасы, ерекшеліктері.
Органикалық заттардың технологиялық процестері катализінің негізгі түсініктері.
Каталитикалық айналымдардың активтілігі, селективтілігі және талғампаздығы.
Этерификация реакциясының теориялық мәселелері. Этилацеттаты алудың технологиясы.
Олефиндердің гидратациясының технологиялық сызбасы мысалында қанықпаған) қосылыстардың теориялық мәселелері.
Ацетилен гидратациясының технологиялық сызбасы мысалында қанықпаған қосылыстардың теориялық мәселелері
Олефиндерді гидрогалогендеу әдісі бойынша спирттерді өндірудің теориялық мәселелері.
Өнеркәсіптік маңыздылығы бар өсімдік шикізатынан субстанцияларды алудың технологиялық сызбалары.
1.Атом құрылысы. Атом-молекулалық ілім. Химияның негізгі ұғымдары мен заңдылықтары. Стехиометриялы емес қосылыстар. Атом құрылымының квантты-механикалық теориясының негізгі қағидалары. Атомдардың электронды конфинурациялары. Паули принципі, Хунд ережесі, энергияның минимум принципі, Клечковский ережесі. Мысалмен келтіру.
Атом ядро мен электроннан тұратын элементарлы бөлшектердің әрекеттесу жүйесі. Атом типі ядро құрамымен анықталады. Ядро нуклон деп аталатын протон мен нейтроннан тұрады. Элемент ядро заряды бірдей атомдар жиынтығы. Элемент атомының ядро құрамында нейтрон саны әртүрлі болса массасы да әртүрлі болады. Мұндай атомдарды изотоптар деп атайды. Атом – элементтің химиялық қасиетін сақтап тұратын ең кіші бөлшегі.Атомдар химиялық әрекеттескенде молекула түзеді. Молекулалар бір атомды (мысалы, гелий молекуласы Не, екі атомды (азот N2, СО көміртегі оксиді), көп атомды (Н2О су, С6Н6 бензол) және полимерлі болып келеді. Соған сәйкес атомдар әртүрлі қатынаста байланысып көптеген заттар түзе алады. Молекуланың құрамы мен құрылысын таңдап алынған жағдайдағы зат күйі мен қасиеті анықтайды. Мысалы, СО2 көміртегі диоксиді қалыпты жағдайда газ, сумен әрекеттеседі, ал SiO2 кремний диоксиді қатты полимер зат, суда ерімейді. Химиялық құбылыстарда молекула бұзылады, бірақ атомдар сақталады. Көптеген химиялық процестерде атом мен молекулалар артық оң немесе теріс заряды бар иондарға айналады.
Көп электронды атомдардағы деңгейшелердің энергетикалық сипаттамасы мынадай заңдылыққа бағынады: ns; (n-1)d; (n-2)f деңгейшелері өзара шамалас, әрі олардың энергиясы np-мен салыстырғанда әрқашанда аздау болып келеді. Бойындағы энергияның артуы бойынша орналастырсақ энергетикалық деңгейшелердің қатары мынадай болып шығады: 1s<2s<2p<3s<3p<4s-3d<4p<5s-4d<
<5p<6s-5d-4t<6p<7s-6d-5t<7p ...
Бұл заңдылықты кеңес ғалымы В.М.Клечковский былайша тұжырымдап, жоғарыдағы қатардың ретін табудың қарапайым жолын ұсынды: электронның берілген екі жағдайының қайсысында бас және орбиталь квант сандарының қосындысы (n+1) үлкен болса, соның энергиясы үлкен болады. Клечковский қатары
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p
n 1 2 2 3 3 4 3 4 5 4 5
1 0 0 1 0 1 0 2 1 0 2 1
n+1 1 2 3 3 4 4 5 5 5 6 6
Паули принципі. Күрделі атомдардың орбитальдарын электрондармен толтыру үшін орбитальдардың әрқайсысында бола алатын электрондар санын анықтап алу қажет. Ол үшін 4 квант санын өзара комбинациялаудың жолын білу керек. Швейцария физигі В.Паули-1925 жылы элементтердің периодтық жүйесіндегі орнына қарап және спектрлерін талдай отырып, квант сандарын электронның реалды күйін сипаттай алатындай етіп, комбинациялаудың жалпы принципін ұсынған. Паулидің бұл тиым салу деп аталған принципі бойынша бір атомның ішінді барлық жағынан ұқсас екі электрон болуы мүмкін емес, яғни атомдағы 2 электронның 4 квант санының төртеуі де бірдей бола алмайды. Атомдағы әрбір электронның басқалардан гөрі ең кемінде бір квант саны өзгеше болу керек.
Атомдардың электрондық конфигурациясы деп оның электрондарын әр алуан орбитальдарға таратып орналастыруды айтады электрондық конфигурацияларды құрастыруда бұрынғы сутек атомына шығарылған заңдылықтарды пайдаланамыз, яғни орбитальға орналасқан электронның бір-біріне әсері жоқ. Элементтің периодтық жүйедегі орналасу реті бойынша алсақ, әрбір келесі элементтің алдыңғы элементтен айырмашылығы бір ғана артық электроны болады, демек, оның атомының электрондық конфигурациясы алдындағы элементтікін түгелдей қайталайды да айырмашылығы ең соңғы электронының орналасқан орны болып табылады.
Атомдардың электрондық конфигурациясы 1)Н 1s; 2)He 1s2 көрсете аламыз. Элементтердің әрбірінің электрондық формуласы - электрондарының қабаттарындағы орбитальдарға бөлініп жазылады. І-периодта екі элемент бар, олар Н және Не. Сутек атомының жалғыз электроны қалыпты жағдайда К қабатының s қатпарында болады. Оның электрон бұлтының шар тәрізді екенін еске алып, әрі квант ұяшығын пайдаланып, сұлбамен және электрондық формуламен өрнектейміз.
2.Химиялық байланыс теориясы. Химиялық байланыстың негізгі түрлері. Валентті байланыстар әдісінің кемшіліктері, молекулалы орбитальдар әдісінің артықшылықтары, мысалдармен көрсету. Атомды орбитальдар гибридизациясы және оның түрлері. Валентті байланыстар теориясы негізінде BF3, BeH2, H2O, NCl3, CCl4 молекулаларын қарастыру.
Бутлеровтың құрылыс теориясы органикалық қосылыстардағы атомдардың өзара байланысу тәртібін көрсететін теория. 4 негізгі ережеге сүйенуге болады:1) молекуладағы атомдар өздерінің валенттілігіне сәйкес өзара белгілі тәртіп бойынша байланысады. Атомдардың байланысу реті химиялық құрылысты береді. 2) заттардың қасиеттері олардың молекулаларының құрамына қандай атомдардың және олардың қандай мөлшерде кіргенінде ғана емес, сонымен қатар олардың өзара қандай ретпен байланысқандығына (хим. құрылысына) да тәуелді болады;3) молекула түзетін атомдар немесе атомдар тобы өзара бір-біріне әсер етеді, молекуланың химиялық реакцияларға түсу қабілеті осыған байланысты;4) құрамы мен молекулалық массасы бірдей, бірақ молекула құрылысы әр түрлі, сондықтан да қасиеттері де әр түрлі заттар изомерлердеп аталады.
Химиялық байланыстар-химиялық элементтер арасындағы тұрақты тепе-тең күйдегі жүйе жасауға келіп тірелетін (молекула, ион, радикал) электромагниттік әсерлесу жиынтығы. Химиялық байланыс түзілуіне қарай төртке бөлінеді:
иондық
ковалентті
металдық
сутектік
Иондық Химиялық байланыс электр терістілігі бойынша айырмашылығы үлкен металл мен бейметалл атомдары арасында түзіледі. Иондар түзілу арқылы жүзеге асатын байланыстарды иондық байланыс, қосылыстың өзін иондық қосылыс деп атайды. Ковалентті химиялық байланыста — әрекеттесуші атомдарға ортақ электрондар жұбы пайда болып, олардың санына қарай бір немесе бірнеше еселенген байланыстар түзіледі. Ковалентті Химиялық байланыстар электрон жұбының атомдардың арасында орналасуына қарай полюсті және полюссіз деп екіге бөлінеді.
Полюсті молекулада Химиялық байланыс түзетін ортақ электрондар электр терістілігі күшті атомға ығыса орналасады. Полюссіз ковалентті Химиялық байланысты молекулада электрон жұбы атомға ауыспай, симметриялы түрде ортада орналасқан. Сутекті Химиялық байланыс — екі не бір молекуладағы атомдар арасында сутек атомының оң заряды арқылы түзіледі.
Металдық Химиялық байланыс — металл атомдарының сыртқы қабатындағы бос электрондар қатысуымен түзілетін байланыс. Химиялық байланыс валенттік электрондар арқылы жүзеге асады.
Валенттік байланыстар әдісі - көрнекі және әртүрлі молекулалар мен иондардың құрылымын, қасиетін оның ішіндегі кеңістіктегі конфигурациясын, үйектілігін, байланыстың энергиясы мен ұзындығын және т.б болжауға мүмкіндік береді. Бұған қарамастан бұл әдіс заттың магниттік қасиетін, жұптаспаған электрондары бар молекулалардың санын және бірқатар басқа құбылыстарды түсіндіре алмайды.
Валенттік байланыс (ВБ) әдісі бойынша сутек атомдары жақындасқанда тартылысу және тебісу күштерінің қалай өзгертетінін есептеп, жүйенің потенциалдық энергия қисығын салуға болады. Электрондарының спиндері қарама – қарсы сутек атомдары жақындасқанда, жүйенің потенциалдық энергия қисығында минимум пайда болады. Бұл жағдай сутек атомдарының өзара қосылысып, молекула түзгенін көрсетеді. Электрондарының спиндері параллель сутек атомдары жақындасқанда, жүйенің потенциалдық энергиясы атомдар жақындасқан сайын үздіксіз өседі. Бұл жағдай спиндері параллель сутек атомдарының молекула құрап бірікпейтінін көрсетеді.
Электронның атомдағы күйін төрт түрлі квант сандарымен сипаттайды. Квант сандарының белгілі мәндеріне сәйкес келетін электрон күйі атомдық электрондык орбиталь (АО) деп аталады. n – (бас квант саны) атомдағы электронның энергиясын және энергетикалық деңгейін, яғни АО өлшемін анықтайды. Бас квант саны 1-7 мәндерін (периодтық жүйедегі период номеріне сәйкес) қабылдайды. Деңгей саны артқан сайын электронның энергиясы да жоғарлайды. Бас квант сан периодты жүйедегі период номеріне тең. l – орбиталь квант саны атомдағы электронның энергиясын және электрондық орбитальдардың пішінін анықтайды, мәні 0 – (n - 1) қабылдайды.Орбиталь квант саны бас квант санына байланысты. l = 0,1,2,3 сәйкес атомдық орбитальдар s-, p-, d-, ƒ – орбитальдар деп аталады. Магнит квант саны ml – электронның магнит моментімен байланысты, электронның магнит өрісіндегі бағытын, электронның қабылдаған бағытына қатысты электрондық бұлттың ориентациясын (бағытын) көрсетеді.
Спин квант саны ms – электронның ішкі қозғалысын сипаттайды. Спин квант саны ms электронның өз осінен айналуын сипаттайды. Электрон өз осі бойымен біріне-бірі қарама-қарсы бағытта айнала алатындықтан онын тек екі мәні болады: + 1/2 және − 1/2. Егер екі электронның басқа квант сандары бірдей болса, олардың спиндері әр түрлі болады. Ондай электрондарды жұптасқан деп атайды да, қарама-қарсы айналатынын былай ↑↓ белгілейді. Егер ұяда бір электрон болса, оны дара деп атап былай белгілейді ↑.
Элементтер атомдарындағы электрондардың атомдық орбитальдарда орналасуы үш жағдаймен анықталады: Паули принципі, Клечковский және Хунда ережелері.
Паули принципі: атомда төрт квант сандарының мәндері бірдей болатын екі электрон болмайды немесе атомда екі кез келген электрондар ең болмаса бір квант санының мәнімен айырмашылықта болуы керек. Сонымен, кванттық ұяшық атомдық орбиталдың (АО) кестесі болғандықтан, квант ұяшығында екі ғана электрон болады, спиндері қарама-қарсы ↑↓. Паули принципі бойынша деңгейшедегі максимал электрон саны мына формуламен 2(2l +1), деңгейдегі максимал электрон саны мына формуламен N = 2n2 анықталады.
Клечковский ережелері: Орбиталдардың электрондармен толтырылуы бас және орбитал квант сандарының (n+l) қосынды мәні аз орбиталдан осы (n+l) қосындының көп мәніне қарай жүреді;
Егер бұл қосынды мәні бірдей болса, алдымен n мәні кіші орбитал толтырылады. Мысалы, 4s (n+l = 4+0 =4), 3d (n+l = 3+2), 5p (n+l = 5+0 =5) сонда алдымен 4s- сосын 3d-, сосын 5р- орбиталдары электрондармен толтырылады.
Хунда ережесі: Электрондар орбиталдарға спиндер сандарының қосындысы максимал болатындай орналасады, яғни (å ms) максимал.
Атомның құрамы – ядро және электрондар; олардың заряды және массасы. Атом ядросы протондар мен нейтрондардан тұрады, олардың арасында ядролық күш болады. Ядродағы протондар саны (Z) ядро зарядына және периодтық жүйедегі элемент номеріне тең. Протондар мен нейтрондардың жалпы қосындысы массалық сан (А), элементтің салыстырмалы атомдық массасына (Аr) тең, айырымы А – Z ядродағы нейтрондар санын анықтайды.
Гибридтену теориясы - валенттік байланыс (ВБ) әдісінен шығатын теория. sp3-гибридтену. Егер көміртегі атомы төрт түрлі орынбасармен бірдей байланысқан болса (метан,төртхлорлы көміртегі және т.б.), мұндай қосылыстардың кеңістіктік моделі тетраэдр, валенттік бұрышы 109028' ,құрылысы симметриялы түрінде болады.

Метан молекуласының құрылысы
Бұл типті гибридтенуге құрылымдары бірдей екі түрлі стереоизомерлерді де жатқызуға болады.
Екі тетраэдр бір-біріне өте ұқсас, оң қол сол қол өзара беттескендей немесе бір заттың айнадағы бейнесіндей қайталанып тұрады. Егер көміртек атомымен әртүрлі орынбасарлар байланысқан болса, ондай жағдайда валенттік бұрышы тетраэдрлік түрден ауытқиды және байланыс ұзындығы өзгереді.Тетраэдр дұрыс түрінде бола алмайды,ал көміртек атомы ассиметриялық түрде болады.
Тип гибридизации Числогибридных орбиталей Геометрия Структура Примеры
Sp 2 Линейная BeF2, CO2, NO2+
sp2 3 Треугольная BF3, NO3-, CO32-
sp3 4 Тетраэдрическая CH4, ClO4-, SO42-, NH4+
Координациялық сан 2 3 4 5 6 7
Орталық атомның орбитальдарының типі sp, p2 sp2, p3 sp3 sp3dz2 sp3d2 sp3d3
Молекуланың геом пішіні Сызықты, Бұрышты Жазық үшбұрышты, Үшбұрышты пирамида Тэтраэдр, Квадрат Үшбұрышты, бипирамида Октаэдр Бесбұрышты бипирамида
Валенттік бұрыштың теор мәні 180°, 90° 120°, 90° 109°28, 90° 180°, 90°, 120° 90° 90°, 180°, 72°
Мысалдар
BeF2, H2S BF3, GaJ3, AsH3, PCl3 SiF4, CH4, XeF4 PF5, PCl5 SF6 JF7
4. Бейорганикалық химиядағы термодинамика элементтері. Термодинамиканың I заңы. Энтальпия. Әр түрлі процестер барысында энтальпия мәнінің әсер етуін, оның өзгеруін түсіндіру, мысалдар келтіру. Химиялық реакциялардағы энтальпияны есептеу.
Термодинамиканың бірінші заңы. Термодинамиканың бірінші заңы негізінен энергияның сақталу және оның жылу процестеріне түрлену заңы болып есептеледі. Демек, ол жылу мен жұмыстың өзгеруіне байланысты. Макроскопиялық системалардағы энергияның өзгеруі тәжірибе көрсетіп отырғандай жылу алмасу формасында байқалады және сан түрлі жұмыс түрінде кездеседі. Көптеген әдістер арқылы бір күйден екінші күйге ауысқан жылу мен жұмыстың алгебралық косындысы өздерінің тұрақты мәнін сақтайды, ал процестерде ол нөлге тең. Жүргізілетін тәжірибелер нәтижесінен, термодинамиканың бірінші заңы сипаттауды, дәлелдеуді керек етпейтін жорамал (постулат) екенін көреміз. Осыған сүйеніп системадағы ішкі энергияның қосындысы тек система күйіне ғана тәуелді функция екенін аламыз. Демек, термодинамиканың бірінші заңын былай тұжырымдауға болады: кез келген процестердегі системаньщ ішкі энергия өсімшесі, осы системаға берілген жылу мөлшерінен система атқарган жұмысты азайтқанға тең:
U Q – A (1)
Бұдан ішкі энергияның өзгеруі процестерді қалай, қандай жолмен жүргізгенге байланысты емес, системаның бастапкы және соңғы күйіне тәуелді екенін көреміз. Бұл, ішкі энергиянын, система күйінін функциясы екенін дәлелдейді. Егер функцияның мәні күй параметріне ғана байланысты болып, процестің бұрынғы күйімен анықталмаса, онда ол функцияны күй параметріне функциялы деп те айтады. Жылу мен жүмыс мүндай қасиет көрсетпейді, олар система күйінің функциясы емес және процестердің қалай, қандай жолмен жүргізілгеніне тәуелді. Осы айтылғандарды нақтылай түсу үшін, термодинамиканың бірінші заңының дифференциалдық түрін математикалық өрнекпен көрсетейік:
U Q – A (2)
(1) және (2) теңдеулер - термодинамиканың бірінші заңының математикалық өрнегі. Оларды өткен ғасырдың ортасында, бір-біргаен тәуелсіз әуелі Р. Майер, сосын Д. Джоуль ашқан. Алғашында бұл теңдеулер тек механикалық жұмыстарды сипаттауға ғана қолданылған. Бертін келе Г. Гельмгольц оларды жалпы түрге ауыстырды. Бұл теңдеулердегі А кез келген жұмыс түрін көрсетеді.
Термодинамиканың бірінші бастамасы диференциал түрінде де жиі қолданылады. Ол мына өрнекте көрсетілген:
dU Q – pdV- W(3)
мұндағы: pdV-жүйенің ұлғаю жұмысы; W- пайдалы жұмыс. Пайдалы жұмыс орындалмайтын жүйені қарапайым жүйе деп атайды. Бұл жағдайда теңдеу төмендегідей жазылады:
dU Q – pdV
Энтальпия. Көптеген процестерді термодинамикалық тұрғыдан қарастырғанда ішкі энергиямен қатар
Н = и + рV
функциясы да жиі қолданылады.. Мұндағы р - система қысымы; V - система көлемі. Осы теңдеудің оң жағындағы көбейтіндіні (рV) системадағы потенциалды энергиямен теңестіруге болады. Энтальпияны «системадағы кеңейтілген энергия» немесе «жылу ұстағыштық» деп те айтады. Энтальпия да ішкі энергия сияқты система күйінің функциясы және оның процестер кезіндегі өзгеруі. Ол процестердің қалай, кандай жолмен өткеніне тәуелді емес, тек системаның бастапқы және соңғы күйіне байланысты. Энтальпияның абсолюттік мәнін анықтау мүмкін емес. Өйткені оны өрнектейтін термодинамикалық теңдеу белгісіз және табуға мүмкіндік жоқ. Сондықтан да көптеген процестерде энтальпия мәнінің өзгеруі ғана ескеріледі:
Н Н2 – Н1
Энтальпия терминін 1909 жылы Оннес енгізген, ол гректің «эн»— ішкі және «тальпэ»- жылу деген сөздерінен алынған.
5. Бейорганикалық химиядағы кинетика. Химиялық процестер жүруінің негізгі заңдылықтары. Реакция реттілігі. Катализаторлар. Активтену энергиясы. Активтену энтропиясы. Олардың физикалық мағынасы.
Хим/қ реакция деп бір н/е бірнеше зат/ң хим/қ өзгеріске ұшырап бір н/е бірнеше жаңа заттарға айналуын айтамыз.
Жалпы заттардың өзара әрекеттесулері үшін олардың бөлшектері (атом, молекула, ион) бір-бірімен соқтығысуы қажет. Соның нәтижесінде бөлшектердің электрон бұлттарының тығыздықтары өзгеріп, жаңа хим-қ байланыстар түзіледі. Жылдамдықтың тем-ға тәуелділігін Вант-Гоффтың эмпирикалық ережесімен бағалауға облады: «температура әрбір 10ºС-қа артқанда реакцияның жылдамдығы 2-4 есе өседі»: Вант-Гофф ережесінің математикалық теңдеуін реакцияның жылдамдық константаларының не жылдамдықтарының арақатынасы арқылы өрнектейді: (kt+10)/kt= γ=2-4 н/е V2/ V1 = γ (t2-t1/ 10)
γ- жылдамдықтың температуралық коэффициенті.
Вант-Гофф ережесі төмен t-да ерітінділерде өтетін процестер үшін ғана анықталған жуық ереже. t өскен сайын γ тұрақты болып қалмайды, ол кеміп, мәні бірге жақындайды. Ал Аррениус көптеген реакцияларда t жоғарылаған кезде жылдамдықтың артып сызықты болмайтынына назар аударады. Реакция жылдамдығының константасы мына теңдеуге бағынады:
lgK=lgA-Eакт/ 2,3RT
Бұл теңдеу Аррениус теңдеуі деп аталады. Мұнда Еакт – активтену энергиясы, R-молярлы газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, А-молекулалар арасындағы бір секунд ішіндегі жалпы соқтығысу саны.
Молекулаларды активті күйіне айналдыру үшін жұмсалатын қосымша энергия активтену энергиясы деп аталады. Активті молекулалардың соқтығысуы нәтижесінде хим-қ реакция жүруі мүмкін. Жүйенің энергетикалық өзгеруі нәтижесінде активті молекулалардың жалпы саны өсуі мүкін. Электрон тығызыдығының қайта таралуы және жаңа хим-қ байланыстардың тууы мүмкін болатын ара қашықтыққа бөлшектер жақындайды. Соған байланысты соқтығысатын бөлшектердің электрон бұлттарының арасында туатын тебісу кұштерін игеруге жеткілікті энергиясы болуы керек. Мұндай реакцияға қабілетті бөлшектер активтігі деп аталады, ал энергетикалық барьерді игеруге қажетті энергия реакцияның активтену энергиясы деп аталады. Активтену энергиясын анықтаудың бірнеше тәсілдері бар. Солардың бірі графиктік тәсіл. Аррениус теңдеуін логарифмдесек: lnk=-(Eакт/RT)+lnA; натурал логарифмнен ондық логарифмге ауыстырсақ:
lgk=-(Eакт/2,3R)*1/Т+lgА
Эксперимент жүзінде анықталған lgk шамасының 1/Т тәуелділігін график түрінде бейнелесе түзу сызық шығады. Ол түзу ордината осінен lgА кесіндісін қиып өтіп, абцисса осіне -(Eакт/2,3R) бұрыш жасай көлбейді. Бұл бұрыштың тангенсі активтендіру энергиясымен былайша байланысқан:
tgα=-(Eакт/2,3R)
Көбіне активтендіру энерсиясын басқаша тәсілмен табады. Ол үшін реакцияның әртүрлі екі t-лардағы жылдамдық константасын анықтап: оларды біріне-бірін бөліп акт. энергиясын табады: Eакт=(RT1T2/T2-T1)*lnk2/k1
Егер логарифмдесек: Eакт=(2.3RT1T2/T2-T1)*lgk2/k1
68580713613000

Реакциялардың реттілігі деп  жалпы түрде экспериментальды жолмен табылған кинетикалық теңдеулердегі реагент концентрациясының дәрежелік көрсеткішінің қосындысын айтады. Мысалы:
n 1А + n 2В = n3 С + n4Д реакция үшін реакцияның реті n=n1+ n2. реакцияның молекулалығы мен реттілігі сәйкес келе бермейді. 
1.Бірінші ретті реакциялар. Мұндай реакцияларға V = kc   (3) теңдеумен сәйкес келетін реакциялар жатады. (3) теңдеу бойынша
— dc/dt = kс  (4)
Егер де а-затының реакцияға дейінгі бастапқы концентрациясы (а-х) реакция соңындағы концентрациясы х-t уақыт ішіндегі әрекеттескен заттың моль саны болса,
-d (а-х)/dt = + dх / dt = k(а-х)          (5)
Бұдан
dх / dt = k dt         (6)
ln (а-х) = kt + const     (7)
const – интегралдық тұрақтысы (х=0, t=0 болғанда) ол  мәндерді 7-ші теңдеуге қойсақ, const t =- ln V  (8)
                               ln(а-х) = k t- ln а
Бұдан k = 1/ t              ln а/ а-х          (9)
   Натурал логарифмнен ондық логарифмге көшсек,
                        k = 2,303 / t lqа/а-х    (10)
k — өлшемі t-1 бірінші ретті реакциялар үшін жартылай ыдырау периоды  τ (тау) деген шама қолданылады. Бұл кезде х =а/2;  k =2,303/ τ   lqа/ а-а/2 =2,303/ τ lq2     (11)
lq2 =0,301, сондықтан k =0,6932/ τ       (12)
 2.Екінші ретті реакцияға А + В = С текті қосылу А + В = С+Д текті алмасу,айырылут.б. реакциялар жатады.Екінші ретті реакциялар мынадай теңдеумен сипатталады.
                        V = +dx / dt = k(а-х)(в-х)             (13)
k – реакция жылдамдықтың константасы. А-х затының в-х затының реакция басындағы моль саны х — әрекеттесетін моль саны екі түрлі жағдайда болуы мүмкін. а=в және а =/в
а=в жағдайда әрекетесуші заттар концентрациясы бірдей болғандықтан, +dx / dt =k (а-х)2      (14)
Интегралдық және айнымалыдан бөлсек,
                        ∫ dx/ (а-х)2 =k∫dx              (15)
Бұдан
1/ а-х =kt + const               (16)
х =0, t =0 болғанда const =1/а            const мәнін 16- шы теңдеуге қойсақ, 1/ а-х =kt + 1/а                   (17)
 k=1/t х/ а(а-х)                     (18)
Бұл k – ның өлшемі  t-1с-1
3.Күрделі реакциялар деп – жалпы кинетикалық теңдеу бойынша жылдамдық константасы болатын реакцияларды айтады. Күрделі реакцияларға қайтымды, паралель, бейтәртіп жүретін, қосарланған тізбектің таралу реакциялар жатады.
Реагенттердің ауыспалы және негізгі күйінің энтропияларының әр түрлілігі ретінде активтену энтропиясы қарастырылады.
Катализатор бастапқы заттармен реакцияның аралықсатыларында әрекеттесіп аралық активті комплекс түзеді.
501651216660E
E
A+B+K
E1
E’2
E’’2
E’3
E’’3
AK+B
D+E+K
1
2
3
1
2
3
E1
E2
E3
A+B+K
D+E+K
D/+E/+K
00E
E
A+B+K
E1
E’2
E’’2
E’3
E’’3
AK+B
D+E+K
1
2
3
1
2
3
E1
E2
E3
A+B+K
D+E+K
D/+E/+K
1 - сурет. А+ВD+Е реакциясының активтену энергиясына катализатордың әсері:а - біріккен механизм; б – дараланған механизм; 1 - катализатор қатысынсыз; 2 - катализатор қатысында; 3 - реакцияның басқадай бағыты.
1-суреттен гомогенді реакцияның катализатор қатысындағы активтену энергиясы катализаторсыз жүрген кездегі активтену энергиясынан төмен болатынын көреміз, демек, катализатор активтену энергиясын төмендетіп, жылдамдықты жоғарылатады.
6.Ерітінділер. Еру және ерігіштік. Электролит емес сұйытылған ерітінділер ережелері. Судың ионды туындысы. Ерігіштікке температура мен қысым әсері.
Ерітінділер — кем дегенде екі құрамдас бөліктерден тұратын құрамы өзгермелі гомогенді (біртекті) жүйелер. Ерітінділер газ тәрізді, сұйық және қатты болуы мүмкін. Олардың ішінде жан-жақты зерттелгені және жиі қолданылатыны сұйық, әсіресе, сулы ерітінділер. Сондықтан тұрмыста ерітінділер деп, көбінесе, сұйық күйдегі молекула-дисперстік жүйелерді айтады. Ерітінділердің құрамы құрамдас бөліктердің конценрацияларымен сипатталады. Ерітінділер қаныққан, қанықпаған және аса қаныққан деп бөлінеді. Берілген температурада жақсы еритін заттардың ерігіштігінің де шегі бар. Кей заттар ерігенде олардың молекулалары иондарға ыдырайды, яғни диссоциацияланады. Электр тогын өткізетін болғандықтан, ондай заттардың ерітінділерін электролит ерітінділері деп атайды. Оған көптеген қышқылдар мен негіздердің, әсіресе, тұздардың ерітінділері жатады. Керісінше, ерігенде молекулалары иондарға ыдырамайтын, сондықтан электр тогын өткізбейтін заттардың ерітінділері бейэлектролиттердің ерітінділері деп аталады.
Ерігіштік — заттың белгілі бір еріткіште еру қабілеті. Белгілі бір жағдайдағы заттың ерігіштігінің сипаттамасы ретінде оның қаныққан ерітіндідегі концентрациясы алынады. Сондықтан ерітіндінің құрамын қалай сипаттаса, ерігіштікті де сан жағынан солай сипаттайды. Мысалы, заттың белгілі бір температурада белгілі бір еріткіштегі ерігіштігін оның қаныққан ерітіндісіндегі еріген заттың массалық үлесімен не оның молярлық концентрациясымен (моль/л) сипаттауға болады. Ерігішті көбінесе, еріткіштің 100 массалық бірлігінде қаныққан ерітінді түзілгенше еритін еріген заттың масса бірлігімен көрсетеді. Оны кейде ерігіштік коэффициенті деп те атайды. Заттардың судағы ерігіштегі әр түрлі. Егер 100 г суда еритін заттың массасы 10 г-нан асса жақсы еритін, 1 г-нан кем болса – нашар еритін, 0,01 г-нан аз болса – іс жүзінде ерімейтін зат деп есептеледі.
Рауль заңы – ерітінді бетіндегі қаныққан бу қысымының салыстырмалы төмендеуі еріген заттың мольдік үлесіне тең. Раульдің (1) заңының салдары: еріткіштің ерітіндіден кристалдану температурасының төмендеуі ерітіндінің молялдығы мен еріткіштің криоскопиялық константасына тура пропорционал. Рауль (1) заңының салдары: еріткіштің ерітіндімен салыстырғанда қайнау температурасының жоғарылауы ерітіндінің молялдығы мен еріткіштің эбулиоскопиялық константасына тура пропорционал
Судың ионды туындысы – сутек және гидроксил иондарының концентрацияларының туындылары суда немесе сулы ерітінділерде, судың автопротолиз константасы болып табылады. Су әлсіз электролит болсада, аз мөлшерде диссоциацияланады:

Бұл реакцияның тепе-теңдігі солға қарай көп жылжыған:
(1)
Судың судағы концентрациясы, оның диссоциациялану дәрежесін ескере отырып, шама тұрақты және (1000 г/л)/(18 г/л)=55.56 моль/л құрайды. 25С-да су диссоциациясының константасы 1,8*10-16 моль/л-ге тең. 1 теңдеуді келесідей жазуға болады:

Туынды К[Н2О]=KB=1.8*10-16 моль/л *55,56 моль/л=10-14 моль2/л2=[H+]*[OH-] (25С-да)
Константа KB протондардың және гидроксид иондарының туындыларының концентрацияларының тең болуы судың ионды туындылары деп аталады. Ол тек таза су үшін ғана тұрақты емес және де басқа заттардың сұйытылған сулы ерітінділеріне де тұрақты. Температура артқан сайын судың диссоциациясы артады онымен қоса KB-да артады. Практикалық маңыздылығы өте ауқымды, кез-келген ерітіндінің протонының және гидроксил иондарының концентрациясын табуға көмектеседі егер қышқылдығы (сілтілігі) белгілі болса.
Ерігіштік еріп жатқан затқа, еріткішке, температураға, қысымға ерткіште басқа заттың болуына тәуелді. Көптеген газдардың ерігіштігі қысымның өсуімен артып ал температураның артуымен төмендейді. Сұйық және қатты заттар үшін қысымның әсері аса маңызды емес. Көптеген жағдайда температура артқан сайын ерігіштік арта түседі.
7.Бейметалдар химиясы. Галогендер. VII-А топ элементтерінің жалпы сипаттамалары. Жай заттардың физикалық және химиялық қасиеттері. Галогендердің оттекті қосылыстары. VI-А топ элементтерінің жалпы сипаттамалары. Күкіртсутек және сульфидтер. Күкірт (IV) оксиді. Күкірт, күкіртсутек және сульфидтерді алудың технологиялық үрдістерінің теориялық негіздемесі. Күкірт (VI) оксиді. III-V топтарының р-элементтер химиясы. V-А топ элементтерінің жалпы сипаттамалары. Азот (I-V) оксидтері, олардың қасиеттері және алу технологиясы. Фосфор (V) оксиды, Фосфор қышқылы және оның тұздары.
Менделеевтің периодтық жүйесінің жетінші негізгі топшасна галоген деп аталатын – фтор, хлор, бром, йод, астат элементтері кіреді. Бос күйіндегі фтор екі атомды молекулалардан тұратын түссіз, өте өткір иісті, улы газ.Фтордың қосылыстарының ішінде ең маңыздысы фторсутек. Фторсутек тікелей қосылу реакциясында түзіледі: H2 + F2 = 2HF ; OF2 – оттек дифториді түссіз, иісі озоға ұқсас газ. F2 + O = F2O; Фторсутек қышқылының тұздарын фторидтер деп атайды. Натрий фториді NaF – ақ түсті, суда еритін гигроскоптығы жоқ ұнтақ зат,ауыл шаруашылығының зиянды жәндіктерін құрту үшін инсектицид, оны өндірісте мына реакция б-ша алады:
2HF+Na2CO3=2NaF+CO2+H2O.
Маңызды қосылысы – далалық шпат CaF2, бұл жаратылыста минералдар құрамында кездесетін тұз;фтор мен фторсутек алудан басқа металлургияда – металды қорытқанда шикі құрамның балқу t-сын төмендету үшін араластырады.
Хлор – өте активті бір валентті бейметалл. Тұз қышқылы-өткір иісті, түссіз газ:H2+Cl2=2HCl. Дихлор оксидін алу үшін хлорды құрғақ сынап оксиді арқылы өткізеді: 2HgO+2Cl2=HgCl2+Cl2O;
дихлоргексаоксидінің алу жолы: 6СlO2+2O3=3Cl2O6.
Хлорлылау қышқыл: Cl2+HOH↔HClO+HCl, хлорлы қышқыл: 2ClO2+H2O=HClO2+HClO3, хлорлау қышқыл хлорлылау қышқылының айырылуынан түзіледі: 3HClO=HClO3+2HCl,
хлор қышқылы: KClO4+H2SO4=KHSO4+HClO4.
Маңызды қосылысы – Бертолле тұзы KClO3 жанғыш заттармен(күкірт,фосфор) өте қопарылғыш қоспа беретіндіктен оны артиллерияда запал(от бергіш) жасау үшін және пиротехникада қолданады. Бром қызыл-қоңыр түсті ауыр, бірақ ұшқыш сұйықтық,иісі өткір, улы зат, алу: MgBr2+Cl2=MgCl2+Br2; зертханада алу: 2KBr+3H2SO4+MnO2=2KHSO4+MnSO4+2H2O+Br2. Бромсутек алу: PBr3+3H2O=H3PO3+3HBr. Бромсутек қышқылының тұздары – бромидтер, бұлардың көпшілігі суда ерігіш тұздар. Натрий және калийдің бромидтері медицинада дәрі есебінде ұсталады. Күміс бромиді фотоқағаз, пленка жасауда қолданылады. Йод жаратылыста өте аз сирек элементтердің бірі, оның үстіне йод өте бытыраңқы шашылған элемент, кристаллдық қатты зат, суда аз ериді. Алу: 2NaI+Cl2=I2+2NaCl. Лаб-да йодсутек алынуы: PI3+3H2O=H3PO3+3HI. Йодсутек түссіз газ, ауада түтінденеді, суда жақсы ериді.Ерітіндісі йодсутек қышқылы д.а. Йодсутек қышқылының тұздары йодидтер д.а.Йодидтер суда ерігіш, көпшілігі қандай да бір түске боялған болады, дәрі жасауда қолд. Күкірт пен сутектің қосылысы күкіртсутек деп аталады. Күкірт сутекпен тікелей тек 310º-тан бастап қосылысады, ал 400º-тан асса қайтадан айырылады:
H2 + S = H2S ∆Hº = -20,9 КДж/моль
Лабораторияда күкіртсутекті алу үшін сульфидтерді сұйытылған қышқылмен әрекеттестіреді, мысалы : FeS + 2HCl = FeCl2 + ↑H2S
Күкіртсутек - түссіз, шіріген жұмыртқа иістес газ. Уланғанның белгісі адамның мұрны “иіс сезбей“ қалады. H2S-тің сутектік байланыс түзуі нашар, сондықтан да күкіртсутек кәдімгі жағдайда - газ. Күкіртсутек ауада көгілдір түсті жалынмен жанады: 2H2S + O2 = 2H2O + 2S Оттек жеткілікті болса, онда күкірт те тотығады: 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2
Күкіртсутек оңай тұтанғыш зат, оның ауамен қоспасы қопарылады. Күкіртсутек жақсы тотықсыздандырғыш, мысалы: H2S +Cl2 = 2HCl + s
H2S + 2HNO3 = 2NO2 + 2H2O + S
H2S + H2SO4 = SO2 + 2H2O + S
2H2S + SO2 = 2H2O +3S
Күкіртсутек қышқылдарының тұздарын сульфидтер деп атайды Сульфидтер күкірт пен металдардың тікелей қосылуынан түзіледі; Fe + S = FeS ∆Hº = -95,4 КДж/моль
Сульфидтердің көпшілігі тиісті металдың тұздарының ерітіндісін күкіртсутекпен әрекеттеп алуға болады, мысалы; CuSO4 + H2S = ↓ CuS + H2SO4
Не болмаса сульфидтер ерітінділерін әрекеттестіріп алуға болады, мысалы;
FeSO4 + Na2S =↓FeS + Na2SO4
Күкіртсутек қышқылының бұл тұздарынан басқа, қышқыл тұздары болады, оларды қышқыл сульфид, гидросульфид деп атайды.
Азот. Жаратылыста азот дербес күйінде және қосылыс қүрамында кездеседі. Барлық химиялық элементтердің ішінде (инертгі газдарды санамағанда) осы жалғыз азот, басқа элементтермен қосылғысы келмегендей, олардан аулақ дербес күйде атмосферада болады. Алу жолдары. Азотты өндірісте сұйытылған ауадан, оттекпен екеуінің қайнау температураларының айырымы 12,8 °С (О2 =-183°С, N2=-195,8°C) пайдаланып ажыратып алады. Азот пен оттекті ажырату үшін бүларды бірге конденсациялайды. Азот аз мөлшерде, дабораторияда керек болған кезде, оны мына әдістердің бірімен алады. 1.Аммиакты қыздырған мыс оксидінің арасыменөткізеді; ЗСиО+2NH3=2Cu+ЗН20+N2 2.Аммоний нитритін айырады: NaNO2 + NH4 C1 = NaCl + NH4 N02 NH4 NO2 = 2H2 O + N2 Қасиеттері . Таза азот - түссіз, иіссіз, дәмсіз, суда аз еритін(100:2) газ. Азот қалыпты жағдайда тек қана литиймен, ал қыздырғанда басқа металдармен жөне кейбір бейметалдармен әрекеттесіп, тотықтырғыштық қасиет көрсетеді, тек фтор мен оттекпен әрекеттескенде ғана тотықсыздандырғыш болады.
Фосфордың сутекпен екі қосылысы бар: PH3(газ),P2H4(сұйық). Фосфор сутекпен нашар қосылысады:2P+3H2=2PH3. Бұл реакция тиімсіз,сондықтан фосфинді алу үшін кальций фосфоридін тұз қышқылымен,тіпті сумен әрекеттестіреді: Ca3P2+6HCI=3CaCI2+2PH3 Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3
Ақ фосфорды реакцияластырса да,фосфин алады. P4+3KOH+3H2O= PH3+3KH2PO2
Газ түріндегі фосфин –түссіз, сарымсақ иісті,улы зат;күштң тотықсыздандырғыш,ауада 150градуста өзінен өзі оталады.құрылымы аммиак сияқты пирамида тәрізді.Фосфиннің бөлінбеген қос электронды бұлты нашар гибридтенгендіктен оның электрон донорлық қасиеті аммиакка қарағанда әлсіздеу, сондықтан фосфин аммиак сияқты емес, қосып алу реакцияларына бейімділігі кем, фосфоний тұздары тұрақсыз тұздар, фосфин да фосфоний туындылары да күшті тотықсыздандырғыштар,ауада өздігінен тұтанады
8. Металдар химиясы. Металдардың жалпы қасиеттері. Балқымалар және оларды алу. Балқу диаграммаларының түрлері, термиялық анализ. Электрохимиялық процестердің жүруі. Электродты потенциалдар. Металдардың кернеу қатары.
Металдар химиясы. Металдардың жалпы қасиеттері. Балқымалар және оларды алу. Балқу диаграммаларының түрлері, термиялық анализ. Электрохимиялық процестердің жүруі. Электродты потенциалдар. Металдардың кернеу қатары.
Металдар– Электр тоғы мен жылуды жақсы өткізетін, пластикалық қасиеті жоғары, жылтыр заттар. Мұндай қасиеттердің болуы металдардың ішкі құрылымымен байланысты.
Металдардың (сынаптан басқа) кристалдық тор көздерінде металл атомдары орналасқан. Олар бір-бірімен металдық байланыспен байланысады. Металдардың иондану энергиясы аз болғандықтан олардың валенттік электрондары оңай бөлініп, бүкіл кристалдың бойында еркін қозғала алады. Сондықтан олардың жиынтығын электрон газы деп те атайды. Су ерітінділеріндегі реакциялар үшін металдың активтілігі оның активті қатардағы орнына байланысты.
Металдардың физикалық қасиеттері.
Металл кристалындағы атомдар, иондар "электрон газымен" берік ұсталып, металдық байланыс түзеді дедік. Кристалдағы бос электрондарға тəуелді металдар белгілі бір ортақ қасиеттерге ие болады. Бұл қасиеттерге жылу жəне электрөткізгіштік, металдық жылтыры, иілімділігі, т.б қасиеттері жатады.
Электр жəне жылуөткізгіштігі
Электр өрісінің əсерінен электрондар бағытты қозғалысқа ие болады, сөйтіп, электр тогя пайда болады. Электрөткізгіштігі ең жоғары металдар күміс пен мыс, одан кейін алтын, алюминий, темір болып келеді. Ең аз электрөткізгіштік сынапқа тəн
Металдық жылтыры
Бұл металдардың өзіне тəн қасиеттерінің бірі-оны адамдар өте жоғары бағалап, кейбір көркемөнер туындыларын жасауға пайдаланады. Металдың бəрі де мөлдір емес, өзіндік жылтыры бар. Олар көбінесе сұр түсті болып келеді.
Иілімділігі (пластикалығы)
Металдарды соққанда, ұсақ түйіршіктерге бөлініп шашырап қалмайды, небəрі пішінін өзгертіп тапталады не жанашылады, яғни соғуға төзімді пластикалық қасиетін, иілімділігін көрсетеді.
Балқу температурасы
1000° жоғары температурада балқитын металдарды қиын балқитын, ал одан төмен болса, оңай балқитын деп бөлінеді. Ең оңай балқитын металл-сынап оның балқу температурасы 38,9 градус. Ең қиын балқитын металл-вольфрам, оның балқу температурасы 3390 градус, сондықтан оны элеткр шамынынң сымын дайындау үшін қолданады.
Металдардың химиялық қасиеттері
Металдардың көпшілігі химиялық активті элементтер болғандықтан жай және күрделі заттармен әрекеттеседі:
Жай заттармен:
2Mg + 02 = 2MgO + Q жану реакциясы
Fe + S = FeS темір (II) сульфиді
Са + Сl2 = СаСl2 кальций хлориді
Металл гидридтері тұз сияқты қатты заттар. Металл гидридтерінде ғана сутегінің тотығу дәрежесі - 1 болады, себебі металдар электрондарын сутектің атомдык радиусы кіші болғандықтан оңай береді.
Күрделі заттармен:
Сілтілік және сілтілік жер металдар сумен куатты әрекеттесіп, судағы сутекті ығыстырып шығарады.
2Na + 2Н2O = 2NaOH + Н2↑
Металдар қышқылдармен әрекеттеседі. Реакция нәтижесінде түзілетін өнімнің табиғаты металдың белсенділігіне жөне қышқылдардың концентрациясына тәуелді
Zn + H2SO4 (сұйык) = ZnSO4 + Н2
Zn + 2H2SO4(конц.) = ZnSO4 + SO2↑ + 2H2O
4Mg + 10HNO3 (сұйық) = 4Mg(NO3)2+ NH4NO3 + 3H2O
Ag + 2HNO3 (конц.) = AgNO3 + NO2↑ + H2O
Металдар тұздармен әрекеттеседі. Белсендірек металдар (химиялық белсенді металл) белсенділігі темен металды оның қосылыстарынан ығыстырып шығарады.
Cu + Hg (NO3)2 = Cu (NO3)2+Hg
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
2Mg + TiCl4 = 2MgCl2 + Ti
Металдар оксидтермен әрекеттеседі:
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe
Mg + CO2=MgO + CO
Металдар органикалық қосылыстармен де әрекеттеседі:
Na + C2H5OH = C2H5ONa + 0,5H2
2Na + CH3Cl = C2H6 + 2NaCl
Сплавы. Диаграммы состояния металлических сплавов
Диаграмма состояния системы Pb – Sb.


Диаграмма состояния системы Mg – Pb.

Рис.16. Диаграмма состояния системы Ag–Au.
9. Комплексті қосылыстар химиясы. Координациялы қосылыстар химиясының негізгі үғымдары. Комплексті қосылыстар классификациясы мен номенклатурасы. Лигандтардың спектрохимиялық қатары.
Комплекстік иондар əлсіз электролит болып табылады жəне сулы ерітіндіде жарым-жартылай диссоциацияланады: [Fe(CN)6]4-⇔Fe2++6CN- [Ag(NH3)2]+⇔[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)]+⇔Ag++NH3 Комплексті иондар диссоциациясы процесінің тепе-теңдігі - қайтымды процестің тепе-теңдік константасы болып табылатын тұрақсыздық константасы мен (Кт-з) сипатталады. Көп лигандты комплекстік ион диссоциациясының əр сатысы тұрақсыздықтың сатылық константасымен сипатталады. Сапалық анализ реакцияларының шарттарында комплекстүзу процесінің сатылығын кейде ескеру керек. Көп лигандты комплекстердің əрбір түрі түзілуі бірінші орында лиганд концентрациясына тəуелді. Демек, [Ag(CN)2]-⇔[Ag(CN)]+CN K1=AgCNCN-AgCN2 [Ag(CN)] ⇔ Ag+ + CN- K2=Ag+CN-AgCNТұрақсыздықтың жалпы константасы тұрақсыздықтың сатылы константаларының туындысымен анықталады. Комплексті қосылыстардың тұрақсыздық константасының мəндері кең интервалда өзгереді. Тұрақсыздық константа мəндерінің өте аз мөлшерінде комплекстік қосылыс ерітіндісіндегі металдың бос иондары деген түсінік мағынасын жоғалтады. Екі валентті мыстың иодидті комплексі Кт-з = 1,48∙10-30 жағдайында сондай.
[HgI4]2- ⇔ Hg2++4I- Kт-з=Hg2+I-4HgI42- [I-]=1 г-ион/л, [HgI4]2-=1г-ион/л болғанда комплекстің тұрақсыздық константасынан шығатыны – сынаптың бос иондарының концентрациясы 1,48∙10-30 г-ион/л тең. Есептеулерден көретініміз 1 литр ерітіндіде осынша сынап иондары болғанда бұл тұздың бір грамм-ионы ерітіндінің 6,75∙1029 литрінде болуы керек, ол комплексті қосылыс ерітіндісінде сынап иондарының жоқтығын көрсетеді. Тұрақсыздықтың сатылы константалары химиялық анализдің түрлі процестерін түсінуде өте маңызды. Жоғарғыдан басқа, барлық комплекстердің концентрациясы өте аз болғанда (өте сирек болады) ғана тұрақсыздық константасы комплекстүзудің көрсеткіші болады. Сондықтан, тəжірибелік есептеулер үшін түзілу константасын немесе комплекстік қосылыстардың (β) тұрақтылық константасын қолданған ыңғайлы:
Ag + + CN- ⇔ [AgCN] β1=AgCNAg+CN-Ag(CN) + CN- ⇔ [Ag(CN)2]- β2=AgCN2-Ag+CN- Əдетте сапалық анализде лигандтың артық мөлшері жағдайында қосынды процесстің тұрақтылық константасын бөлек сатылы процесстер константасымен есептеуге болады: β2=AgCN2-Ag+CN- βс = β1 ∙ β2 Комплекстік қосылыстың тұрақсыздық константасы жəне оның тұрақтылық константалары өзара байланысты, сондықтан анықтамалық əдебиеттен біреуінің мəнін білсек, екіншісін анықтауға болады: β1=1K2; β2=1K1; βc=1K1K2Комплекстүзілу экстракция əдісімен металл иондарын бөлу жəне концентрлеу үшін қолданылады. Бұл көптеген комплексті қосылыстардың суда аз ерігіштігіне байланысты жүзеге асады, əсіресе би- жəне үшдентантты лигандтармен жəне органикалық еріткіштерде жақсы ерігіштігімен, бұл қасиет сулы ерітінділерден басқа иондардың комплексін қалдырып бір ионның комплексін талғамды бөліп алуға мүмкіндік береді. Комплексті қосылыстарды экстракцияда қолданғанда органикалық еріткіштің табиғатын өзгертуге болады.Мысалы, кадмий жəне марганец купферонаттары диэтил эфирімен экстракцияланады, ал галлий купферонаты – хлороформмен.Комплекстерді экстракциялық бөлуде ерітіндінің қышқылдығын да өзгертеді.Комплекстүзілу химиялық қасиеттері ұқсас катиондарды бөлгенде кеңінен қолданылады.Кедергі келтіретін бір ионды тұрақты комплекске айналдыру - бүркемелеу деп аталады.Комплекс түзу арқылы бүркемелеу кедергі келтіретін ионды жоюмен салыстырғанда жылдам жəне оңай орындалады, бірақ бүркемелеудің міндетті шарты – ол өте тұрақты комплекстің түзілуі.Мысалы, кадмий иондарын H 2S-пен қанық сары тұнба CdS түзу арқылы анықтауға мыс иондары кедергі келтіреді, себебі күкіртсутекпен қара түсті мыс сульфидін түзеді. Кадмий иондарын ашу үшін мыс иондарын бірвалентті мыстың өте тұрақты цианидті комплексін түзу арқылы бүркемелейді: lgβ[Cu(CN)4]3- = 27,56, ал lgβ[Cd(CN)4]2- = 18,78 Кадмийдің цианидті комплексінің тұрақтылығы төмен болғандықтан, ерітіндіден кадмий иондарын сары түсті кадмий сульфиді түрінде тұндыруға болады. Ni2+ ионын диацетилдиоксиммен ашқанда кедергі келтіретін катиондарды (Fe2+,Co2+ жəне т.б.) шарап қышқылының тұздарымен комплекске байланыстырады, Со2+ ионын аммоний роданидімен ашуды тек Fe3+ иондарын натрий фторидімен бүркемелегеннен кейін ғана жүргізуге болады, себебі нəтижесінде өте тұрақты фторидті комплекс Кт-з = 8.10-17 [FeF6]3- түзіледі.
10. d –және f-элементтердің жалпы сипаттамасы. d-элементтер қасиеттерінің өзгеруінің жалпы заңдылықтары. Темір, мыс және мырыш топша элементтерінің қасиеттері.
D-элементтердің химиялық сипаты сыртқы электрон қабатында 2s электрон (кейде 1s электрон) болатын атомдардың электрондық құрылысымен анықталады. Кезекті электрондар сыртқы электрондық қабаттан санағанда ішкері екінші қабатқа түсіп, d-деңгейшені толтырады. Бұл элементтер атомдардың сыртқы электрондары ядромен әлсіз байланысқан, оған иондану энергиясы шамасының төмендігі айғақ.Сондықтан d-элементтер химиялық реакцияларда металдар сияқты оң тотығу дәрежесiн көрсетеді.Периодтарда d-элементтер типтік металдар мен типтік бейметалдар арасында орналасқандықтан, оларды ауыспалы элементтер деп атайды. Ауыспалы элементтердiң периодтарында реттік нөмірі өскенде сыртқы электрондық кабаттың кұрылысы өзгермейдi (сыртынан санағанда d- деңгейімен электрондар саны ғана өзгередi). Нәтижесiнде бұл элементтердiң қасиеттері негiзгi топша элементтеріне қарағанда аз өзгередi. Топтарда косымша топша элементтерiнiң металдық қасиеттері реттік нөмірі өскенде кемидi де, V жене VI период металдарының қасиеттерінде бiршама ұқсастықтар байқалады.Темір (лат. Ferrum)[2] — Менделеевтің Периодтық кестесінің 4-ші периодының 8-ші қосымша тобындағы химиялық элемент; Алюминийден кейін жер қабатындағы ең кең таралғанметалл. Металдар қатарына жататын химиялық белсенді элемент. Темір екі жағдайда кездеседі. Оның бірі — жердің өзінен пайда болған жерлік (теллурлық ) темір, екіншісі — аспаннаң метеорит түрінде жерге түскен космостық темір. Рет нөмірі - 26, атомдық массасы - 55,847
Ақ сұр түсті, металдық жылтыры бар, электр тогы мен жылуды жақсы өткізетін, магнитке тартылатын, жұмсақ, созылғыш металл. Жылтырлығы металл типтес. Магниттік қасиеті бар.
Мыс, Cu – элементтердің периодтық жүйесінің І-тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 29, атомдық массасы 63,546. Табиғатта тұрақты екі изотопы бар: 63Cu және 65Cu. Жер қыртысындағы массасы бойынша мөлшері 4,7.10–3%. Негізгі минералдары: халькопирит, халькозин, ковеллин,малахит, азурит. Пластикалық қызыл түсті металл, кристалл торы қырлары центрленген кубтық, тығыздығы 8,94 г/см3, балқу t 1084,5°С, қайнау t 2540°С, тотығу дәрежесі +1, +2. Құрғақ ауадағы бөлме температурасында тотықпайды. Қыздырғанда ауада CuО және Cu2О-ға дейін тотығады, галогендермен, S, Se, HNO3, H2SO4-пен әрекеттеседі. Аммиак, цианидтермен, т.б. кешенді қосылыстар түзеді. Сульфид концентратын балқытып, одан түзілген мыс штейнін қара мысқа дейін тотықтырып, оны жалынмен не электролиттік әдіспен тазарту арқылы; гидрометаллургиялық әдіс – құрамында мысы бар минералдарды күкірт қышқылымен (немесе NH3 ерітіндісімен) өңдеп, одан әрі электролиздеу арқылы алады. Мыс кабельдердің, электр қондырғылары мен жылу алмастырғыштардың ток өткізгіш бөлігін жасау үшін пайдаланылады; қорытпалардың (латунь, қола,мыс-никель, т.б.) құраушысы ретінде қолданылады.
Мырыш (лат. Zincum), Zn – элементтердің периодты жүйесінің II-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 30, атом массасы 65,39. [1] Мырыш ерте заманда жез түрінде белгілі болған, таза түрі 16 ғасырда алынған. Жер қыртысындағы массасы бойынша мөлш. 8,3×10-3%. Ол полиметалды сульфид кендерінің құрамында кездеседі. Негізгі минералдары: сфалерит (мырыш алдамышы) және вюрцит, смитсонит, каламин, цинкит. Мырыш гексагональды тығыз қапталған торы бар күміс түсті ақ металл, тығызд. 7,133 г/см3, балқу t 419,5°С, қайнау t 906°С. Тотығу дәрежесі +2. Ылғал ауада және суда 200°С-қа дейін тұрақты, тотығуға гидроксикарбонатты беттік пленкасы кедергі жасайды; қышқылдар және сілтілермен, аммиак және аммоний тұздарымен, ылғал күйіндегі Cl2, Br2-мен, қыздырғанда О2-мен әрекеттеседі. Құрамында М. бар концентраттарды күйдіріп, әрі қарай алынған күйдіргіні Н2SO4-пен сілтісіздендіру және ZnSO4 ерітіндісінен Мырышты электрлік тұндыру арқылы алынады. Мырыш жез, нейзильбер, томпак, тағы басқа қорытпалардың құраушысы; болат және шойынды мырыштау үшін (бұл кезде коррозияға қарсы қаптама түзіледі), ұшақтар мен автомобильдердің майда бөлшектерін, химиялық ток көздерінің электродтарын жасауда, күміс пен алтынды қорғасыннан бөлуде қолданылады.
11. Тотығу-тотықсыздану реакциялары. Тотығу-тотықсыздану реакцияларын құру және оларды теңестіру әдістері.Электрондар беру процесі – тотығу, ал қосып алу процесі тотықсыздану деп аталады. Электрондарды қосып алатын атомдар немесе иондар тотықтырғыш, ал беретіндері тотықсыздандырғыш болады. ТТР екі реакциядан (жарты реакциялар): тотығу және тотықсыздану үрдістерінен тұрады.
Тотығу – атом немесе ионның электрон беруі, мысалы: а) атом электронын берсе:Cl-7ē→Cl+7;
б) теріс зарядты ион электрон берсе: Cl+-ē→Cl бейтарап, Cl--2ē→Cl+, оң зарядты ионға айналады;
в) оң зарядты ион электрон берсе, оның оң зарядты берген электрон санына сәйкес өседі: Cl--4ē→Cl+5;
Тотықсыздану – атом немесе ионның электрон қосып алуы.Мысалы, а) атом электрон қосып алса, теріс зарядты ионға айналады: Cl-ē→Cl-; б) оң зарядты ион электрон қосып алса: Cl+5-5ē→Cl+, заряд саны кеміген оң зарядты ионға, Cl+5+5ē→Cl, бейтарап атомға, Cl+5-6ē→Cl-, теріс зарядты ионға айналады. ТТР мынадай негізгі 3 типке бөлінеді:
1)Атомаралық және молекулааралық тотығу-тотықсыздану реакциялары – әр түрлі атом, ион, молекулалардың арасында электрон ауысуының нәтижесінде жүреді. Mn+4O2+HCl-1 →Mn+2Cl2+Cl2↑+H2OMn+4+2e=Mn+2 | 2| 2 MnO2+4H++2e=Mn2++2H2O |2 | 12Cl- -2e= Cl2 | 2| 1 2Cl- - 2e = Cl2 |2| 12) Молекула ішіндегі тотығу-тотықсыздану реакциялары – бір ғана молекуладағы екі түрлі атомның бірінен-біріне электрон бұлтының ауысуынан болады. Күрделі заттардың ыдырауы сай келеді. 2KClO3 → 2KCl+ 3O2↑
3) Өзіндік тотығу-тотықсыздану н/е диспропорциялану реакциялары – бір ғана атомның түрінің тотығып, әрі тотықсыздануынан шығады.
ТТР-сы теңдеулерін теңестірудің электронды баланс және ионды-электронды баланс тәсілдері. Екі тәсілдің де негізі бірдей: ол – тотығу-тотықсыздану процесінде тотықсыздандарығыш берген электрондардың саны тотықтырғыш өосып алған электрондар санына тең болуы шарт.
1. Химиялық реакция теңдеулерін жазу.
Al+H2SO4 Al2(SO4)3+H2
2. Теңдеулердің оң және сол бөлігіндегі барлық әлементтердің тотығу дәрежелерін тауып, таңбасының үстіне жазу. Al 0+H2 +1 S+6O-2 4Al2+3 (S +6 O-24)3+H02
3. Реакция нәтижесінде тотығу дәрежесі өзгерген элементтердің астын сызу.Al 0+H2 +1 S+6O-2 4Al2+3 (S +6 O-24)3+H02
4. Электрондық баланс теңдеуін құру.
Al - 3ē Al0 +3 | 3 | 2
2H+1 + 2ē = H2 | 2 | 3
5. Таңдалған коэффиценттерді реакция теңдеуіне жазу.
2Al+3H2+1S+6O4-2 =Al2+3(S+6O4-2)3+3H2
6. Оттек атомдарының санын есептеу арқылы коэффиценттердің дұрыс екендігін тексеру.
2Al+3H2+1S+6O4-2 =Al2+3(S+6O4-2)3+3H2
12.Органикалық химияның теориялық негіздері. Валентті байланыстар әдісі мен молекулалы орбитальдар әдісі шеңберіндегі органикалық заттардың құрылысы (көміртек атомының электронды құрылысы, көміртек атомының гибридизациясы мен гибридизациясы түрлері, қосарлану эффектісі және т.б.)
Молекулалық орбиталдар әдiсi бойынша молекуладағы электронды бiрнеше орталықты қамтитын (атомдардың ядроларын) толқындық функция арқылы өрнектеуге болады. Оның негiзгi қaғидасы мынадай: молекулада бастапқы атомдарды байқамайды, тек ядроларды бөлiп қарайды. әрбiр электрон барлық ядролар жэне молекуладағы барлық электрондар өрiсiнде қарастырылады. Ең қарапайым жақындасуда молекулалық орбиталдар Шредингер теңдеуiнен шығатын атомдық орбиталдардың сызықтық комбинациясы болып табылады. қазiргi уақытта молекулалық орбиталдар теориясы бiрте-бiрте кеңiнен қолданыла бастады.
Молекулалық орбиталдар теориясы (МО) - молекуланың электрондық құрылысын анықтайтын әдiс. Бұл теорияның негiзгi принципi - молекула бутiн бiр тұтac жүйе. Молекулаға барлық электрондар мен ядролар ортақ. Химиялық байланыстың түзiлуiнiң себебi - барлық электрондардың барлық ядролар мен электрондарға ортақ өpicтe қозғалуы.
МО ерекшелiктерi. Валенттiк байланыс әдiсi АО (атомдьық орбитал) жеке бiр атомның электронының козғалысын сипаттайды. Молекулалық орбиталдар (МО) бүкiл молекуладағы ядроларға ортақ МО – көп центрлi орбиталдар. МО әдiсi молекуладағы әр электронға сәйкес молекулалық орбиталды сипаттайды.
Молекулалық орбитал атомдық орбиталды сызықты комбинациялау нәтижесiнде түзiледi деп саналады. Бастапқы әрiптерiн алып қысқартқанда былай жазылады: АОСК=МО, молекулалық орбитал ол атомдық орбиталдардың сызықты комбинациясы.
Бiрақ, молекулалық орбиталдар түзiлу үшiн АО - орбиталдар кесімді шарттарға сай болу қажет:
-атомдық орбиталдар энергияларының шамасы жақын болуы;
-атомдық орбиталдағы бүркескен электрон бұлттары тығыздығының шамасы улкен болуы;
-атомдық орбиталдардың байланыс орталығы бiр симметрияда болуы. молекулалық орбиталдар әдiсiнiң принципi - молекуладағы әp электронды сипаттайтын толқындық функция молекула құрамындағы барлық ядролар өpiciне қатынасты болуы қажет. Ең қарапайым турiнде: молекулалық орбитал дегенiмiз атомдык орбиталдардың өзара сызықты комбинациясын құру нәтижесiнде түзiлген жаңа орбитал.
Молекулалық орбиталдар әдісi молекуладағы электрондар бiрнеше орталықгарға ие болған (атомдардың ядролары) толқындық функциялармен сипатталады. Атомдық орбиталдарды өзара қосып не алып тастаса молекулалық орбиталдар түзiледi.
Көміртегі атомы периодтық жүйенің 4-ші тобында орналасқан. Қозған күйінде оның электрондық құрылысы:

Осы күйінде көміртегі атомының соңғы электрондық қабатында 4 жұптаспаған электрон бар, ал жұптасқан электрондар және бос орбитальдар жоқ. Сондықтан көміртегі атомының қаныққан қосылыстары өте тұрақты. Бұл қосылыстарда көміртегі сутегі атомымен төрт бірдей сигма байланыс құрады. Олар sp3 гибридтенуі арқылы пайда болады.

Гибридтенуге көміртек атомының төрт орбиталі (бір s және үш р) қатысады. Көміртек атомы үш түрлі болып: sp3, sp2, sp гибридтенеді.
sp3 гибридтену. Химиялық байланыс түзілгенде, көміртек атомының барлық электрон бұлттары (бір s пен үш р) араласып, бірігіп пішіндері бірдей, симметриялы емес көлемдік сегіз тәрізді төрт sp3 - орбитальдар түзеді. sp3 гибридтенген орбитальдардың электрон бұлттары осьтерінің арасындағы бұрыш 109° 28' болып, бір- бірінен мүмкіндігінше алшақтап, кеңістікте тетраэдрдің төбесіне бағытталып орналасады.
sp2 - гибридтену. Бұл жағдайда гибридтенуге бір s- және екі р- орбитальдар (барлығы үш орбиталь) қатысады. Көміртек атомының бір р-орбиталі гибридтенуге қатыспайды. Гибридтену нәтижесінде үш sp2-гибридтенген орбитальдар түзіледі.Бұл орбитальдардың басқа көрші атомдармен жазықтықта түзетін үш байланысының арасындағы бұрыш 120° шамасында болады.
sp - гибридтену. Егер гибридтенуге бір s-және бір р- орбиталь қатысса, онда екі sp-гибридтенген орбитальдар түзіледі де, екір-орбитальдар гибридтенбей, таза күйінде калады. sp-гибридтенген бұлттар түзетін химиялық байланыстар түзу сызық бойымен бағытталып, арасындағы бұрыш 180° болады.
13. Органикалық молекуладағы атомдардың бір-біріне әсері (көміртек атомының гибридтелген күйінің электртерістілігі, атомдардың байланысы мен топтарындағы электортерістілігі, электронды эффектілер: индуктивті, мезомерлі, конъюгация және т.б.)
Органикалық қосылыстардың молекуласы ковалентті байланыспен белгілі бір ретпен байланысқан атомдардың жиынтығы түрінде болады. Органикалық қосылыстарда сигма- және пи-байланыстар бар, олар полярлы да және полярсыз, яғни атомдар өзінің электртерістілігі бойынша ажыратылуы мүмкін.
Көміртек атомдарының арасындағы ковалентті байланыстар реакциялық қабілетіне әсер ететін бір, қос және үш байланыстар боуы мүмкін.
Электртерістілік – бұл молекуладағы атомның жалпы электрон жұбтарын өзіне қарай ығыстыру қабілеті (электртерістіліктің Полинг бойынша кестесі).
Полярсыз ковалентті байланыстар электртерістілік (ЭТ) шамалары бірдей атомдар арасында байқалады, мысалы С-С және С-Н байланыстар. Атомдардың әртүрлі ЭТ молекуладағы атомдардың ковалентті байланысының полярлануын және зарядтардың пайда болуын тудырады.
Индуктивті эффект - сигма – байланыстарының тізбегі бойынша орынбасарлардың электрондық әсерінің берілуі. Индуктивті эффект I әрпімен белгіленеді және сигма-байланыстың бағытымен сәйкес келетін стрелкамен бейнеленеді, стрелканың ұшы ЭТ жоғары элементтің жағына бағытталады. Индуктивті эффекттің әсері ЭТ жақын көміртегінің екі атомында жақсы байқалады, 3-4 байланысынан кейін әлсірейді.
Органикалық қосылыстардың молекулаларындағы индуктивті эффект элементтің ЭТ болғанда байқалады. Қабысқан жүйелердемезомерлі эффект байқалады. Қабысқан жүйе деп жай және қос байланыс кезектесіп орналасқан жүйені, немесе қос байланыспен бірге электрондардың бөлінбеген жұбы мен p-орбиталь бар атомдардан құралған жүйені айтады. Қабысқан жүйелер қабысудың ашық және тұйық тізбекті жүйелеріне ажыратылады.
-Пи, пи–қабысу. мысалы бутадиен–1,3. Оның молекуласындағы көміртегінің барлық атомдары sp2-гибридтелген күйде болады және бір жазықтықта орналасады. Өзара сигма-байланыстар қосылып, олар молекуланың жазық сигма-қаңқасын түзеді. Әрбір көміртек атомының гибридтенбеген рz-орбиталдары сигма-қаңқасының жазықтығына перпендикуляр және бір біріне параллель орналасқан. рz-орбиталымен қайта бүркесу жүреді және бірыңғай қабысқан пи-электрон бұлты түзіледі, барлық жүйе бойынша біркелкі таралған – пи, пи-қабысу байқалады. 
- р, пи-қабысу. Қос байланыспен қатар Х (О, N, S и др.) гетероатом болуы мүмкін, онда бөлінбеген электрон жұбы мен бос р-орбиталь бар. Гетероатомның р-орбиталь пи-байланыспен әрекеттесіп, р, пи-қабысу жүйесін түзеді.
Ашық жүйелердегі қабысу келесі жағдайлар кезінде байқалады:Жүйені құрушы барлық атомдар sp2-гибридтелген күйде болады, сигма-байланыстар өзара қосылып, молекуланың жазық сигма-қаңқасын түзеді. 
Барлық атомдардың рz-орбиталдары сигма-қаңқасының жазықтығына перпендикуляр және бір біріне параллель орналасқан. 
Қабысудың тұйық тізбегімен қабысқан жүйелер. циклді молекулаларда тұйық қабысқан жүйе байқалуы мүмкін. Мысалы, бензол молекуласы. Тұйық қабысқан жүйе ароматты болып табылады. Ароматтылық критерийлерін 1931 жылы Хюккель (Хюккель ережесі) ұсынған: Молекула циклді құрылысқа ие болады. 
Барлық атомдар sp2-гибридтелген күйде болады, молекуланың жазық сигма-қаңқасын түзеді. Рz-орбиталдары сигма-қаңқасының жазықтығына перпендикуляр және бір біріне параллель орналасқан. 
Циклдің барлық атомдары қамтитын және (4n+2) пи-электрон (мұндағы n – натурал сан; n=0,1,2,3…; n қосылыстағы конденсирленген циклдердің санына сәйкес келеді) құрайтын (Хюккель ережесі) бірыңғай қабысқан пи-электрондық жүйені түзеді. 
Бензол Хюккель ережесіне сәйкес келеді: n=1, сондықтан, бензолдың ароматты жүйесі (4*1+2)=6 пи-электронды құрайды.
Қабысқан жүйенің термодинамикалық тұрақтылығын қабысу энергиясының шамасымен анықтайды. Қабысу энергиясы – бұл қабыспаған жүйенің толық пи-электрондық энергиясы мен қабысқан жүйенің пи-электрондық энергиясының айырымы. Қабысу энергиясы– бұл қабысқан жүйе түзілгенде бөлінетін энергия. Қабысу энергиясы жоғары болған сайын жүйе тұрақты болады. Ашық тізбекті жүйелерде қабысу тізбегі ұзын болған сайын, қабысу энергиясы мен молекула тұрақтылығы жоғары болады.
Мезомерлі эффект – қабысқан жүйе бойынша орынбасарлардың электрондық әсерінің берілуі. Орынбасарлардың мезомерлі эффектісі ашық жүйелерде де, тұйық жүйелерде де байқалады.
Индуктивті және мезомерлі эффектілердің қосынды әсері бойынша орынбасарлар бірінші текті (электронодонорлар - ЭД) және екінші текті (электроноакцепторлар - ЭА) бағыттауыштарға бөлінеді.
Бензол ядросындағы бірінші текті бағыттауыштар (ЭД): алкилді топтар -СН3, -С2Н5; -ОН, -О-R, -NH2, -SH топтар. Орынбасарды өзінен орто- және пара-орындарға бағыттайды.
Бензол ядросындағы екінші текті бағыттауыштар (ЭА): галогендер, -NO2, -SO3H, -C≡N топтар. Орынбасарды өзінен мета-орындарға бағыттайды.

17.Алкандар . Алкандарды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Алкандардың химиялық реакциялары. Алкан қатарындағы орынбасу реакциясының механизмдері.
Алкандардың өндірістік көзі әртүрлі әдістермен (крекинг, пиролиз, риформинг) өңделетін табиғи газ, мұнай және оның фракциялары болып табылады.
Және де алкандардың синтетикалық алу жолдары бар, олар тек лабораториялық мақсаттарда және «экзотикалық» көмірсутектер алуда қолданылады, себебі алкандардың барлығы табиғи шикізат көзінен алынады.
Алкендердің және алкиндердің гидрленуі. Қанықпаған көмірсутектер сутегімен катализаторлар (платина, палладий, никель) қатысында жоғары шығынмен гидрленеді.

Галогеналкандардың тотықсыздануы. Тотықсыздандырғыш ретінде кең тарлған литий алюмогидриді LiAlH4 , натрий борогидриді NaBH4 немесе трет-бутил спиртіндегі литиймен , және де сутекпен каталитикалық тотықсыздандыру арқылы алады.

Алкилйодидтер йодсутекті қышқыл қатысында қыздырылу арқылы тотықсыздануы мүмкін:

Вюрц реакциясы. Натрийдің артық мөлшерімен галогеналкандарды (көбінесе бромидтер және йодидтер) өңдеу болып табылады. Және бұл реакцияны жоғары симметриялы алкандар алуда қолдануға болады:

Реакция екі негізгі стадиядан өтеді, 1-стадияда натрий органикалық қосылыс түзіледі, ол көптеген жағдайларда бөлінуі мүмкін. 2-стадияда натрийорганикалық қосылыстың 2-галокеналкан молекуласымен әрекеті жүзеге асады. Бұл реакцияда жанама реакциялар көп жүретіндіктен (элимирлену, қайтатоптасу) синтетикалық мақсаттарда көп қолданылмайды, тек тарихи маңызы бар реакция.
Қанныққан көмірсутектер қалыпты жағдайда өте инертті оның себебі альфа байланыстардың беріктігі. Оларға тән химиялық реакциялар тотығу және орын басу реакциялары (нитрлеу,галогендеу,сульфохлорлау).
1. Галогендену реакциялары — алкандардың практикалық маңызды реакцияларының бірі, жарықтың немесе жоғары температураның әсерінен іске асады. Алкандардың галогендермен орынбасу реакциялары хлормен жеңіл, броммен қиындау, йодпен қиын жүреді. Ал фтормен қопарылыс түзе жүретін болғандықтан, реакцияны инертті газ қатысында сұйылтып жүргізеді. Сутектердің орнын галогендерге алмастырғанда, алкандардың галогентуындылары түзіледі.Метанның хлорлану реакциясы жарықтың немесе температураның әсерінен жүреді. Реакция метанның хлортуындылары мен хлорсутек түзе жүреді:
СН4 + Сl2 → СН3Сl +HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2+ HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 +HCl
СНСl3 + Сl2 → ССl4 + HCl
2. Нитрлеу реакциясы. Бұл реакцияны орыс ғалымы Коновалов (1888ж.) ашқандықтан, Коновалов реакциясы деп аталады. Қысым мен температураны аздап жоғарылатқанда, алкандар сұйылтылған азот қышқылымен орынбасу реакциясына түседі:
CH3-CH3+HO-NO2-----CH3-CH2-NO+H2O
C2H5 + HNO3→C2H5NO2 + H2O
Алкандарды нитрлеу реакциясыда радикалдық процесс, бос радикалды механизм бойынша жүреді:
R—H + NO·2 → R + HNO2
2HNO2 —t°→ NO·2 + NO·+ H2O
R + NO·2 → R—NO2
3.Сульфирлеу және сульфохлорлау-жуғыш алуда маңызы зор.(1936ж. Рид және Хорн)
а) Сl2 →2Cl
б) СH3(CH2)10CH3−−−→CH3(CH2)10CH2·+HСl
В)CH3(CH2)10СH2+SO2→CH3(CH2)10CH2-SO2+Сl2→ CH3(CH2·)10CH2-SO2Сl +NaOH →СH3(CH2)10CH2-SO3Na
додецилсульфоқышқылдыңнатрий тұзы (БАЗ)
Бұл реакцияның механизмі радикалды галогендеудің механизміне ұқсас, айырмашылығы тізбектің өсуінің тағы екі стадиясы бар.

Сульфирлеу, қыздыру және түтіндеп тұрған Н2SO4 қатысында;
CH3-CH3+HO-SO3H→CH3-CH2-SO3H+H2O
Этан сульфоэтан
18.Алкендер және алкиндер. Алкендер мен алкиндерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Алкендер мен алкиндердің химиялық реакциялары. Алкен мен алкин қатарындағы электрофилді қосылудың механизмі.
Құрамында қос байланыс бар қосылыстарды қанықпаған көмірсутектер алкендер немесе этилен көмірсутектері деп атайды. Этилен көмірсутектерінің гомологтық қатарының жалпы формуласы CnH2n . Алу әдісі:
1. Алкандарды крекингілеу. Өнеркәсіпте алкандарды 700°С-қа дейін қыздырғанда, алкендер түзіледі:
С8Н18 → С4Н10 + С4Н8
2. Алкандарды дегидрлеу. Өнеркәсіпте алкендерді жоғары температурада сутек бөле отырып, сәйкес алкандарды айырып алады. Мысалы, этаннан этилен алуды қарастырайық:
H3C — СН3 → CH2 = CH2 + H2
Лабораторияда алкендерді бірнеше жолмен алуға болады: 3. Спирттерді дегидраттау. Өршіткі ретінде концентрлі күкірт қышқылы, фосфор қышқылы, алюминий оксиді сияқты су сорғыш заттар қолданылады.
Химиялық қасиеттері:
Гидрлеу. Pt, Pd Катализаторлардың қатысуында қалыпты температурада, ал ұнтақталған Ni 150-300 oC сутекті қосып алады. CH2=CH2+H2→CH3-CH3
Галогендеу. Алкендерге галогендер өте оңай қосылып, дигалогентуындыларын береді: CH2=CH2+Br2→CH2Br- CH2Br(1,2-дибромэтан)
Галогенсутектерімен қосылу реакциясы. Пропилен хлорсутекпен әрекеттескенде алынатын негізгі өнім хлорпропан болады, ал хлорпропан өте аз мөлшерде түзіледі: СН3-СН=СН2 + НВr ® СН3-СН2-СН2Вr (90%) (СН3-СНВr-СН3 10%)
Гидратациялау. Катализатордың қатысуымен (H2SO4 жәен ZnCI2 ) алкендер су қосып, спирттер түзеді.СН3-СН=СН2 + НОН ® СН3-СН(ОН)-СН3.
Тотығу реакциясы:а)ауадағы оттегі күміс катализатордың қатысуында олсфиндерді органикалық тотықтарға (эпоксидтерге) дейін тотықтырады:б) Калий перманганатының сұйытылған ерітіндісі {Вагнер реакциясы) немесе катализаторлардың (СгО3, және т. б)қатысуындағы сутектің асқын тотығы олефиндермен гликольдер түзеді. Қос байланыс тұрған орьнға екі гидроксил бірігеді.
Алкиндер — құрамында, бір үш еселі байланысы бар жалпы формуласы СnН2n-2 болатын қанықпаған көмірсутектер. Құрамында үш байланысы бар ең қарапайым көмірсутек — этин (ацетилен) С2Н2. Бірінші мүшесі ацетиленнен С2Н2 басталатындықтан, алкиндер ацетилен көмірсутектері деп те аталады. Үш еселі байланысқан көміртегі атомында бір s және бір ρ – орбиталдары гибридтелген, сол себептен ол sρ – гибридтелген күйде болады. Алынуы:
1. Ацетиленді қальций карбидінен алу (Велер, 1862). Бірінші сатыда кемір (антрацит,кокс) мен кальций оксидін электр пеште балқытады: 2000-2500-с
ЗС + СаО ------------>СаС2 + СО
Содан кейін кальций карбидін сумен әрекеттестіреді:

С =С + 2Н20 >НС ≡СН+Са(ОН)2
\ /
Са
2. Ацетиленді мүнай кѳмірсутектерін немесе табиғи газдарды пиролиздеу арқылы да алады:
1500-1600-С
2СH4----------- >НС≡СН + ЗН2 н/е этанды не оның гомологтарын пиролиздеу арқылы алады:
1200’C
C2H6 ------>HC=CH+2H2
3.Екі галоген атомдары бір немесе екі кершілес кеміртекатомдарында түрған дигалоген туындылары сілтініңспиртті ерітіндісімен әрекеттескенде ацетилен кемірсутектерітүзіледі:
СНз - СНС12 + 2КОН —4НС≡СН + 2КС1 + 2H20
СH2С1 – СН2С1 + 2КОН —>НС≡СН + 2КС1 + 2Н20
4. Ацетиленнің металорганикалық қосылыстарын алкилдеу:
СНз - J + Na - С =СН —>СНз - С≡СН + Nal
Химиялық қасиеттері:
Ацетиленнің сутек атомдары металдармен алмасып ацетиленидтер түзеді:
CH≡CH+NaNH2→CH≡C-Na+NH3 CH≡CH+2AgNH3₂OH→Ag-C≡C-Ag+H2O+4NH3Фаворский реакциясы бойынша сілтілердің спирттегі ерітінділері алкиндердегі үш байланысты молекула соңынан ортаға көшіреді. Сол кезде аллен көмірсутектері (ортадағы өнімдер) түзіледі:

ацетилен мен моноалкилацетилендерде RC ≡ СН ғана үш еселі байланыстағы сутегі атомының қышқылдық қасиеті бар және металдармен орынбасуға қабілетті. Бұл жағдайда ацетилен Н–С≡С–Н цианды сутек қышқылына Н–С≡N ұқсайды. Егер газ тәрізді ацетиленді мыс тотығының амммиакты ерітіндісінен өткізсе, қызыл-қоңыр түсті тұнба түзіледі.
HC ≡ CH + 2Cu (NH3)2 OH → CuC ≡ CCu + 4NH3 + 2H2O
Қосылу реакциясы
1) Гидрлеу катализаторы (Ni, Pd немесе Pt), бірақ бұл реакция алкендерден баяуырақ жүреді.
CH3–C≡CH + H2  ––t°,Pd→ CH3–CH=CH2   
CH3–CH=CH2 + H2 ––t°,Pd→  CH3–CH2–CH3
2) Галогендеу Алкиндер бром суын түссіздендіреді ( үш еселі байланыстың сапалық реакциясы).Реакция алкендермен салыстырғанда баяуырақ жүреді.HC≡CH + Br2 → CHBr=CHBr
CHBr=CHBr + Br2 → CHBr2–CHBr2
3) Гидрогалогендеу. Түзілетін өнім Марковников ережесімен анықталады.CH3–C≡CH + HBr → CH3–CBr=CH2  
CH3–CBr=CH2 + HBr → CH3–CBr2–CH3
4) Гидраттау (Кучеров реакциясы). Суды қосып алу реакциясы сынап сульфаты қатысында жүреді. Бұл реакцияны 1881 жылы М.Г.Кучеров ашқан.Судың алкинге қосылуы Марковников ережесіне сәйкес жүреді, аралық тұрақсыз спирт(енол) тұрақты карбонильді қосылысқа – кетонға айналады. HgSO
CH3–C≡CH + H2O  →  CH3 – C – CH3
H2SO4 ||
O
5) Полимерлену.
Ацетиленнің тримерленуі :
Cакт.,t
3СH≡CH → С6Н6 (бензол)
6)Ацетилен спирттерінің алынуыCH3 – C≡CH+CH3 – CO – CH3 →CH3–C≡C–C(OH)(CH3)2
7) Ацетилен қышқылдардың және эфирлердің алынуы2R–C ≡CH+2CO+2MeOH+O2→2R–C ≡C–COOMe+2H2O
(Цужи реакциясы)
Алкиндердің қышқылдық қасиеттері.
Ацетилендегі сутек атомдары ның орнын металл атомдары баса алады. Бұл кезде ацетиленидтер түзіледі. Металл натрий или натрий ацетиленидін түзеді.
HC≡CH + 2Na →  NaC≡CNa + H2
Күміс пен мыс ацетиленидтерін күміс оксиді мен мыс хлоридінің аммиактағы ерітінділерінен алады.HC≡CH + Ag2O → AgC≡CAg↓+ H2O
(аммиакты ер-ді)
HC≡CH + CuCl2 → CuC≡CCu↓+ 2HCl
(аммиакты ер-ді)
(үш еселі байланысқа сапалық реакция)
Тотығу реакциясы
Калий перманганаты әсерінен ацетилен қымыздық қышқылына дейін тотығып, KMnO4 ерітіндісін түссіздендіреді ( үш еселі байланысқа сапалық реакция).
3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O→ 3HOOC-COOH + +8MnO2 + 8KOH
Алкиндер калий перманганаты қатысында тотығады және бром суын түссіздендіреді:
CH≡CH+Br2 → CHBr=CHBr
1,2-дибромэтен
CHBr=CHBr+Br2 → CHBr2-CHBr2
1,1,2,2-тетрабромэтан
19.Қосарланған алкадиендер. Алкадиендерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Алкадиендердің химиялық реакциялары. Диенді синтез реакциялары
Алкадиендер — құрамында екі қос байланысы бар, жалпы формуласы СnН2n-2 болатын қанықпаған көмірсутектер. Алкадиендер қанықпаған көмірсутектердің маңызды түрлерінің бірі.
Алкадиендерді кысқартып диен көмірсутектері деп те атайды. Диен көмірсутектерінің бірінші мүшесі пропадиен (аллен) СН2 = С = СН2. Диендерде қос байланыстардың өзара орналасуы әр түрлі болуы мүмкін.
H2C = C = CH — CH2 — CH3
Жоғарыда келтірілген атауларына қарап, алкадиендердің номенклатурасы алкендерге ұқсас екенін, бар айырмашылығы — қос байланыстың саны екеу болғандықтан, -ен жұрнағының алдына оның саны көрсетіліп, -диен деп аталатындығын және бір қос байланыстан кейін үтірден соң екінші қос байланыстың орны көрсетілетіндігін өздерің де байқаған шығарсыңдар.
Молекулаларында қос байланыстарды бір жай байланыс бөліп тұратын алкадиендердің практикалық маңызы зор. Олардың ең маңызды өкілдері: бутадиен-1,3 (дивинил) С4Н6, ықшамдалған құрылымдық формуласы Н2С=СН — СН=СН2 және 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен).
Қос байланцыстың орналасуы бойынша былайша бөлінеді:
1)Қос байланыстар көрші орналасқан диенлер-аллендік немесе кумульденген.Бұл қосылыстар турақсыз және жылдам алкиндерге қайта топтасады.
2)Қос байланыстар бір жай байланыспен болінген,яғни 1,3орындарда қос байланыстьары бар диен көмірсутектері қосарланған қос байланысты диен көмірсутектері деп аталады.Практикалық тұрғыдан ең маңыздысы осылар.
3)Қос байланыстар екі немесе одан да көп жай байланыстар арқылы бөлінген диендер оқшауланған диен көмірсутектері деп аталады.
Алкадиендердің алынуы
Диен көмірсутектерінің маңызды өкілдері бутадиен-1,3-ті (дивинилді) және 2-метилбутадиен-1,3-ті (изопренді) алудың негізгі жолдарына тоқталайық.
1. Өнеркәсіпте бутадиен-1,3 пен 2-метилбутадиен-1,3-ті Сr2O3 катализаторы қатысында 600 — 650°С температурада cәйкес алкандарды дегидрлеп алады:
H3C - CH2 - CH2 - CH3 → H2OCH - CH=CH2 + 2Н2
2. Алғаш рет С. В. Лебедевтің тәсілімен 1932 жылы бутадиен катализатор ретінде алюминий оксиді мен мырыш оксидтерінің қатысында этил спиртін дегидратациялап және дегидрогендеп алынды. Кейін бұл әдіс өнеркәсіпте қолданылды:
2С2Н5ОН → Н2С = СН — СН = СН2 + 2Н2О + Н2
Алкадиендердің химиялық қасиеттері
Алкадиендер химиялық қасиеттері.
1. Катализ арқылы активтенген сутек 1,2 және 1,4 орындарға қосылады:
CH2=CH-CH=CH2+H2 │1,2CH3-CH2-CH=CH21,4CH3-CH=CH-CH3 2.Галогендер де қосарланған жүйеге 1,2 - және 1,4 – орындарға қосыла алады, ал 1,4 – орындағы қосылыс өнімнің мөлшері диен көмірсутектің құрылысына , галогенніің тегіне және реакцияның жағдайына байланысты. 1,4 өнімнің шығымы температура жоғарылаған сайын (белгілі шекке дейін) және хлордан иодқа қарай өседі.
CH2=CH-CH=CH2Cl2│1,2CH2Cl-CHCl-CH=CH21,4CH2Cl-CH=CH-CH2Cl 3.Галогенсутектерінің қосып алу реакциялары:
CH2=CH-CH=CH2HCl│1,2CH3-CHCl-CH=CH21,4CH3-CH=CH-CH2Cl Гипогалогендік қышқылдар және олардың эфирлері көбінесе 1,2 - орындарға қосылады. Бұл жүйе реакция кезінде тепе – теңдік күйден тіпті алыс болады ( C – O байланыс C – Hlg байланыстан анағұрлым берік), ал 1,2 өнім алу құрылу реакциясына қажетті активтендіру энергиясы 1,4 – өнім алу реакциясындағы активтендіру энергиясынан төмен брлады.
CH2=CH-CH=CH2+HOBr→ CH2Br-CHOH-CH=CH2
Қосарланған қос байланысты диен көмірсутектерінің практикалық маңызды ерекшелігі ретінде бұлардың полимерленіп каучук тәрізді заттарға айналуға бейімділігін айтады.
Полимерлену жылдамдығы диендердің құрылысына және жағдайына байланысты. Молекуланың ортасындағы орнын басу полимерленуді жеңілдетеді, ал молекуланың шетіндегі орнын басатын полимерленуді қиындатады. Изопрен дивинилден гөрі жылдамырақ полимерленеді, ал пиперилендивинилге қарағанда баяу полимерленеді.
Алкадиендердің жеке өкілдері және олардың қолданылуы. Дивинил (бутадиен-1,3) Н2С = СН — СН = СН2 өзіне тән өткір иісі бар түссіз газ. Мұнайды өңдегенде түзіледі және табиғи газ құрамындағы бутан мен бутиленді катализдік дегидрлеп алады. Синтездік каучуктар (бутадиен, бутадиен-стирол, бутадиен-нитрил) латекс, пластмасса, т.б. заттар өндірісінің маңызды мономерлерінің бірі.
Дильс-Альдер.







20. Құрамында галогені бар органикалық қосылыстар . Галогені бар органикалық қосылыстарыды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Галогені бар органикалық қосылыстардың химиялық реакциялары. Галогені бар органикалық қосылыстар қатарындағы нуклеофилді орынбасу механизмі.
Көмірсутектердің галогентуындылары — көмірсутек молекуласындағы бір немесе бірнеше сутек атомдарының орнын галоген атомдарына алмастырғанда түзілетін қосылыстар. Химиялық белсенді болғандықтан, галогеналкандар органикалық синтезде кең қолданылады.
Галоген туындыларын алу реакциялары:
2) Галогендеу Алкиндер бром суын түссіздендіреді ( үш еселі байланыстың сапалық реакциясы).Реакция алкендермен салыстырғанда баяуырақ жүреді.HC≡CH + Br2 → CHBr=CHBr
CHBr=CHBr + Br2 → CHBr2–CHBr2
3) Гидрогалогендеу. Түзілетін өнім Марковников ережесімен анықталады.CH3–C≡CH + HBr → CH3–CBr=CH2  
CH3–CBr=CH2 + HBr → CH3–CBr2–CH3
Галоген алкандардың Sn1 реакциясына түсу қабілеттілігі көміртегі-галоген байланысының полярлығына тәуелді.Галоген атомы көміртегіге қарағанда электртерістілігі жоғары болғандықтан электр тығыздығын өзіне қарай тартады. Нәтижесінде, галоген атомы теріс зарядқа, көміртегі атомы оң зарядқа айналады.

1 Механизм.
1 саты. Алкилгалогенид галогенді жұлып алады (электролиттік диссоциация) және карбкатионға айналады:

2 саты. Карбкатион нуклеофильмен әркеттесіп, нәтижесінде соңғы өнім шығады:

Бұл ракцияға бір ғана бөлшек (галоген алканның молекуласы) қатысып жатқандықтан, реакция мономолекулалық деп аталады. Бұл механизмді Sn1 (мономолекулалық нуклеофильді орынбасу) деп атайды.
2 Механизм
Бұл нуклеофильді орынбасу реакциясы механизмнің ерекшелігі галогенид–ион бір уақытта бөлінеді және оған гидроксид-анион (карбкатионның түзілуінсіз) қосылады.

Бұл механизмді бимолекулалық нуклеофильді орын басу деп атайды және Sn2 белгілейді.
21. Спирттер. Спирттерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Спирттердің химиялық реакциялары. Спирттердің қышқылдық қасиеті. Қышқылдыққа орынбасардың әсер ету табиғаты
Спирттер(ағылш. spіrіt) – құрамында бір не бірнеше гидроксил топтары – (–ОН) болатын көмірсутек туындылары. Гидроксил тобының санына қарай бір-, екі-, үш-, төрт- және көпатомды спирттер; радикалдар құрылысына қарай қаныққан, қанықпаған, циклді, ароматты және гетероциклді спирттер болып бөлінеді.
Спирттер[өңдеу]
Спирттер, алкогольдер – құрамында бір немесе бірнеше OH тобы болатын көмірсутек туындылары. ОН тобының санына қарай бір (алкогольдер), екі (гликолдар), үш (глицерин), төрт (пентаэритрит) және көп атомды спирттер, ал көмірсутек радикалының құ-рылысына байланысты қаныққан (этил C2H5–OH), қанықпаған (аллил СНСН2ОН), циклді (циклогексанол), ароматты (бензил спирті), гетероциклді (фурил) болып бөлінеді. Бір атомды алифатты спирттер улы (мысалы, метанол – жүйке және тамырға қоздырғыш әсер етеді, этанол – сұйық есірткі, ұзақ әсер еткенде жүйке, ас қорыту, қан тамыр, бауыр, т.б. ауруларын тудырады). Алу жолдары
1. этил спиртін көмірсуларды ыдырату арқылы:
C2H12O6 => C2H5-OH + CO2
2. этиленді күкірт немесе фосфор қышқылы қатысында гидратациялау:
CH2=CH2 + KOH => C2H5-OH
3. галогеналкандарды сілтімен әрекеттестіру арқылы
4. алкендерді тотықтыру әдісімен:
5. майларды гидролиздеу:
Химиялық реакциялары:

22.Карбонилді қосылыстар (альдегидтер, кетондар, карбон қышқылдары, күрделі эфирлер, галогенангидридтер және карбон қышқылдарының ангидридтері). Карбонилді қосылыстарды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Карбонилді қосылыстардың химиялық реакциялары. Карбонилді және метиленді белсенділік.
Құрамында карбоксил -COOH тобы бар органикалық қосылыстарды карбон қышқылдары деп атайды. Карбоксил тобының санына байланысты карбон қышқылдары бір негізді,екі негізді,көп негізді болып бөлінеді.Мысалы, HCOOH құмырсқа қышқылы,CH3-CH=CH-COOH кротон қышқылы.
Бір негізді қаныққан карбон қышқылдарының жалпы формуласы CnH2nO2 немесе CnH2n+1COOH.
Карбон қышқылдарының химиялық қасиеттері карбоксил тобының құрылымымен анықталады: -COOH. Мұндағы O-H байланысындағы электрон тығыздығы, электртерістілігі жоғары оттек атомына қарай ығысады. Сонымен қатар, карбонил тобының полюстенуінен мұндай ығысу одан әрі күшейеді. Карбон қышқылдарының қышқылдық қасиеті айқын байқалады. Ол карбоксил тобындағы атомдарының өзара әсері;карбоксил тобындағы электрондық тығыздығы электрофильдігі күштірек атом – оттекке қарай ығыстырылған.Сондықтан да оттекпен сутектің арасындағы байланыс әлсіреп сутек ионының бөлінуі жеңілденген:R-COOH →R-COO- + H+. Карбоксилат ионындағы оттектің екеуі де бір-біріне тең.Сонымен, карбон қышқылдарының қышқылдық қасиеттің пайда болуы карбоксил байланысты болып келеді. Бірақ қышқылдарының күшін карбоксилмен байланысқан радикалдардың табиғаты анықтайды. Егер радикал электронакцепторлы қасиет көрсетсе, онда қышқылдың күші артады (І). Керісінше, электрондонорлы орынбасарлар қышқылдың күшін төмендетеді (ІІ).Бірінші жағдайда радикал анионды тұрақтандырады, ал екіншіде оны тұрақсыз етеді.
Химиялық қасиеттері:
1.Органикалық қышқылдар металдармен, олардың оксидтері, және гидроксидтерімен әрекеттесіп тұз түзуге қабілетті:
CH3-COOH +NaOH → CH3-COONa + H2O
натрий ацетаты
2. Органикалық қышқылдарға фосфордың галогендерімен әсер етсе қышқылдардың галоген ангидридтері түзіледі:
O

R-COOH → R-C-Cl+ POCL3+ HCl
Сондай-ақ органикалық қышқылды хлорлы тионилмен әрекеттестірсе қышқылдардың хлорангидридтерін алуға болады:
O

R-COOH+ SOCl2 →R-C-Cl +SO2+HCl
Галогенангидридтеріндегі галогеннің реакциялық қабілеті өте күшті. Құрамында металл атомы немесе сутектің активті атомы бар қосылыстармен әрекеттескенде, оның орнын қышқыл қалдығы басады. Бұл реакцияларды ацетилдену деп атайды. Мысалға,
O

CH3-C-Cl +HOH →CH3COOH+HCl
Сөйтіп, қышқылдардың галогенангидридтері арқылы қышқылдардың барлық туындыларын алуға болады.
Механизмі жағынан нуклеофильдік қосылыс реакциялары болып табылады.
3. Қышқылдардың ангидридтері қышқылдардың тұздарымен галогенангидридтерінің әрекеттесуі нәтижесінде түзіледі:
O O O O
‖ ‖ ‖ ‖
R-C-ONa + Cl-C-R →R-C-O-C- R + NaCl
4. Қышқылдардың амидтері галогенангидридтер, қышқылдардың ангидридтері арқылы немесе қышқылдардың аммоний тұздарынан алынады:
R-COOH + NH3 → R-COONH4 қышқылдың аммоний тұзы
Осы тұздарды құрғақ айдағанда су бөлініп, қышқылдардың амидтері түзіледі: O
R-COONH4 → R-C –NH2 + H2O
5. Карбон қышқылдары мен спирттер минералды қышқылдардың қатысуында күрделі эфирлер түзеді. Бұл реакция эфирлену немесе этерификация деп аталады.
R-COOH + HO-R’ → R-COOR’ + H2O
Эфирлену реакциясында катализаторлар міндетін сутектің иондары атқарады.
23. Аминдер. Аминдерді алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Аминдердің химиялық реакциялары. Аминдердің негізгі қасиеттері. Негізділікке әсер етуші орынбасар табиғаты.
Аминдер — молекуласындағы бір немесе бірнеше сутек атомы амин тобына (-NH2) алмасқан көмірсутектердің туындылары. Амин тобымен байланысқан радикалдың табиғатына байланысты аминдер алифатты және ароматты болып бөлінеді. Аминдерді аммиактағы сутек атомдарының орнын радикал басқан аммиактың туындылары деп те қарастыруға болады.
Молекуласындағы амин тобының санына байланысты аминдер: моноаминдер, диаминдер, полиаминдер болып бөлінеді. .Аминдер радикалдық санына байланысты біріншілік RNH2, екіншілік R2NH және үшіншілік R3N болып бөлінеді.
Алифатты аминдер — аммиак атомындағы сутек орнын алифатты қосылыстар басқан аминдер класына жататын органикалық қосылыстар. Ең алғаш рет жай алифатты аминдерді (метиламин, этиламин) Шарль Вюрц 1849 жылы синтездеген болатын. Алу әдістері:
1. Аминдерді нитроқосылыстарды катализатор (Pt, Pd, Ni) қатысында тотықсыздандырып алады:
R – NO2 + 3H2 → R – NH2 + 2H2O
2 Өндірісте анилинді алу нитробензолды катализатор (Pd, Pt, Ni) қатысында тотықсыздандыруға негізделген:
C6H5NO2 + 3H2 → C6H5NH2 + 2Н2O
3Н.Н. Зинин (1842 жылы) нитробензолды күкіртсутекпен тотықсыздандырып, анилин алған:

4.Нитробензолды шойын жоңқасы мен тұз қышқылы қатысында тотықсыздандырып та алады. Атом күйінде сутек бөлініп, ол нитробензолды тотықсыздандырады:[1]Fе + 2HCl → FеСl2 + 2Н
C6H5 - NO2+ 6Н → C6H5 - NH2 + 2Н2O
Реакциялар:
N-H-қышқылдық. Азот атомындағы бөлінбеген жұп электрон оның химиялық қасиетін анықтайды. Ең бастапқысы қышқылды-негізді жəне нуклеофилды. Ароматты аминдерде оң мезомерлі эффект нəтижесінде негізділігі төмен болады, ол сопряженная (қосарланған) негіз болғандықтан, анилин ионында тұрақтан болады. Сондықтан анилин ионының қышқылдығы жоғары жəне негіздігі төмен алкиламиндермен салыстырғанда.
Алкил ароматты аминдердің негізділігі алкил топтың электрондонорлы əсерінен көтеріледі.Егер ароматты сақинада электрондонорлы орынбасарлар болса, аминнің негізділігін көтереді, ал электронакцепторлы топтар –төмендетеді.
Аминдердің негіздік қасиеттерің арқасында олар қышқылдармен тұздар түзеді. Аминдер тұздары иондық сипат береді. Аминдердің сапалық реакциялары-суда еритін тұз түзуі. Алкилдеу:
Біріншілік, екіншілік аминдер галогеналкилдармен, спирттармен реакцияға түседі.
С6Н5 NH2 + 2 C2H5OH / Н+(НСІ)----[С6Н5 -+NH-(С2Н5)2]СІ- + NaOH(НОН)→ С6Н5 –N,N-(С2Н5)2
Ацилдеу:
Біріншілік жəне екіншілік аминдер галогенангидридтермен жəне қышқылдар ангидридімен өте жұмсақ реакцияға түседі. Бұл реакциялар аминдерді N-ацилдеу деп аталады. С6Н5NH2 + (CH3CO)2O , tOC → C6H5NH(COCH3) + CH3COOH.
Егер галогенангидридтермен реакция жүргізгенде галогенсутек бөлінсе, онда оған сілті қосып байланыстырады (мысалы, сода).
Механизм: Анилиндегі азоттың бөлінбеген жұп электронына карбонил тобындағы көміртек атом реакцияға түседі АdN (карбонил топ бойынша нуклеофилды қосылу-айыру жүреді).
Біріншілік жəне екіншілік аминдер арилсульфохлоридтармен ацилдеуге оңай түседі:
С6Н5NH2+С6Н5–SO2СІ+NaOH----С6Н5-NH-SO2-С6Н5+NaСІ+ НОН N-фенил бензол сульфамид
R2NH + С6Н5 –SO2СІ + NaОН------ R2 N - SO2 - С6Н5
Су қосу (индикатордың түсі өзгереді)
СН3-NH2 + H2O = [CH3NH3]+ + OH-
метиламмоний
Минералды қышқылдармен әрекеттесу:
СН3-NH2 + HCI = [CH3NH3]+ + CI-
Метиламмоний хлориді
Жану реакциясы:
4СН3-NH2 + 9O2 = 4CO2 +2N2 + 10H2O
Бром суымен әрекеттесуі:
С6H5NH2 + 3Br2 = C6H2Br3NH2 + 3HBr
24. Нитроқосылыстар. Нитроқосылыстарды алудың өндірістік және лабораториялық әдістері. Нитроқосылыстардың химиялық қасиеттері. Валенттік байланыс әдісі аясында нитротоптың құрылысы және молекулалық орбиталдар әдісі.
Нитроқосылыстардың құрамында –NO2 нитротоп болады. Олар азотты қышқылдың эфирлерімен (R-O-NO) изомерлі болады. Яғни азот пен оттегінің арасында екі түрлі байланыс (қос және семиполюсті) бар және бұл байланыстардың ядролық арақаш. бірдей. Сондықтан нитротоптағы теріс зарядтың екі оттек атомдарының арасында біркелкі таралады.
Нитроқосылстарды парафиндерді бу немесе сұйық фазалық нитрлеу арқылы алады. Нитрлеу реакциялары радикалды механизммен өтеді.
C6 H14 +HONO2→ C6 H13 NO2 +H2O
Алифатты қатардың нитроқосылыстары суда нашар еритін, жоғары температурада қайнайтын сұйық заттар. Тығыздықтары бірден жоғары. Химиялық қасиеттері: Нитротоп күшті электронакцепторлы қасиет көрсететіндіктен, нитроқосылыстардың полюстігі өте жоғары болады. Нитроқосылыстардың химиялық қасиеттерін анықтайтын - NO2 α-нитротоп көміртек атомындағы сутек атомдарының қозғалғыштығын (реакцияға түсу қабілеттілігін) арттырады.
Біріншілік және екіншілік нитроқосылыстардың (үшіншіліктерге тән емес) екі таутомерлі түрде болуы сутек атомдарының қозғалғыштыңына байланысты. Күшті сілтінің әсерінен нитроқосылыстар қайта топтаспы, аци-нитроформаға айналады:
CH3-CH2-NO2↔(NaOH)HCICH3-CH=N+OOH
Аци нитроформа немесе нитрон қышқылы,қышқылдық қасиет көрсетіп, сілтілік ортада тұз түзеді:
CH3-CH2 =NO2 ↔(NaOH)HCI CH3-CH=NOOH
α-Көміртек атомындағы сутегінің қозғалғыштығын нироқосылыстардың азотты қышқылмен реакциясынан көруге болады. Біріншілік қосылыстар азотты қышқылмен әрекеттесіп нитрол қышқылдарын береді:

Нитрол (қызыл түсті) қышқылы
Ал екіншілік нитроқосылыстар псевдонитролдар түзеді:

псевдонитрил (көк түсті)
Бұл реакциялар біріншілік және екіншлік нитроқосылыстарды анықтайтын сапалық реакция. Үшіншілік алифатты нитроқосылыстар азотты қышқылмен әрекеттеспейді.
Нитроқосылыстардың карбонилді қосылыстармен конденсациясы α-көміртек атомындағы сутегінің қозғалғыштығына байланысты:
CH3 -NO2 +CH3-COH→NaOH CH3–CHOH–CH2 -NO2 →- H2O
CH3 –CH=CH-NO2
Бұл реакцияның механизмі альдоль кротон конденсациясына ұқсас.
Өндірісте нитроқосылысты негізінде алкандарды тікелей нитрлеу арқылы алады. Ал, қалған кейбір әдістері мыналар:

Нитрит-анионды алкилдеу:
Малон қышқылы сияқты, нитросірке қышқылы да оп-оңай СО2-ні бөледі. Хлорлы сірке қышқылының эфирін, оның натрий тұзымен алмастырса, нитрометан шығады:

Алкендерді нитрлегенде синтезделетін β-нитроспирттерді судандырғанда (дегидратациялағанда) нитроолефиндер алынады:

азоттың оттекпен бір байланысын еселенген, ал екінші байланысын семиполярлы байланыспен өрнектеген жөн, яғни азот бөлінбеген қос электронын оттекке береді:

Семиполярлы байланыстың пайда болуы азотта оң, оттекте теріс зарядтың болуына әкеп соғады:

Шын мәнісінде нитрототықтағы оттек атомдарының екеуі де бірдей тең валентті. Оны тепе-теңдік жағдайда көру үшін, былай да өрнектеуге болады:

Бұл жай ацилат-ионы бар карбон қышқылдарының қатарында да байқалады:

Нитробензол өндірісі.
Өндірісте нитробензолды үздіксіз бензолдынитрлеуші агентпен нитрлеу арқылы нитрлейді. Нитрлеуші агент күкірт және азоттың концентрациялы қоспаларынан тұрады. Өнім шығымы 96-99%. Концентрлі қышқылдар қолданылғандықтан өндірістегі ең қауіпті процесс болып табылады. Себебі, көп көлемде жылу бөлінеді.
Бензолды азот қышқылымен де нитрлеуге болады. Бірақ реакция жылдамдығы өте төмен. Негізгі өндірістегі реакция  40  –  50 С температурада жүргізіледі. Осы жағдайда ғана реакция шығымы артады және тұрақты жүреді. Жоғары температурада азот қышқылы тотықтырғыш қасиеті әсер етеді.

Интенсивті араластыру кезінде реакция жоғары жылдамдықпен жүреді.  Нитробензол алу өндірісі нитрлеуші агент жасалудан басталады. Нитрлеуші агент жасау кезінде араластыру аппараты қолданылады. Араластырғыш ретінде бқлінгенжылуды алып кете алатын кез келген араластыру аппараты қолданылады. Бөлінген жылуды бөліп алу өте маңызды.Себебі, бөлінген жылуды алып кетпесе жарылысқа алып келуі мүмкін. Жоғары температурада аппарат коррозиясы да артады. Жоғары температура азот қышқылының айырылуына алып келеді. Айырылған кезде азот окистері түзіледі. Ол өз кезегінде жарылысқа алып келеді.
Негізгі реакция нитратор реакторында жүреді. Нитратор екі араластырғышпен жабдықталған: проперлерлі және турбинді. Нитратор болатты аппарат, екі суытқыш жыланшамен және жағамен қамтамасыз етілген. Жоғарғы араластырғыш турбинді, ол бензолмен нитрлеуші агентті араластырады, ал төменгі араластырғыш проперлерлі, ол нитрлеуші агентті бензолға қарсы ағын қылып жіберуге қолданылады.
Нитратордан шыққан реакционды масса спиральді тоңазытқышқа келеді. Нитраторда конверсия 90% құрайды. Ал тоңазытқышта ары қарай конверсия 99-99,5% жетеді.
Өндірісте бензолмен нитрлеуші агенттің қарсы ағынын жасау үшін үш каскадты қондырғы қолданылады.
Әрбір каскадтағы реактордағы температуралар.
 1: 35 – 40 °С
 2: 50 °С
 3: 55 – 60 °С.
 Бір тонна нитробензол өндірілген кезде 0,9 – 1,0 т күкірт қышқылы шығады. Оны тазалап қайтадан нитрлеуші агент жасауға қолданады. Ол:
70 – 73% күкірт қышқылынан
1,5 – 2,2%, нитробензол
0,25 – 0,5%. Азот қышқылы қоспасынан тұрады. Осы қоспалардан тазарту керек.

Қолданылуы.
Нитробензол еріткіш және жұмсақ тотықтырғыш ретінде қолданылады. 95% нитробензол анилин алу үшін қолданылады. Парфюмерияда қолданылады.
26. Химиялық технология процестерінің теориялық негіздері. Масса, энергия және импульс сақталу заңдары. Материалды және энергетикалық баланс.
Материалдық баланс – масса сақталу заңына негізделген. Материалдық баланс деп реакцияға түскен тұйық жүйедегі заттардың массасы реакциядан кейін шыққан заттардың массасына тең, яғни зат массасының сақталу заңына сейкес болады.
Сонымен материалдық баланстың теңдеуі:
∑В кіріс = ∑В шығыс (1)
Материалдық баланс-технологиялық процестің айнасы. Периодтық процестер үшін материалдық баланс бір операцияға есептеліп, ал үздіксіз процестер үшін бірлік уақытқа арналып жасалады. Материалдық баланс барлық процеске немесе оның жеке бір сатыларына құрылады. Материалдық баланс қатты, сұйық және газдың массасына жеке-жеке түрде беріледі. Сондықтан жалпы жағдайда материалдық баланс келесі теңдеумен өрнектеледі:
Вқ+Вс+Вг=В'қ+B'c+B'г (2)
мұндағы, Вқ, Вс, Вг - бірлік уақытта операцияға түсетін қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың массасы; В'қ, B'c, B'г- алынатын өнімнің массасы.
Кейбір уақытта іс жүзінде есептегенде жеке фазаларды еске алмауға тура келеді немесе бір фазаның ішінде бірнеше заттың болуын ескеруге тура келеді, сондықтан (2) теңдеу кейде азайып, кейде күрделене түседі.
Мысалы, технологиялық процесс химиялық реакцияға негізделген, мына схемаға бойынша

Мұндағы : M,F,D –бастапқы шикізат; E,L- негізгі және қосымша өнім;m,d,f,e,l –стехиометрлік коэффициенттер. -химиялық реакцияның жылу эффектісі. Материалдық балансты (негiзгi ) дайын өнiмнiң массасының бiрлiгiне жиiрек құрайды. Бұл деген GE кг негізгі өнім алу үшін, GM, GF ,GD кг шикізат жұмсау керек, осында шарасыз GL кг жанама өнім пайда болады, онда материалдық баланс теңдеуі келесідей болады

Мұндағы: - өнімсіз шикізат және дайын өнімнің шығыны, сонымен бiрге химия айналуларын толықсыздықпен, механикалық тасымалдауға және шикiзат және дайын өнiмнiң сақтауымен шартталған.
Энергетикалық баланс – энергияның сақталу заңына негізделген. Химиялық –технологиялық процестер энергияның әртүрінің (жылу, механикалық, электр энергия) жұмсалуымен байланысты. Бұл процестерде жылу энергиясының маңызы зор болғандықтан, жылу балансы жасалынады. Бұл жағдайда энергияның сақталу заңы былай айтылады: берілген өндірістік операциядағы жылу кірісі £Q кіріс осы операциядағы жылудың шығысына - £Q шығыс тең болуы қажет, яғни:
£Q кіріс=£Q шығыс
Жылу балансы материалдық баланстың деректеріне сүйене отырып жасалады. Баланс жасағанда берілетін және алынатын жылуды, аппаратта өтетін физикалық өзгертулерді және химиялық реакциялардың жылу эффектілерін ескереді. Жылу балансы жалпы түрде мына теңдеумен беріледі: Qқ +Qc +Qг +Qфиз.пр +Q р+Qп=Qқ+ Q с+Qг+ Qфиз.пр+Qр+Qп
Мұндағы, Qқ ,Qc ,Qг –қатты, сұйық, газтәріздес материалдармен аппартқа берілетін жылу. Qқ ,Qc ,Qг –шығарылатын материалдармен кететін жылу; Qр Qфиз.пр, Qфиз.пр-физикалық процестерде сіңірілетін және бөлінетін жылу; Qп, Qп-аппараттан шығарылатын және аппаратқа сырттан берілетін жылу; Qр,Qр - экзо және эндотермиялық реакциялардың жылуы.
КС-450 пешінде колчеданды күйдіру процесінің теңдеуі бойынша жылу баланс теңдеу былай жазылады: Qкол+Qкол.ылғ+Qауа+Qауа.ылғ+Qр=Qөрт+Qг+QƲ+Qп
Мұндағы, Qкол, Qкол.ылғ, Qауа, Qауа.ылғ-ылғалды ауамен және құрғақ ауамен пешке берілетін,жылу мөлшері, кДж*сағ , Qр- реакция бойынша бөлінетін жылу мөлшері; Qөрт,Qг- өртенеді және күйдіру газымен бірге пештен шығарылатын жылу мөлшері; QƲ- судың булануына және колчедан құрамындағы судың булануына жұмсалатын жылу мөлшері; Qп-қоршаған ортаға кететін жылу шығыны.
Байытылған колчеданды күйдіру процесі бойынша жылу балансын есептеу нәтижелері кіріс сатысында 98% жылу, реакция жылуын құрайтыны н көрсетеді. Бөлінетін жылудың негізгі мөлшері түзілетін күйдіру газымен шығарылады (45,3%) және бу алу үшін жұмсалады (45,5%). Бу қосымша өнім, оның бағасы жоғары, сондықтан да оны алу және процесте немесе басқа жағдайларда қолдану мақсатты өнімнің өзіндік құнын төмендету үшін практикалық маңызы зор боп табылады.Қоршаған ортаға таралатын жылу шығыны (1%ке жуық) аз, алайда оның мөлшері біртіндеп азаюда, себебі КС-450 пешінің, сондай ақ өндірістік агрегаттардың қуаты артуда.
28.Гидравлика бойынша жалпы мағлұматтар. Реалды сұйықтықта әрекет ететін күштер. Біртұтас ағын теңдеуі. Құбырлар мен аппараттардың диаметрін есептеу. Сұйықтықтар мен газдардың шығындарын анықтау. Сұйықтықтардың ламинарлы қозғалысы. Сұйықтықтардың трубулентті қозғалысы. Гаген-Пуазейль теңдеуі.
Сұйықтықтар аз ғана жылдамдықта бір-бірімен араласпайтын параллель ағыспен қозғалады. Ағыс жылдамдығы әр түрлі болады. Ламинарлы ағыстағы жылдамдықтың таралуын теория жүзінде анықтайтын болсақ: сұйықтық ағысынан ойша ұзындығы L, радиусы r цилиндр бөліп аламыз. Құбыр радиусын R арқылы белгілейміз (1-сурет). Сұйықтықтың орныққан қозғалысында бөліп алынған цилиндрдің 1-1 және 2-2 қималарына әсер ететін күшті қарастырамыз:
Ағысқа қарама-қарсы үйкеліс күші әсер етеді. Ньютон заңына сәйкес ішкі үйкеліс күші тең:
S=-μ2πlrdwrdr(1), мұндағы 2 πlr – цилиндр беті.
Динамика заңдарына сәйкес бір қалыпты қозғалыс үшін мынадай теңдікті жазуға болады: P1=P2+S(2)
Немесе p1r2π=p2r2π-μ2πrldwrdr(3)
бұдан ∆p2μlrdr=-dwr (4), мұндағы ∆p=p1-p2
(4)-ші өрнекті интегралдаймыз:
∆p2μl0rrdr=-dwr (5)
Бұдан: ∆p2μlr2=-wr+C (6)
Интегралдау константасын шекаралық жағдайлардан анықтаймыз. Егер ағыс радиусын құбыр радиусына тең десек, онда құбыр қабырғасында жылдамдық мәні нөлге тең. Олай болса: C=∆p4μlR2 (7)
Табылған мәнді (6)-шы теңдеуге қойсақ:
wr=∆p4μlR2-r2 (8)
Алынған теңдеуден r = R болған жағдайда құбыр қабырғасы маңында жылдам-дық нөлге тең, ал r = 0 болған жағдайда, жылдамдық құбыр осі бойынша максимал мәнге ие болады: wmax=∆p4μlR2 (9)
(8) және (9)-шы теңдеулерді салыстыру арқылы Стокстың параболалық заңы алынады:
wr=wmax1-r2R2 (10)
Бұл заңға сәйкес құбыр маңында жылдамдық нөлге тең болады да, ал құбыр осі бойынша максимал мәнге ие болады.
Ламинарлы режимде сұйықтықтың мөлшерін анықтау үшін сыртқы радиусы (r+dr) ішкі радиусы r элементарлы сақиналы қиманы қарастырамыз. Қиманың ауданы dS = 2πrdr. Осы сақиналы қима арқылы сұйықтықтың көлемдік мөлшері өрнектеледі:
dVc=wrdS=wr2πrdr (11)
немесе (8)-ші теңдеуді ескеріп жазатын болсақ:
dVc=p1-p24μl(R2-r2)2πrdr (12)
Алынған өрнекті интегралдау арқылы құбыр қимасының бүкіл көлемі үшін сұйықтықтың жұмсалу мөлшерін табамыз:
dVc=p1-p24μl0R(R2-r2)2πrdr=p1-p24μl2πR20Rrdr-2π0Rr3dr=p1-p28μlπR4 (13)
R орнына құбыр диаметрін қойып, өрнектесек:
Vc=πd4∆p128μl (14)
Табылған теңдеулер (13,14) түзу дөңгелек құбыр арқылы сұйықтықтың ламинарлы қозғалысында оның мөлшерін анықтайды және Гаген-Пуазейли теңдеуі деп аталады.
Орташа жылдамдық пен максималды жылдамдық арасындағы қатынасты сұйықтықтың көлемдік жұмсалу мөлшерін айқындайтын теңдеу мен (1.13)-ші теңдеуді салыстыра отырып алуға болады. Сұйықтықтың көлемдік мөлшері анықталады:
Vc=wS=wπR2 және πR2w=p1-p28μlπR4 (15)
бұдан w=p1-p28μlR2 (16)
(10) және (16)-ші теңдеулерін салыстыру арқылы алынады: w=wmax2 (17)
Сонымен құбыр арқылы сұйықтықтың ламинарлы қозғалысында оның орташа жылдамдығы құбыр осі бойынша жылдамдықтың жартысына тең болады. Турбулентті қозғалыста сұйықтықтың бөлшектері үлкен жылдамдықпен ретсіз, әр түрлі бағытта қозғалады. Құбырдың көлденең қимасы арқылы жылдамдықтың таралуы параболаға ұқсас қисық бойынша жүреді, алайда қисықтың ұшы жалпақтау болып келеді де, ағыстың орташа жылдамдығы максималды мәнінен 0,8-0,9 құрайды
Турбулентті қозғалыста құбыр қабырғасына жақын маңда жылдамдық режимі ламинарлы болады.
Сұйықтық қозғалысының түрі сұйықтық жылдамдығына, құбырдың диаметріне, сұйықтықтың тығыздығына және тұтқырлығына тәуелді болады. Сұйықтықтың жылдамдығы мен құбыр диаметрі үлкен, ал тұтқырлығы азғантай болса, ламинарлы қозғалыс турбулентті қозғалысқа оңай ауысады.
Рейнольдс аталған шамаларды өлшем бірлігі жоқ комплекске біріктіріп, сұйықтықтың қозғалыс түрін сипаттайтын шаманы анықтады. Оны Рейнольдс (Re) ұқсастық саны деп атайды.
Re=wdpμ=wdv Сұйықтықтың құбыр арқылы қозғалысында Re≤2300 болса, онда қозғалыс режимі ламинарлы, ал егер Re≥ 2300 болса, онда режим турбулентті болады. Re>10000 болса, онда орныққан турбулентті режим қалыптасады. Re=2300÷10000 аралығында болса, онда қозғалыс режимі ауыспалы кезең аймағында болады.
Сұйықтықтардың қөлденең қимасы дөңгелек емес құбырлар мен каналдар үшін Рейнольдс ұқсастық санын анықтайтын өрнектегі диаметр d орнына эквивалентті диаметрдің dэкв шамасын қояды. Эквивалентті диаметр анықталады:
dэкв=4r=4fПмұндағы: r- гидравликалық радиус
Гидравликалық радиус ағыстың көлденең қимасы ауданының ағыспен суландырылатын периметрге қатынасына тең. Эквивалентті диаметр эмпирикалық ұғымды білдіреді, яғни оны тек практика жүзінде анықтауға болады.
29. Гидростатиканың негізгі теңдеуі. Бернулли теңдеуі
Гидростатиканың жалпы теңдеуі, ол сұйықтардағы массалық және беттік күштер арасындағы байланысты қалыптастыратын дифференциалды Эйлер теңдеуі. Сұйық абсолютті тыныштықтағы күйде болғандағы Эйлер теңдеуінің интегралынан, гидростатиканың негізгі теңдеуін аламыз ,
мұнда – терңдіктегі сұйық деігейінің салмақтың қысымы.
Гидродинамиканың негізгі теңдеуі Бернулли теңдеуі, ол ағыстың екі қимасы үшін жазылады

мұнда – геометриялық тегеурін (қарастырылатын қиманың ауырлық центрінен кездейсоқ алынған горизонталь жазықтық арасындағы қашықтық);
- пьезометрлік тегеурін (пьзометрдегі ординатасы бар нүктенің сұйықтың деңгейінің жоғарлауы);
- жылдамдықтық тегеурін (Пито түтігіндегі сұйықтың жоғарлау деңгейі);
– Бернулли теңдеуі құрастырып алынған екі қима арасындағы тегеурін шығыны.
Келтірілген теңдеу нақты сұйықтың қалыптасқан қозғалысы үшін жазылған. Идеал сұйықтың ағуы кезінде – .
Сұйық қозғалысымен байланысты бірде-бір есеп Бернулли теңдеуінсіз шешілмейді. Сондықтан Бернулли теңдеуін тек қана біліп қана қоймай, сонымен қатар әртүрлі жағдайлар үшін оны құрастыра білу керек, оған тек практика жүзінде ғана жетуге болады.
Практикалық есептерді шешу үшін Бернулли теңдеуін қолданғанда келесі нұсқауларды ескеру қажет:
-Бернулли теңдеуін, сондай-ақ үзіліссіздік теңдеуін тек тұтқыр сығылмайтын сұйықтардың қалыптасқан қозғалысын есептегенде қолданады.
-Бернулли теңдеуін, жылдамдық бағытына нормаль болатын екі көлденен қима үшін жазады. Бұл қималар ағыстың түзусызықты аймағында орналасуы керек.
-Бірінші есептеу қимасы, ол геометриялық тегеурін, қысым, жылдамдық қимасы (көп жағдайда ол резервуардағы тәуелсіз сұйық беті болады), екіншісі- осы мәндерді анықтауды талап ететін қима (құбырөткізгіштен шыға берістегі қима).
-Есептеу қимасын, сұйық біріншісінен екіншісіне қозғала алатындай етіп нөмір қою керек, әйтпесе hw шамасы кері шамаға ауысуы керек.
-Горизонталь жазықтықты салыстыруды шыға беріс (екінші) қиманың ауырлық центрі арқылы өткізу керек, сол кезде z2 = 0, ал z1 – оң шама болады.
-Теңдеудің соңғы мүшесі ағынның барлық шығындарын, есептеу қимасын жергілікті деп, үйкеліс шығындарын (ұзындық бойынша) ескеру керек.
Егер Бернулли теңдеуінде бірнеше белгісіз жылдамдықтар болса оларды үзіліссіздік теңдеуі арқылы анықтауға болады, белгісіз барлық жылдамдықтарды біреуден Бернулли теңдеуі арқылы есептейміз.
30.Химика-технологиялық үрдістерді модельдеу. Физикалық модельдеу. Ұқсастықтың негізгі теориялары. Гидродинамикалық ұқсастық. Өлшеудің бірлік анализі. Бекингем теоремасы.
Технологиялық процестер физикалық, химиялық, физика-химиялық құбылыстардың жиынтығынан құралады. Бұл құбылыстарды физика, химия заңдары негізінде математикалық физика теңдеулерімен, былайша айтқанда дифференциалды теңдеулермен сипаттауға болады. Дифференциалды теңдеулер процестің маңызды параметрлері арасындағы байланысты көрсетеді, соған сәйкес белгілі бір процестің математикалық моделі ретінде қарастырылады. Дифферен-циалды теңдеулерді құрастырғанда процесті барлық көлем немесе уақыт бойын-ша емес, еркін таңдап алынған көлемнің бір бөлігінде немесе уақыт аралығында қарастырады. Дифференциалды теңдеулерді интегралдағанда бастапқы теңдеуді қанағаттандыратын сансыз көп шешімдер алынады. Сондықтан да бастапқы дифференциалды теңдеу тек бір процестің ғана емес тұтас бір құбылыстың моделі болып табылады.
Белгілі бір процесті сипаттайтын жеке бір шешімді табу үшін дифференциалды теңдеу процесті сипаттайтын шарттармен толықтырылуы қажет. Тұтас бір құбылыстың ішінен белгілі бір процесті ғана көрсететін бұл қосымша шарттар, мәні бар шарттар деп аталады.
Мәні бар шарттарға жатады:
1) Процесс жүріп жатқан көлемнің формасы мен мөлшерін сипаттайтын геометриялық шарттар.
2) Қарастырылып отырған маңызы бар ортаның физикалық қасиеттері, мысалы, тығыздығы, тұтқырлығы, жылу өткізгіштігі және т.б.
3) Процесс жүретін көлемдегі дене мен ортаның әрекеттесулерін сипаттайтын шекаралық жағдайлар, мысалы, материалды кептіру кезіндегі қатты дене-ауа шекаралығындағы су буының парциалды қысымы.
4) Жүйенің бастапқы күйі (бастапқы температура, қысым, бастапқы жылдамдық, концентрация және т.б.).
Мәні бар шарттар жеке мәндер немесе теңдеулер түрінде беріледі. Көптеген жағдайда процесті сипаттайтын дифференциалды теңдеулерді шешу өте қиынға соғады. Мұндай жағдайда процесті тәжірибе жүзінде зерттейді де, эмперикалық тәуелділіктер негізінде жүру заңдылықтарын анықтайды. Бұлай алынған заңдылықтар дифференциалды теңдеуді интегралдап алынған тәуелділіктерге сәйкес келеді. Тәжірибе нәтижелері негізінде алынған заңдылықтар тәжірибе техникасы жіберетін ауқымдағы дәлдікпен, жоғары нақтылықпен ерекшеленеді. Алайда, тәжірибе мәліметтері дифференциалды теңдеулерді интегралдап алатын заңдылықтарға тән ортақтықты көрсете алмайды. Тәжірибе заңдылықтары ұқсас құбылыстарға ғана қолданылады. Ұқсастық ұғымы, процестердің ұқсас түрлері ұқсастық теориясында қарастырылады.
Ұқсастық сандар. Гидродинамикалдық
процестердің ұқсастығы
Ұқсастық теориясын гидродинамикалық процестерде қарастырайық. Егер қарастырылған ағындарда сұйықтықтарға әсер ететін күштердің қатынасы тұрақты болса, сол кезде ғана ұқсастық теориясына сәйкес екі құбырдағы сұйықтықтардың қозғалысы ұқсас болады.
Сұйықтық ағынында әрбір бөлшекке қысым, ауырлық және үйкеліс күштері әсер етеді. Сонымен бірге қозғалыстағы сұйықтықта шамасы бойынша тең, бірақ қысым, ауырлық үйкеліс күштерінің тең әсерлі күштеріне таңбасы бойынша қарама-қарсы инерция күші болады. Инерция күші бөлшек массасының үдеуге көбейтіндісі бойынша анықталады. Әрбір әсер ететін күштің инерция күшіне қатынасы ұқсастық сандарымен сипатталады. Гидродинамикалық ұқсастық сандарын реалды сұйықтықтардың дифференциалды теңдеуі Навье-Стокс теңдеуінен алуға болады.
Бір өлшемді (z осі үшін) орныққан қозғалыстағы сығылмайтын реалды сұйықтық үшін Навье-Стокс теңдеуін жазайық:
(1.1)
(1.1)-ші теңдеудің барлық бөліктерін оң жағындағы бөлікке бөлеміз:
(1.2)

Бэкингем теоремасы
 Бірінші ұқсастық теоремасын Ньютон тұжырымдаған. Бұл теорема бойынша ұқсас құбылыстар сан мәні бойынша бірдей ұқсастық сандарымен сипатталады. Бірінші ұқсастық теоремасы тәжірибе жүргізгенде нәтижелерін жинақтауды қажет ететін қандай шамаларды өлшеу керектігін, яғни құсастық сандарына кіретін шамаларды өлшеу керектігін көрсетеді.
Екінші ұқсастық теоремасын Бэкингем, Федерман және Афанасьева-Эренфест тұжырымдаған. Бұл теорема бойынша процеске әсері бар айнымалы шамаларды өзара байланыстыратын кез-келген дифференциалды теңдеуді шешуді ұқсастық сандары арасындағы тәуелділік түрінде өрнектеуге болады. Егер ұқсастық сандарын 1, 2, 3 … n деп белгілесек, онда дифференциалды теңдеуді шешу мынадай жалпылама өрнек түрінде сипатталынады:

Мұндай теңдеулер ұқсастық теңдеулері деп аталады. Мәні бар шарттарға кіретін шамалардан құралған ұқсастық сандары анықтайтын ұқсастық сандары деп аталады. Ұқсастық сандарына мәні бар шарттардан тәуелді шамалар кіретін болса, олар анықталатын ұқсастық сандары деп аталады.
Екінші ұқсастық теоремасы модельде жүргізген тәжірбиелердің нәтижелерін қалай өңдеу керектігін көрсетеді, яғни оларды ұқсастық сандары арасындағы функционалды тәуелділік түрінде сипаттауға болады.
31. Ағындардың гидродинамикалық құрылымы. Қозғалыс кезіндегі ағындағы жылдамдық өрісі және өнеркәсіпті аппараттарда болу ұзақтығы. Идеалды емес ағындардың гидродинамикалық құрылымының моделдері. Идеалды және идеалды емес ағындардың гидродинамикалық құрылымының моделдері.
Ағындардың математикалық модельдерін аппаратта болу уақытына қарай алынған таралу функциясының түріне қарай бөледі. Ең қарапайым модельдер ретінде идеалды ығыстыру және идеалды араластыру моделдердері қарастырылады. Идеалды ығыстыру моделі. Идеалды ығыстыру аппараттарында ағын бөлшектері бірдей жылдамдықпен бір-біріне параллель қозғалады. Бұндай жағдайда ағынның қимасы және ұзындығы бойынша, немесе ағын бойына аралау болмайды. Сондықтан аппаратта барлық бөлшектердің болу уақыты бірдей және ол орташа уақытқа тең. Мұндай модельде аппараттағы ағын қозғалысы қатты поршень қозғалысы сияқты болғандықтан поршеньді модель деп те атайды. Идеалды ығыстыру моделінің математикалық сипатталуын индикатор бойынша аппарат элементінің материалдық баланс теңдеуінен алуға болады: Qδcδτ=-Sσxσcмұндағы. S- аппараттың көлденен қимасының ауданы, х-ағын жолының ұзындығы, σ- шексіз оң өзгерісті сипаттайды.
Олай болса: dcdτ=-QS∙∂c∂x=-w∂c∂x (1)
Идеалды араластыру аппараттары. Егер мұндай аппаратқа, мысалы, араластырғышы бар аппаратқа индикаторды бірден енгізсе, онда аппараттағы барлық сұйықтықтың көлемі бір мезетте-ақ осы индикатормен, яғни бояғыш затпен боялады (индикатордың бастапқы концентрациясы С0). Бұдан кейін индикатор концентрация-сы біртіндеп азаяды, себебі индикатор біртіндеп ағынмен аппараттан ығыстырылып шығарылады да, аппаратқа жіберілген сұйықтықта индикатор болмайды. Сонымен, идеалды ығыстыру аппараттарында концентрация аппаратқа кірер тұста сатылап өзгереді: С0 концентрациядан ағындағы С концентрацияға дейін.
Идеалды араластыру моделінің математикалық сипатталуы индикатор бойынша аппарат элементінің материалдық баланс теңдеуінен алынады. Еркін таңдап алынған dτ уақыт аралығында аппараттан шығарылатын индикатор мөлшері cQdτ құрайды да, аппаратта индикатор концентрациясы -Vadc шамасына өзгереді: -Vadc=cQdτ (2)
Бұдан dcc=-QdτVa (3)
τ = Va/Q өрнегін ескерсек, жазылады: dcc=-dττ (4)
Соңғы теңдеуді С0 концентрациядан (τ = 0 мезетіндегі) C концентрацияға (еркін таңдап алынған τ уақыт моментіндегі) дейін интегралдасақ:
Алынады: 0cdcc=-1/τ0τdτ;lncc0=-ττ=-QНемесе С=е-Q (5)
Концентрация өзгерісінің интегралды қисығын соңғы теңдеуді өрнегін есеріп, интегралдау арқылы алады:
dMM0=CdθFθ=0θcdθ=0τe-a2dθ=1-e-Q (6)
Идеалды араластыру аппараттарына жалған сұйылған қабатты, қарқынды араластырғышы бар аппараттар (кептіргіштер, адсорберлер) жатады.
Өнеркәсіптік аппараттардағы ағын құрылымы идеалды ығыстыру немесе идеалды емес араластыру моделіне сәйкес келмейді. Ағындардың гидродинамикалық құрылымы бойынша мұндай аппараттар аралық типтегі аппараттарға жатады.
Аппаратқа ағынмен бірге бірден енгізілген индикатор алдымен байқалмай-ды. Ағынның жылдам қозғалған бөлігінде τ1 уақыт моментінде индикатор байқалады. Бұдан ары индикатор концентрациясы τ2 уақыт моментіне дейін артып, одан ары біртіндеп кемиді.

Аралық типтегі аппараттарға ұяшықты және диффузионды моделдерді жатқызуға болады.
Ұяшықты модельді өзара тізбекті жалғанған идеалды араластыру аппараттарынан құралған жүйе түрінде қарастырады. Барлық ұяшықтар көлемінің қосындысы реалды аппараттың көлеміне тең. Бұдан бір ұяшықшаның көлемі тең: Vi = Va/n. Мұндай моделді сипаттайтын параметр ұяшық саны n. Ұяшықты модельдін математикалық сипаттамасы болып, бірінші реттегі n сы-зықты дифференциалды теңдеулер қарастырылады:
dcdτ=nτci-1-ci (1) i=1,2,3…n
Аппаратта болу уақытының дифференциалды таралу функциясы тең: cθ=nn∙θn-1∙e-nθ/(n-1) (2)
Әртүрлі n үшін бұл функцияның түрі 1-суретте келтірілген. n → ∞ жағдайында ұяшықты модель идеалды ығыстыру моделіне ауысады. Ал n = 1 болғанда ұяшықты модель идеалды араластыру моделіне ауысады. Сонымен идеалды ығыстыру және идеалды араластыру модельдері ұяшықты модельдің шектік жағдайлары болып табылады.

1-сурет. Ағын құрылымының ұяшықты моделіне арналған. Ұяшықты модель үшін индикаторды бірден қосу мезетіндегі концентрация өзгерісінің қисығы
Диффузионды модель. Бұл модельдің негізі ретінде кері араластырумен күрделенген идеалды ығыстыру моделі алынады. Мұндай модель диффузия заңымен сипатталады: ∂c∂τ=-w∂c∂x+DL∂2c∂x2 (3)
мұндағы DL молекулалық және турбулентті диффузияны, сонымен бірге жылдам-дық өрісінің біркелкі еместігін ескеретін диффузия коэффициенті.
Алынған нәтижелерді ұқсас процестерге қолдану үшін Пекле ұқсастық санын қолданады:
PeL=whD (5)
Бұл теңдеу бойынша PeL= 0 (DL = ∞) жағдайында ағын идеалды араластыру моделіне сәйкес келеді (шексіз тез диффузия концентрацияны толығымен біркелкі етеді). Ал PeL= ∞ жағдайында ағын идеалды ығыстыру моделіне сәйкес болады. Реалды ағын жағдайы сипатталады: 0 < PeL < ∞.
Диффузионды модель жағдайындағы концентрацияның өзгерісі 2-суретте көрсетілген.

2-сурет. Индикаторды бірден (а) және сатылап (б) енгізген мезеттегі диффузионды модель үшін концентрацияның өзгерісі  
Біріккен моделді аппараттарда бөлшектердің бөгеліп қалған бөлігі, ағындардың айналмалы қозғалысы болған жағдайда қолданады. Мұндай моделді әртүрлі құрылымды ағындардың тізбекті немесе параллель жалғанған бірнеше бөлік-терден тұратын аппарат ретінде қарастырады.

3- сурет. Ағындардың құрылымының біріккен моделінің сызба-нұсқасы.
Va1 – диффузионды модель режимінде жұмыс істейтін аппарат;
Va2 – идеалды араластыру аппараты; Va3 – идеалды ығыстыру моделі.
32. Гидродинамикалық процестер мен аппараттар. Химиялық аппараттардың қолданбалы гидраликасының жалпы сұрақтары. Ағынға кедергілер. Ағынға жергілікті кедергілер.
Аппараттағы сұйықтықтардың қозғалысы кезінде қысымның жоғалуы. Денелердің сұйықтықтағы қозғалысы. Ағындардың математикалық модельдерін аппаратта болу уақытына қарай алынған таралу функциясының түріне қарай бөледі. Ең қарапайым модельдер ретінде идеалды ығыстыру және идеалды араластыру моделдердері қарастырылады. Бұл модельдердің жалғыз параметрі болып аппаратта орташа болу уақыты алынады. Идеалды ығыстыру моделі. Идеалды ығыстыру аппараттарында ағын бөлшектері бірдей жылдамдықпен бір-біріне параллель қозғалады. Бұндай жағдайда ағынның қимасы және ұзындығы бойынша, немесе ағын бойына аралау болмайды. Идеалды ығыстыру моделінің математикалық сипатталуын индикатор бойынша аппарат элементінің материалдық баланс теңдеуінен алуға болады: Qδcδτ=-Sσxσcмұндағы. S- аппараттың көлденен қимасының ауданы, х-ағын жолының ұзындығы, σ- шексіз оң өзгерісті сипаттайды.
Олай болса: dcdτ=-QS∙∂c∂x=-w∂c∂x (1)
Идеалды араластыру аппараттары. Егер мұндай аппаратқа, мысалы, араластырғышы бар аппаратқа индикаторды бірден енгізсе, онда аппараттағы барлық сұйықтықтың көлемі бір мезетте-ақ осы индикатормен, яғни бояғыш затпен боялады. Сонымен, идеалды ығыстыру аппараттарында концентрация аппаратқа кірер тұста сатылап өзгереді: С0 концентрациядан ағындағы С концентрацияға дейін.
Аппарат немесе құбыр арқылы сұйықтықтың қозғалысы кезінде тегеуріннің әлсіреуінен шығын болады. Ол сұйықтықтың қабырғаға үйкелуі нәтижесіндегі кедергілер мен сұйықтықтың бағыты немесе жылдамдығы өзгерісінен болатын тұрақты кедергілер қосындысынан құралады.
Көлденең құбыр бойынша сұйықтықтың қабырғаларға үйкелуі нәтижесінде пайда болатын тегеуріннің әлсіреуін, тұтқыр сұйықтықтың еріксіз қозғалысын сипаттайтын ұқсастық сандары арасындағы тәуелділікті өрнектейтін теңдеуден анықтауға болады: Eu=f(Re∙ld) (1)
Қысымның әлсіреуін сұйықтықтың орын ауыстыруының метрімен өрнектеу үшін Дарси-Вейсбах теңдеуін біраз өзгертіп қолданады:
∆ppg=H=λldw22g,м (7)
Ағынға тұрақты кедергілер ағынның жылдамдығы немесе бағыты өзгергеннен пайда болады. Бұл кедергілер құбырдан ағынның шығуы немесе құбырға кіруі кезінде, құбырдың тарылуы немесе кеңеюі кездерінде туындайды. Сондай-ақ бұранда, ысырма, қысқыштар ағынның бағытын өзгертіп, тұрақты кедергілердің пайда болуына әкеледі. Ағынға тұрақты кедергілерді ағып өтетін сұйықтық бағанасының метрімен өрнектеп, келесі формуладан анықтайды: һш=ξт.кw22g,м (8) ξт.к- тұрақты коэффициент.
33. Сұйық ортадағы араластыру. Механикалық араластыру. Араластырғыштан тұратын аппараттағы сұйықтық қозғалысы. Араластыру үрдісіне жұмсалатын энергия. Араластырғыш конструкциясы.
Өнеркәсіпте араластыру үшін негізінен айналмалы қозғалатын механикалық араластырғыштарды қолданады. Мұндай араластырғыштардың жұмысында сұйықтықтың айналмалы жылдамдығында үш өлшемді (тангенциалды, тарамдалған, аксиалды немесе ось бойынша) күрделі ағыны пайда болады. Араластырғыштардың барлық түрінде тангенциалды ағын ең алдымен пайда болады. Тангенциалды немесе айналмалы жылдамдықтың орташа мәні тарамдалған және ось бойынша қозғалыс жылдамдығының орташа мәнінен әлдеқайда жоғары.
Сұйықтықтың айналмалы жылдамдығы үшін Навье-Стокс тендеулер жүйесі келесі түрде жазылады:
∂p∂r=ρw2ar; μ∂p∂rlr∂w0rdr=0; ∂p∂z=ρg (1) wa- айналмалы жылдамдық
Жазықтық бойынша немесе z осі бойынша айналмалы қозғалыс үшін (1)-ші теңдеулер жүйесін былай жазуға болады: wa=cr+c2r (2)
Егер r=0 болса, онда w=0, сәйкесінше C = 0. Орныққан қозғалыста араластырып жатқан массаның ортаңғы аймағы үшін w = ωr (мұндағы ω – бұрыштық жылдамдық). Сонымен сұйықтықты айналдыра қозғалтатын ось бойына 0<r<r аймағында радиусы r цилиндрлі құйын пайда болады. Мұндай аймақтан тыс айналмалы жылдамдық мәні тең: w=C /r, бұдан C = ωr. Олай болса шет жақтағы аймақ үшін айналмалы жылдамдық мәні тең: wa=wrk2/r (3), rk- цилиндрлік құйын радиусы.
Сұйықтықты айналдыра қозғалысқа келтіретін араластырғыш қалқанын қарастырайық. Ньютон заңына сәйкес кедергі күші тең:
Re=ξFaρw2/2 (3) мұндағы Fa=2br – қалқан ауданы
Сұйықтық қозғалмайтын жағдайда және араластырғыштың айналмалы жылдамдығы w=ωr қалқан ұзындығы бойынша өзгеретін болсын. Белгілі бір бет элементіне әсер ететін кедергі күші тең:
dR=2ξbρ(2πnr)2dr/2 (4) w=2πrn
Осы жағдайда араластыруға жұмсалатын қуат тең:
dN=wdr; dN=8π3n3ξρr3dr (5)
немесе N=8π3n3ξbρ0xa r3dr=8π3n3ξρr4/4 (6)
Бұл өрнектегі (6-теңдеу) b шамасын араластырғыш диаметрінен үлес ретінде өрнектеуге болады: b=φd;
Араластырғыш радиусы диаметрдің жартысына тең екендігін ескерсек, жазылады: N=π3n3ξφρn3da/8 (7) φ- араластырғыштың геометриялық өлшеміне тәуелді коэффициенті
Жоғарыдағы теңдеудегі: π3ξφ8=KN;N=ρn3da (7)
Бұдан KN=Nρn3da5 (8)
Бұл шаманы қуаттың ұқсастық саны немесе Эйлердің түрлендірілген ұқсастық саны деп атайды (араластырғыштар үшін). Сондай-ақ бұл шаманы Эйлердің ортадан тепкіш ұқсастық саны деп атайды.
Себебі Эйлер ұқсастық саны тең:
∆ρ~Nnda3;Eu=∆ρpw2 (9)
Сұйық ортада араластырғыштың айналмалы қозғалысында гидравликалық кедергі тең:
Олай болса: Eua=Nρn3da5=KN
Бұдан сұйық орталарды араластыру процестері үшін гидродинамиканың жалпылама теңдеуі жазылады:
KN=φiRea,Fra,Г1,Г2 (10), мұндағы араластыру процесі үшін Фруд ұқсастық саны: Fra=w2ga=n2dag
Ауырлық күшінің әсері тым аз болса, онда (10)-ші теңдеу жазылады: KN=φ2Rea,Г1,Г2 (11)
Кең тараған араластырғыштардың түрлері үшін Рейнольдс ұқсастық санынан араластырғыш қуаты арасындағы тәжірбие жүзінде алынған тәуелділік қисықтары әдебиетте келтірілген.
34. Сұйықтықтарды тасымалдау. Насостар. Поршенді насостар. Поршенді насостардың өнімділігі, тегеуріні және сору биіктігі. Ортадан тепкіш насостар.
Химия өндірісінің барлық салаларында сұйықтар горизонталь және тік құбырлар арқылы тасымалданады. Су, мұнай, бензин, қышқыл, ерітінді, т.б. Сұйық қоспаларды кәсіпорын ішінде аппараттар мен қондырғылар арасында тасымалдауға арналған гидравликалық машиналар насостар деп аталады.Насостар үш түрге бөлінеді: қалақшалы немесе ортадан тепкіш, көлемді және ағынды. Қалақшалы насостардағы қысым, қалақшалы доңғалақтардың айналуындағы ортадан тепкіш күштің сұйыққа әсерінен пайда болады. Көлемді насостардағы қысымдар айырмасы сұйықтардың белгілі бір көлемін жабық камерадан жылжымалы немесе айналмалы денелер арқылы ығыстырып шығрғанда пайда болады.Ағынды насостарда сұйықтарды тасымалдау ҥшін жұмысшы сұйықтың кинетикалық энергиясын пайдаланады. Насостың уақыт бірлігінде тасымалдайтын сұйық мөлшерін оның өнімділігі деп атайды (Q, м3/с). Насостың тасымалданатын сұйықтың салмақ бірлігіне берген салыстырмалы энергисы оның тегеурінін сипаттайды (Н, м). Тегеурін насостың 1 кг сұйыққа берген энергиясы арқылы осы сұйықтың қанша биікке көтерілетінін көрсетеді. Сұйыққа энергия беру үшін жұмсалған насостың пайдалы қуаты (Nn) салыстырмалы энергия (Н) мен сұйық мөлшерінің (γ·Q) көбейтіндісіне тең:
Nn = γ · Q · Н = ρ · g · Q · H (1)
Насостан энергияның бір бөлігі шығындалғандықтан, насостың білігіндегі қуат (Nб) пайдасы қуаттан (Nn) көбірек болады. Энергияның шығыны насостың ПӘК (ηн) арқылы белгіленеді. Насостың білігіндегі қуат төмендегі формуламен есептеледі.
Nб= Nн/ ηн= pgQH/ ηн
Насостың ПӘК-і насосты пайдаланудың тиімділігін, оның құрылғысының жетімділігін және насостағы қуаттың салыстырмалы шығынын көрсееді. Ол төмендегі көбейтінді арқылы анықталады:
ηн = ηv · ηг · ηмех
ηv=Q/Qт -көлемдік ПӘК, насостың нақты өнімділігімен (Q) теориялық өнімділігінің (Qт) қатынасына тең. ηг = Н/Нт -гидравликалық ПӘК насостың нақты және теориялық тегеуріндерінің қатынасына тең. ηмех – механикалық ПӘК – насостағы механикалық ұйкеліске шығындалған қуатты сипаттайды. ηн – насостың құрылғысына немесе оның пайдалану мерзіміне байланысты. Насостың жалпы тегеурінін және сору биіктігін есептеу үшін мынадай белгілерді қабылдаймыз:
Р1 – сұйық сорылатын ыдыстағы қысым
Р2 – тегурінді бактағы қысым
Рс – насостағы кірердегі қысым
Ра – насостан шығардағы қысым
Нс – сору биіктігі
На – айдау
Нг – сүйық берілетін геометриялық биіктік
h – монометр мен вакуумметр арасындағы биіктік
Насостың тасымалданатын сұйықтың салмақ бірлігіне беретін энергиясы тегеуріннің 2-ші және 1-ші нҥктелердегі энергиялар айырмасынан жалпы тегеурін шығынын қосып анықтауға болады: Н = Е2 - Е1 + hш hш – құбырлардаы жалпы гидравликалық кедергіні жеңуге жұмсалған тегеурін шығыны.1-ші нҥктедегі энергия Бернулли теңдеуі бойынша:
Е1=Z1+P1/pg + w12/2g Мұнда Z1=0 , ω1=0 → Е1= P1/pg
2-ші нҥктедегі энергия үшін:
Е2=Z2+P2/pg + w12/2g мұнда Z2=Нг, ω2=0 → Е2= Hг+P2/pg
Осыдан насостың толық тегеуріні:
Н= Hг+(P2-Р1)/pg+hш
Сұйықты геометриялық Нг биіктікке көтеру үшін, жоғарғы және төменгі ыдыстардағы қысымдар айырмасы мен құбырлардағы толық гидравликалық кедергіні жеңуге жұмсалады. Егер жоғарғы және төменгі ыдыстардағы қысымдар Р1=Р2 бірдей болса, Н = Нг + hш. Егер сұйық горизонталь құбырмен берілсе, Н= (P2-Р1)/pg+hш
Сұйықтар насоспен төменгі ыдыстағы қысым және насостағы сору қысымы Рс арасындағы айырма әсерінен сорылады. Насостың сору биіктігі төменгі ыдыстағы қысым Р1 көбейсе көбейеді және Рс қысымы, ωс жылдамдығы және hш.с. сору құбырындағы тегеурін шығыны көбейгенде азаяды. Сонда теңдеуді былай жазуымызға болады:
Нс=Р1/pg(Рс/pg+ w2с/2g+ hш
Ортадан тепкіш насостар.Ортадан тепкіш насостарда спираль сияқты корпус ішіне жұмысшы доңғалақтар орнатылған болады. Жұмысшы доңғалақтар айналғанда ортадан тепкіш күш пайда болады. Осы күштің әсерінен сұйықтың сорылуы және айдалуы бір қалыпты және үздіксіз болады. Насосты жұмысқа қосудан бұрын сору құбыры, жұмысшы доңғалағы және корпусы сұйықпен толтырылады. Сонан кейін жұмыс доңғалағын қозғалтқыш арқылы айналдырады. Сұйық сору құбыры арқылы жұмысшы доңғалағының осі арқылы насостың корпусына сосын қалақшаларға беріліп, айналмалы қозғалады. Ортадан тепкіш насостардың артықшылығы: 1) жоғары өнімділікті және сұйық біркелкі, үздіксіз беріледі; 2) тез жүргіш және ықшам; 3) құрылысы күрделі емес; 4) клапондары жоқ;5) поршеньді насосқа қарағанда арзан. Кемшіліктері: 1) аз өнімділікте және жоғары тегеурінде ПӘК өте төмен; 2) насосты жұмысқа қосудан бұрын жұмыс доңғалағын сұйықпен толтыру керек; Ортадан тепкіш насостардың өнімділігі және тегеуріні жұмыс доңғалағының айналу санына байланысты болады. Егер насостың айналу саны n1 ден n2-ге өзгертілсе, онда оның өнімділігі Q1 ден Q2 өзгереді.Q1/Q2= n1/ n2 Ал ортадан тепкіш насостардың тегеуріні айналу сандары қатынасының квадратына пропорцианал өзгереді: H1/H 2= (n1/ n2)2 Насостың қуаты оның өнімділігінен тегеурінінің көбейтіндісіне пропорцианал болғандықтан, насостың қуаты айналу қатынасының үшінші дәрежесіне пропорцианал өзгереді.
N1/N 2= (n1/ n2)3 Насос доңғалағының айналу саны n1 ден n2-ге өзгергенде оның өнімділігі –айналу санының 1-ші дәрежесіне, тегеуріні – 2-шісіне, ал қуаты – 3-ші дәрежесіне пропорцианал өзгереді.
Поршеньді насостар Насостың білігі электр қозғалтқыш арқылы айналады да, кривошипті-шатунды механизм жәрдемімен поршень цилиндр ішінде ілгерілі-кеінді жылжиды. Поршеннің сол жақтан оң жаққа жылжығанда цилиндр ішінде вакуум пайда болады. Оңнан соға қарай жылжығанда цилиндр ішінде қысым пайда болады. Поршеннің ілгерлі-кейінді қозғалысының нәтижесінде сұйық кезекпен құбырмен сорылады, құбырмен айдалады. Поршень оңға қозғалғанда сұйық сорылады, оңға қозғалғанда – айдалады. Поршенді насостардың айналу санына байланысты: жай жүруші, нормалды, тез жүруші; өнімділігі бойынша: аз өнімділікті, орта өнімділікті және көп өнімділікті. Қысымға байланысты: төмен, орта және жоғары қысымды болып бөлінеді. Насостардың арнаулы түрлері Роторлы насостар – тұтқырлығы жоғары және ластанған сұйықтарды тасымалдау үшін қолданылады. Екі түрі болады: 1) тісті доңғалақты;2) пластиналы.
Винтті насостар – өте тұтқыр сұйықтарды тасымалдауда қолданылады. Арынды насостар – жұмысшы сұйық деп аталатын сұйықтың кинетикалық энергиясын пайдалануға негізделген.
35. Газдарды сығу және тасымалдау. Поршенді компрессорлар. Вакуумды-насостар.
Газдар мен сұйықтықтардың еріксіз қозғалысы
Газдар мен сұйықтықтардың еріксіз қозғалысында (насос, компрессор көмегімен) құбыр мен каналдарда жылу берудің қарқындылығы ең алдымен қозғалыс режиміне тәуелді болады.
Компрессор– ауаны, газдарды, буды тиісті қысымға дейін сығатын машина. Бұл  гидравликалық машина сорғы қозғалтқыштан алған механикалык энергияны сығылған газдың потенциалдық энергиясына және жылуға түрлендіреді; ең көп тараған түрі — поршеньді Компрессор цилиндрлерінің орналасуына қарай тік, көлденең және V тәрізді компрессорлар болып келеді. Өндірісте қолданылып жүрген Компрессор өнімділігі 500 м3/мин. дейін, ал туындататын қысымы 5 Мпа-ға дейін. Қосарлы іс- әрекетті компрессорларда газ поршеньнің екі жағынан да сығылады. Қысымды 6-8 есе арттыру үшін көп сатылы поршеньді компрессорлар қолданылады. Оларда газ бірнеше цилиндрде сығылады. Компрессорлардың цилиндрлері мен сатылар аралығында газ біршама салқындап үлгереді, сондыктан компрессорларды жетектеуге энергия шығыны азаяды да, майлау майының тұтанып кетпеу қауіпсіздігі камтамасыз етіледі. Газдар химиялық белсенді болса, диафрагмалы компрессорлар (қараңыз [1]) колданылады, оларда поршень міндетін майлауды қажет етпейтін иілгіш диафрагма (мембрана) атқарады. Қысым 0,8 Мпа-ға дейін болса, құрылымы қарапайым, өлшемі шағын тілімшелі ротациялық (қараңыз [2]) компрессорлар, көп көлемде газ алу үшін орта тепкіш компрессорлар (немесе турбокомпроцессорлар) қолданылады. Осьтік компрессорлар жоғары өнімді әрі тиімді. Сонымен қатар мұндай компрессорлар көп сатылы болып келеді, өйткені бір сатыдағы қысымның артуы 1,2—1,3- тен аспайды. Осьтік компрессорлар ортатепкіш құрамалы компрессорлардың бірінші сатылысы ретінде де саналады.
Пневмомеханизмдердің жетегі, дірілдеткі, пневмокөтергіштер, сусымалы заттарды тасымалдаушы, шаңды сепараторлау сияқты т.б. технологиялық процестерде сығылған ауа жиі қолданылады. Оны алу үшін компрессорлар пайдаланылады. Компрессорлар құрылымын сәйкес төмендегіше жіктеледі:
- Сығылған ауаның қысымына сай:
төменгі қысымды - 10·105 Па-ға дейін;
орта қысымды - 10· 106 Па-ға дейін;
жоғары қысымды - 10·107 Па-ға дейін.
- Жұмыс істеу принципіне байланысты: көлемді (поршенді, ротационды) және қалақшалы (өстік, ортадан тепкіш) ағысты.
- Цилиндр өсінің орналасуына сәйкес: көлденең, тік, V-тәрізді.
- суыту әдісіне сай: ауамен, сумен және т.б.
- сатысының санына сәйкес: бір, екі және көп сатылы.
Термодинамикалық тұрғыдан қарағанда, компрессорларды жүретін процестердің бәрі бірдей. Сондықтан да көрнекілік үшін поршенді компрессорларды қарастырамыз.
5.7-суретте бір сатылы поршенді компрессорлардың сұлбасы көрсетілген.

5.7-сурет. Бір сатылы поршенді компрессорлардың сұлбасы.
Поршенді компрессорлардың жұмыс істеу тәртібі төмендегідей поршен солдан оңға жылжығанда цилиндрдегі  қысымы азаяды да қысымдардың айырмасы нәтижесінде сору (1) клапаны ашылады. Цилиндр ауаға (немесе газға) толады. Сору процесі сұлбада (5.7 сурет) 4-1 сызығымен көрсетілген. Поршен кері жүргенде сору клапыны жабылды да ауа (газ) 1-2 сызығы бойымен сығылады. Цилиндрдегі қысым  - болғанға дейін көбейеді. Қысымдардың айырмасы нәтижесінде айдаушы клапан (2) ашылады да ауа (газ) поршеннің күшімен торапқа (2-3 сызығы) жіберіледі. Одан соң айдаушы клапан жабылады да барлық процестер қайталанады.
5.7-суретте бейнеленген сұлбаны  -диаграммасымен шатастыруға болмайды. Өйткені,  -диаграммасы мөлшері тұрақты затқа салынады. Сұлбадағы 4-1 сору және 2-3 айдау сызықтары термодинамикалық процестерді бейнелемейді. Себебі жұмыстық дененің күй қалпы өзгермейді, тек мөлшері ғана өзгереді.
Вакуумный насос — устройство, служащее для удаления (откачки) газов или паров до определённого уровня давления (технического вакуума). Объёмные насосы осуществляют откачку за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. В основном они используются для получения предварительного разрежения (форвакуума). К ним относятся поршневые, жидкостно-кольцевые, ротационные (вращательные). Наибольшее распространение в вакуумной технике получили вращательные насосы.
К высоковакуумным механическим насосам относятся: пароструйные насосы (парортутные и паромасляные), турбомолекулярные насосы. Молекулярные насосы осуществляют откачку за счёт передачи молекулам газа количества движения от твёрдой, жидкой или парообразной быстродвижущейся поверхности. К ним относятся водоструйные, эжекторные, диффузионные молекулярные насосы с одинаковым направлением движения откачивающей поверхности и молекул газа и турбомолекулярные насосы с взаимно перпендикулярным движением твёрдых поверхностей и откачиваемого газа.
37. Фильтрлеу. Фильтрлеу теориясы. Фильтрлер конструкциясы. Ортадан тепкіш күш әсері өрісінде бөлу. Центрифугирлеу. Бөлу факторы.
Фильтрлеу. Фильтрлеу теңдігі.
Фильтрлеу деп суспензияның қатты фазаларын ұстайтын және сұйық өткiзетiн кеуектi қалқалардың қолдануы бар суспензияларының бөлiнуiнiң процессiн атайды. Бұл процесс фильтрлердің арқасында iске асады. Суспензияның бөлiнуi қатты немесе, басқа фаза қалдық болып табылғандағы сұйық фазаны алуы үшiн, сонымен бiрге қатты және сұйық фазаларды бiр уақытта алуы үшiн өткiзуге болады.
Фильтрлеу процесі тұрақты немесе айнымалы қысымның әр түрлiлiгiнде және тұрақты немесе  ауыспалы процестiң жылдамдығында бола алады.
Фильтрлеу, әдетте, келесi қысымның әр түрлiлiктерiнде  өткiзедi:
•         5-104 - 9-104 н/м2 (0,5 • 104 - 0,9 • 104 кг/м2) вакуум астында;
• қысылғанауанықысыммен(0, 3 104 кг/м2) 3 10 н/м-нан аспайтын;
•   поршеньнемесеортадантепкiшсораппенберуде (5 104 кг/м2 ) 50 104 н/м2ге дейiн;
• суспензияқабатыныңгидростатикалыққысыммен (0, 5 104 кг/м2) 5 104 н/м2-ге дейiн.
Суспензиялардың бөлiнуiнде майда бөлшектенген қатты фазаны аздап шоғырландырумен дер кезiнде сүзгi қалқаның қатты бөлшектерiн ену кедергi келтiретiн сүзгi қосалқы заттарды жиi қолданады. Бұл мақсат диатомит, перлит, таскендiр, целлюлозаны, белсендiрiлген көмiр, ағаш ұндарын  қолданады.
Қосалқы заттарды алдын ала фильтр қалқаларға  50 мм-нан аспайтын жуандықпенқабат түрдегi немесе суспензияларға толықсытады  келтiредi.
Ықшамдау сондықтан тұнбалық жiкте және сүзгi қалқада, сонымен бiрге фазаның аз Жидка қозғалыс жылдамдығы мезгiл тура пропорционал қысымның әр түрлiлiгiнiң әрбiр дәл осы кездеге фильтрлеуiн жылдамдығы мұндай жағдайда дер кезiнде фильтрлеу ламинарлық облыста тұнбалық және сүзгi қалқа қабаттай ағатынын санауға болады, бiрақ керi пропорционал сұық фазаның тұтқырлығы және ортақ гидравликалық кедергiге.
Фильтрлеу процесі кезіндегі уақыт ағымында тұнбалық қабаттың гидравликалық кедергiсінің және  қысымның әр түрлiлiгiнiң мәнi өзгередi, сондықтан фильтрлеудiң ауыспалы жылдамдығын дифференциалды формаларда бiлдiредi, (м/с):
W = dV/Fdτ (1)
Жоғарыдағы пайымдауға сәйкес фильтрлеудің негізгі дифференциалды теңдеуі мына түрде болады:
W = dV/Fdτ = ΔP / μ(Roc + Rфп), (2)
мұндағы V – фильтр көлемі, м3 ;F – фильтрлеу беті, м2; τ – фильтрлеу ұзақтығы, с; ΔР – қысымдар әртүрлігі, Н/м ;Δ– суспензияның сұйық фазасының тұтқырлығы, Н×с/м ;Rос– тұнба қабаты кедергісі, м-1; Rфп– фильтр қалқаның кедергiсi, м-1.
Rфпкөлемін фильтрлеу процесінде шамамен тұрақты деп санауға болады. Rоскөлем тұнба қабатының қалыңдығы өсуімен фильтрлеу басында нөлден процесс соңында максимальды мәнге дейін өзгереді.
(2) теңдеуін интегралдау үшін тұнба қабаты кедергісі мен алынған фильтрат көлемі арасында тәуелділік орнату керек.
Тұнба және фильтрат көлемдерінің пропорциональдығын назарға ала отырып, тұнба көлемінің фильтрат көлеміне қатынасын хосарқылы белгілейміз. Сонда тұнба көлемі хосV тең болады.
Сонымен қоса, тұнба көлемі hос Fмәнімен белгілене алады, мұндағы hос– тұнба қабатының биіктігі, олай болса
xocV = hocF, (3)
 
Осыдан фильтрлеу қалқанындағы тұнба қабатының қалыңдығы
hoc = xoc× V/F, (4)
Тұнба қабаты кедергісін келесі теңдікпен көрсетуге болады
Roe = rocxoc×V/F (5)
Мұндағы rос -тұнбалық қабаттай меншiктi көлемдi кедергiсі, м-2.
(4) теңдігіне сәйкес, сұйық фазаның ағымына тұнбаның қалыңдығы 1 м. қабатына көрсететін, rоскөлемі кедергіні сипаттайды. (4) теңдігіндегі Rосмәнін (2) теңдігіне қоя отырып келесі теңдікті аламыз
dV /Fdτ = ΔP  /  μ (rocxoc×V/F + Rфп)
Фильтрлеуде ΔP = const тұрақты қысымда және тұрақты температурада (5) теңдігіне кіретін, V и Δ көлемнен басқа барлық көлем тұрақты болып табылады.
∫μ(rocxoc×V/F + Rфп) dV=∫ΔPFdτ. (6)
Соңғы теңдіктің екі жағын да μrocxoc×V/2Fбөле отырып, алатынымыз
V2 + 2 × (RфпF / rocxoc)×V = 2 (APF / irocxoc )τ.  (7)
(7) теңдігі фильтрлеу ұзақтығы фильтрдің көлеміне тікелей тәуелділігін көрсетеді. Оның 9 қатынасын шеше отырып, фильтр көлемінің фильтрлеу ұзақтығына тәуелділігін аламыз. ΔР = const болғанда rocxocкөлемі тұрақты болғандықтан, бұл теңдік сығылмайтын және сығылатын тұнбалықтарға қолданылады.
Центрифугалау деп сұйық біртекті емес жүйелерді центрден тепкіш күш көмегімен тығыздық бойынша әр түрлі фракцияларға ажырату процесін айтады.
Сұйықтықтың центрифугада айналуы кезінде кіші меншікті салмақтағы бөлшектер айналу өсіне жақын орналасады. Мысалы, центрифугалау тұнбадан сұйықтықты алу үшін және т.б. қолданылады.
Центрифугалар лабораторияларда, азық-түлік, химия, мұнай өңдеу өндірісінде қолданылады.
       Центрифуга - орталықтан тепкiш күштi қолдану арқылы қатты заттардан сұйықтардың және сусымалы денелер немесе әр түрлi меншiктi салмақтағы сұйықтарының бөлiнуне арналған құрылым(машина немесе құрал). Бөлшектер центрифугада айналғанда ең үлкен салмақтағысы переферияда, ал аз салмақтылары айналу осіне жақын орналасады.
Центрифугалар лабораториялық практикада, дәнді тазарту үшін, сүттен майды бөлу үшін ауыл шаруашылығында, руданы байыту үшін өндірісте, мата өндірісінде, киімнің суын сығу үшін кір жуу орындарында және т.б. қолданылады. Айналымы шамамен 60 000 айн./мин тең газды центрифугалар, уранның гексафторитіндеUF6орнласасқан, уран изотоптарын бөлу үшін қолданылады.
38. Жылу алмасу үрдістері. Жылулық үрдістері. Температуралық өріс. Температуралы градиент.
Бөліп тұратын қабырға арқылы екі орта аралығындағы жылу алмасу жылу өту деп аталады. Жылу өту – екі орта мен дене қатысатын жылу алмасудың күрделі түрі. Жылу өтуде жылу алмасудың барлық түрлері (жылу өткізгіштік, конвекция, сәулелену) бірлесіп, бір мезгілде қатысады.
Көбінесе есептеулерде жылу алмасудың бір түрі негізгі, ал басқа түрі қосалқы болады. Мысалы, егер конвективті жылу алмасу түрі сәулеленуге қарағанда басымырақ болса, ол негізгі болып саналады да, жалпы жылу алмасуды есептеу үшін келесі тәуелділікті қолданады:
q0=αk+αctб-tорт=α0tб-tорт (1)
мұндағы αk-конвективті жылу беру коеф; αc- сәулеленумен жылу беру коеф, α0-жылу беру жалпы коеф, tб-қабырға бетінің темп., tорт-орта темп.
Стационар жағдайда жылу өту арқылы берілетін жылу мөлшері жылу өтудің негізгі теңдеуімен анықталады:
Q=KF∆t (2)
мұндағы К – жылу өту коэффициенті, өлшем бірлігі негізгі теңдеуден анықталады: K=QF∆t=Джм2К=Втм2К (3)
Жылу өту коэффициенті жылу өту процесінің сандық сипаттамасы, ол температуралар айырымы бір градус болатын бір тасымалдағыштан екінші тасымалдағышқа бірлік бет арқылы бірлік уақытта берілетін жылу мөлшерін көрсетеді.
Жылу өту коэффициенті өзара жылу өткізгіштік және жылу беру коэффициенттерімен байланысты.
Жазық қабырға арқылы жылу өту
Стационарлы режим жағдайында бір өлшемді температуралық өрістегі жылу ағынын қарастырайық (1-сурет).
-552452032000
1-сурет. Жазық қабырға арқылы жылу өту
Ыстық жылу тасымалдағыштан берілетін барлық жылу қабырға арқылы өтіп, суық жылу тасымалдағышқа беріледі, яғни көрсетілген жылу мөлшерлері өзара тең. Осы жағдайда жылу ағыны үшін үш теңдеулер жүйесін жазуға болады:
q=α1tk1-tб1 q=λδtб1-tб2 (3)
q=α2tб2-tк2мұндағы q=Q/Fτ 
Теңдеулер жүйесінен жеке температуралық тегеурін анықталады: tk1-tб1=q1α1 tб1-tб2= qδλ (4)
tб2-tк2=q1α2Алынған (4)-ші теңдеудің сол және оң жақтарын қоссақ, толық температуралық тегеурінді өрнектейтін теңдеу аламыз:
tk1-tк1=q1α1+δλ+1α2 (5)
бұдан меншікті жылу ағынының мәні анықталады:
q=tk1-tк11α1+δλ+1α2 Вт/м2 (6)
(6)-шы теңдеуге сәйкес жылу ағыны – екі жылу тасымалдағыш аралығындағы температуралар айырымына тура, ал термиялық кедергілер қосындысына кері пропорционал.
δ/λ – қабырғаның термиялық кедергісі, 1/α1, 1/α2 – ыстық жылу тасымалдағыштан суық жылу тасымалдағышқа жылу берудің термиялық кедергілері.
(6)-шs теңдеудегі кедергілерді K арқылы белгілейміз:
К=11α1+δλ+1α2 Вт/м2*К (7)
бұдан (6)-шы теңдеу жазылады: q=tk1-tк1 Вт/м2 (8)
К шамасы жылу өту коэффициенті деп аталады. Бұл коэффициент жылу өткізгіштік коэффициенті мен жылу беру коэффициенті арқылы жылу алмасу түрлері арасындағы байланысты орнатады.
Жылу өту коэффициентіне кері шама жылу өтудің толық термиялық кедергісі деп аталады:
1К=1α1+δλ+1α2 (9)
Температуралары ыстық және суық сұйықтықтар цилиндрлі қабырға арқылы бөлініп тұрсын. Стационар режим жағдайында ыстық сұйықтықтан берілетін және суық сұйықтықта таралатын жылу мөлшері бірдей. Осы жағдайда жылу мөлшері өрнектеледі: ql=α1πd1tk1-tб1, ql=2λπlnd2d1(tб1-tб2), q=α2πd2(tб2-tk2) (1)
Алынған теңдеуден температуралар айырымын анықтаймыз: tk1-tб1=qlα1πd1, (tб1-tб2)=qllnd2d12λπ, tб2-tk2=qlα2πd2 (2)
(2)-ші теңдеуді өзара жинақтап, толық температуралық тегеурінді анықтайтын теңдеуді аламыз: (tk1-tk2)= qlπ1α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 (3)
Бұдан жылу ағыны тең: ql=π(tk1-tk2)1α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 (4)
Келесі белгілеуді енгізсек, (4)-ші теңдеу жазылады:
 Kl=11α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 Вт/м2∙К(5)
ql=Klπ(tk1-tk2) Вт/м (6)
Kl – құбырдың бірлік ұзындығына келетін жылу өту коэффициенті.
Цилиндрлі қабырға арқылы жылу өту:
Температуралары ыстық және суық сұйықтықтар цилиндрлі қабырға арқылы бөлініп тұрсын. Стационар режим жағдайында ыстық сұйықтықтан берілетін және суық сұйықтықта таралатын жылу мөлшері бірдей. Осы жағдайда жылу мөлшері өрнектеледі: ql=α1πd1tk1-tб1, ql=2λπlnd2d1(tб1-tб2), q=α2πd2(tб2-tk2) (1)
Алынған теңдеуден температуралар айырымын анықтаймыз: tk1-tб1=qlα1πd1, (tб1-tб2)=qllnd2d12λπ, tб2-tk2=qlα2πd2 (2)
(2)-ші теңдеуді өзара жинақтап, толық температуралық тегеурінді анықтайтын теңдеуді аламыз: (tk1-tk2)= qlπ1α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 (3)
Бұдан жылу ағыны тең: ql=π(tk1-tk2)1α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 (4)
Келесі белгілеуді енгізсек, (4)-ші теңдеу жазылады:
 Kl=11α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 Вт/м2∙К(5)
ql=Klπ(tk1-tk2) Вт/м (6)
Kl – құбырдың бірлік ұзындығына келетін жылу өту коэффициенті.
39. Жылу өткізгіштіктің негізгі заңы. Жылу өткізгіштіктің дифференциалды теңдеуі. Стационарлы режимдегі жазық қабырғаның жылу өткізгіштігі. Цилиндрлі қабырғаның жылу өткізгіштігі. Конвективті масса алмасу. Жылу беру теңдеуі. Жылулық ұқсастықтың критериялары.
Жылу өткізгіштіктің негізгі заңы. Жылу өткізгіштік арқылы жылудың тасымалдануына дененің әр түрлі нүктелеріндегі температура айырымының болуы жатады. Жылу ағынына перпендикуляр бірлік аудан арқылы dτ уақытта тасымалданатын жылу мөлшері температуралық градиентке, бет ауданына, уақытқа тура пропорционал. Бұл заң жылу өткізгіштіктің негізгі заңы, Фурье заңы деп аталады. Жылу өткізгіштіктің негізгі заңы өрнектеледі:
dQ=-λdFdτ∂t∂n ;(Дж) (1)
Минус таңбасы жылу ағыны бағытында температура мәнінің төмендейтінін көрсетеді. Температура градиентінің мәні теріс болады. (1)-ші теңдеудегі пропорционалдық коэффициент жылу өткізгіштік коэффициенті деп аталады. Ол заттың жылу өткізгіштік қабілеттілігін сипаттайды.
Қалыпты температура мен қысымда ең жоғарғы жылу өткізгіштерге металдар, ал ең төменгі жылу өткізгіштерге газдар жатады.
Жазық және цилиндрлі қабырғалардың жылу өткізгіштігі.
Жылу өткізгіштік коэффициенті тұрақты және λ-ға тең қалыңдығы δ біртекті қабырғаны қарастырайық (1-сурет). Температураның мәні тек қана х осі бойынша өзгереді.
1-сурет. Жазық қабырғаның жылу өткізгіштігін анықтайтын теңдеуге арналған.
2-сурет. Бір қабатты цилиндрлі қабырғаның жылу өткізгіштігін анықтайтын теңдеуге арналған.

Фурье заңына сәйкес τ уақыт ішінде қабырғаның F беті бойынша жылу өткізгіштік арқылы тасымалданатын жылу мөлшері өрнектеледі:
Q=-λFdtdx (1)
Бұдан айнымалы мәндерді бөлеміз:
dt=-QλFdx (2)
Q=const жағдайында (2)-ші теңдеуді интегралдасақ:
t=-QλFx+C (3)
Интегралдау тұрақтысы C шекаралық жағдайлардан анықталады: x=0 жағдайында t=tK1=C; x=δ жағдайында t=tK2=-QλFδ+tK1, бұдан Q=λδFtK1-tK2, Вт (4)
Алынған (4)-ші теңдеу есептеулер жүргізу үшін мынадай түрде де қолданылады:
Q=λδFtK1-tK2τ, Дж(ккал) (5)
Жазық қабырға бойымен жылу өткізгіштік арқылы берілетін жылу мөлшері қабырғаның жылу өткізгіштік коэффициентіне, оның бетіне, уақытқа және қабырға сырты температураларының айырымына тура пропорционал да, қабырғаның қалыңдығына кері пропорционал болады.
Көп қабатты жазық қабырға арқылы орныққан жылу ағынының жылу өткізгіштігін есептейтін формула негізінде жазылады. Жалпы түрде теңдеу өрнектеледі:
Q=tK1-tK2Fδ1λ1+δ2λ2+…+δnλn, Вт(6) мұндағы δ1,δ2,…δn- бірінші, екінші,...n-ші қабаттардың қалыңдығы; λ1,λ2,…λn- бірінші, екінші,...n-ші қабаттардың жылу өткізгіштік коэффициенттері; tK1,tK2- қабырғаның сыртқы беттерінің температуралары.
Цилиндрлі қабырғаның жылу өткізгіштігі:
Ұзындығы, ішкі, сыртқы диаметрлері белгілі біртекті цилиндрлі қабырғаны қарастырайық (2-сурет). Жылу өткізгіштік коэффициенті тұрақты болсын. Цилиндрдің ішкі және сыртқы температуралары тұрақты және (tK1>tK2) болсын. Температура тарамдалған бағытта ғана өзгереді.
Осындай цилиндрлі қабырғадан қалыңдығы dr, радиусы r сақиналы қабатты бөліп қарастырайық. Фурье заңына сәйкес мұндай қабат арқылы өтетін жылу мөлшері тең: Q=-λFdtdr=-λ2πrldtdr (7)
Айнымалыларды бөлеміз: dt=-Q2λπrl∙drr (8)
Алынған теңдеуді интегралдасақ:
t1t2dt=- r1r2Q2λπrl∙drr (9)
немесе t1-t2=Q2λπrl∙lnr2r1 (10)
бұдан Q=lt1-t212λπllnd2d1Вт (11)
Алынған (11)-ші теңдеу орныққан жылу ағыны үшін біртекті цилиндрлі қабырғаның жылу өткізгіштігін сипаттайды. Осы теңдеуге сәйкес көп қабатты цилиндрлі қабырға арқылы орныққан жылу ағынының жылу өткізгіштігі сипатталады:
Q=2πlt1-t21λlnd2d1+1λ2lnd3d2+1λ3lnd4d3+… мұндағы d1,d2,d3,d4… және т.б. – әрбір цилиндрлі қабаттардың ішкі және сыртқы диаметрлері.
Конвективті жылу беру.
Қатты дене беті мен газ немесе сұйық орта аралығындағы жылу алмасу, жылу беру немесе конвективті жылу алмасу деп аталады. Конвективті жылу алмасуда қатты дене бетінен сұйықтық орталықтарына немесе сұйықтықтан қатты дене бетіне жылудың берілуі жылу өткізгіштік және конвекция арқылы жүреді.
Конвективті жылу алмасудың қарқындылығы шекаралас ламинарлы қабаттың болуымен және оның қалыңдығымен анықталады. Осы қабат арқылы жылу тек жылу өткізгіштік арқылы беріледі.
Шекаралас ламинарлы қабаттың қалыңдығы сұйықтықтың қозғалыс режиміне тәуелді болады. Ол сұйықтықтың тұтқырлығы азайып, жылдамдығы артқан сайын кемиді. Сондықтан жылуды беру қарқындылығы ағын жылдамдығына тура, ал ортаның тұтқырлығына кері пропорционал байланыста болады.
Конвективті жылу алмасу Ньютон заңына негізделеді. Бұл заңға сәйкес жылу алмасатын беттен қоршаған ортаға немесе керісінше қоршаған ортадан жылу алмасатын бетке берілетін жылу мөлшері жылу алмасатын беттің ауданына, бет пен орта аралығындағы темпер.лар айырымына ж/е уақытқа тура пропорционал:
dQ=αdFtб-tортdτ, дж (1)
Теңдеудегі (1) пропорционалдық коэффициент α жылу беру коэффиценті деп аталады. Жылу беру коэффициенті дене беті мен орта аралығындағы жылу алмасудың қарқындылығын сипаттайды. Жылу беру коэффиценті дегеніміз орта мен қатты бет аралығындағы температуралар айырымы 1 градус болған жағдайда бірлік уақыт ішінде бірлік беттің беретін жылу мөлшері.
Жылулық ұқсастық сандары.
Жылу беру бір мезгілде жылу өткізгіштікпен және конвекциямен жүретін процестің математикалық сипатталынуы Фурье-Кирхгоф дифференциалды теңдеуімен өрнектеледі:
dtdτ+ωxdtdx+ωydtdy+ωzdtdz=ad2tdx2+d2tdy2+d2tdz2 (3)
Қатты дене мен қозғалыстағы орта аралығындағы жылу алмасу жағдайлары мына теңдеумен өрнектеледі:
-λ∂t∂x=αtб-tорт (4)
Дифференциалды теңдеулердің (1.3, 1.4) дәл шешімін сирек жағдайларда ғана табуға болады. Сондықтан берілген теңдеулерден ұқсастық теориясы әдісімен ұқсастық сандары шығарылады да, конвективті жылу алмасу ұқсастық сандары арасындағы тәуелділік түрінде жалпылама теңдеумен өрнектеледі: Nu=(Re, Pr, Gr) (5)
мұндағы Нуссельт ұқсастық саны: Nu=αlλРейнольдс ұқсастық саны: Re=wdρμПрандтль ұқсастық саны: Pr=μcλГрасгоф ұқсастық саны: Gr=gl3ρ2β∆tμ2Жоғарыда келтірілген өрнектердегі: λ-жылу өткізгіштік коеф, Вт/м*К. β-көлемдік ұлғаю коеф, К-1. µ-тұтқырлықтың динамикалық коеф, Н*с/м2. α-жылу беру коеф, вт/м2*К. с-ағынның жылу сиымдылығы, Дж/кг*К. Δt-бет аралығындағы темп айырымы, К. l-геоиетриялық өлшем, м. w-ағын жылд, м/с.
Жалпылама теңдеудегі (5) функцияның түрі тәжірибе жүзінде анықталады. Мысалы, ұзындығы l, диаметрі d құбыр арқылы ағын қозғалысында (5)-ші теңдеу өрнектеледі
Nu=cRemPrnldk (6)
мұндағы c,m,n,k-тәжірибе жүзінде анықталатын шамалар.
Сұйықтықтың өз еркімен қозғалысында және табиғи конвекция жағдайында (5)-ші теңдеу былай өрнектеледі:
Nu=cСrmPrnldk (7)
40 Қайнау және конденсация кезіндегі жылу берілу. Сәулелі жылуалмасу. Стационарлы режим кезіндегі жылу беру. Жазық және цилиндрлі қабырға арқылы жылу беру. Орташа температуралы тегеурін. Жылу тасымалдағыштардың орташа температурасын анықтау. Жылу изоляциясы.
Стационар жағдайда жылу өту арқылы берілетін жылу мөлшері жылу өтудің негізгі теңдеуімен анықталады:
Q=KF∆t (2) мұндағы К – жылу өту коэффициенті, өлшем бірлігі негізгі теңдеуден анықталады: K=QF∆t=Джм2К=Втм2К (3)
Жазық қабырға арқылы жылу өту
209552032000Стационарлы режим жағдайында бір өлшемді температуралық өрістегі жылу ағынын қарастырайық (1-сурет).
1-сурет. Жазық қабырға арқылы жылу өту
Ыстық жылу тасымалдағыштан берілетін барлық жылу қабырға арқылы өтіп, суық жылу тасымалдағышқа беріледі, яғни көрсетілген жылу мөлшерлері өзара тең. Осы жағдайда жылу ағыны үшін үш теңдеулер жүйесін жазуға болады: q=α1tk1-tб1q=λδtб1-tб2 (3) q=α2tб2-tк2мұндағы q=Q/Fτ 
Теңдеулер жүйесінен жеке температуралық тегеурін анықталады: tk1-tб1=q1α1 tб1-tб2= qδλ (4)
tб2-tк2=q1α2Алынған (4)-ші теңдеудің сол және оң жақтарын қоссақ, толық температуралық тегеурінді өрнектейтін теңдеу аламыз:
tk1-tк1=q1α1+δλ+1α2 (5)
бұдан меншікті жылу ағынының мәні анықталады:
q=tk1-tк11α1+δλ+1α2 Вт/м2 (6)
(6)-шы теңдеуге сәйкес жылу ағыны – екі жылу тасымалдағыш аралығындағы температуралар айырымына тура, ал термиялық кедергілер қосындысына кері пропорционал.
δ/λ – қабырғаның термиялық кедергісі, 1/α1, 1/α2 – ыстық жылу тасымалдағыштан суық жылу тасымалдағышқа жылу берудің термиялық кедергілері.
(6)-шs теңдеудегі кедергілерді K арқылы белгілейміз:
К=11α1+δλ+1α2 Вт/м2*К (7)
бұдан (6)-шы теңдеу жазылады: q=tk1-tк1 Вт/м2 (8)
К шамасы жылу өту коэффициенті деп аталады.
Жылу өту коэффициентіне кері шама жылу өтудің толық термиялық кедергісі деп аталады:
1К=1α1+δλ+1α2 (9)
Цилиндрлі қабырға арқылы жылу өту. Температуралары ыстық және суық сұйықтықтар цилиндрлі қабырға арқылы бөлініп тұрсын. Стационар режим жағдайында ыстық сұйықтықтан берілетін және суық сұйықтықта таралатын жылу мөлшері бірдей. Осы жағдайда жылу мөлшері өрнектеледі: ql=α1πd1tk1-tб1, ql=2λπlnd2d1(tб1-tб2), q=α2πd2(tб2-tk2) (1)
Алынған теңдеуден температуралар айырымын анықтаймыз: tk1-tб1=qlα1πd1, (tб1-tб2)=qllnd2d12λπ, tб2-tk2=qlα2πd2 (2)
(2)-ші теңдеуді өзара жинақтап, толық температуралық тегеурінді анықтайтын теңдеуді аламыз: (tk1-tk2)= qlπ1α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 (3)
Бұдан жылу ағыны тең: ql=π(tk1-tk2)1α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 (4)
Келесі белгілеуді енгізсек, (4)-ші теңдеу жазылады:
 Kl=11α1d1+12λlnd2d1+1α2d2 Вт/м2∙К(5)
ql=Klπ(tk1-tk2) Вт/м (6)
Kl – құбырдың бірлік ұзындығына келетін жылу өту коэффициенті.
Жылулық изоляция: Жылу беруді төмендету үшін термиялық кедергілерді жоғарлату қажет. Көптеген жағдайларда мұны қабырғаға жылулық изоляция қабатын жасау арқылы жүргізеді. Жылулық изоляция дегеніміз қоршаған ортаға жылудың шығынын азайтатын қосымша кез-келген жабу түрі. Изоляцияны таңдау мен есептеу экономикалық тұрғыдан тиімді, технология мен санитария талаптарына сай жүргізіледі.
Изоляция ретінде 50-100 0С температурада жылу өткізгіштік коэффициенті 0,2 ккал/м·сағ·К мәнінен кіші материалдар қолданылады. Мұндай материалдарға: асбест, слюда, ағаш, шымтезек, шыны мақтасы, ағаш үгінділері жатады. Алайда, толық изоляция жағдайын материалдың жылу өткізгіштік коэффициенті емес, практика үшін маңызы зор жалпы қондырғының жылу өткізгіштік коэффициенті айқындайды. Изоляцияның сыртқы бетіндегі мен оның астыңғы бөлігіндегі температура-ларды және жылу өткізгіштік коэффициенттерін біле отырып, изоляцияға қажетті қалыңдықты δиз анықтайды. Изоляцияланған құбырлар үшін жылу шығыны изоляция қалыңдығы артқан сайын пропорционал кемімейді. Себебі құбыр қалыңдығы артқан сайын изоляция қабатының термиялық кедергісі артып,
Rиз=12λизlnd2d1 (1) қоршаған ортаға жылу берудің термиялық кедергісі кемиді: Rα=1α2d2 (2)
Сондықтан изоляция қабатының қалыңдығын арттырмау үшін, жылу өткізгіштік коэффициенті тым аз материалдарды қолданады. Себебі изоляция қабатының қалыңдығын арттырған сайын қоршаған ортаға жылу шығыны керісінше кемімей, арта түседі.
Изоляция қалыңдығының белгілі бір мәнінде жылу шығынының максимал мәні байқалады. Осы кездегі құбыр диаметрі (изоляция қалыңдығы) изоляцияның ауыспалы диаметрі деп аталады. Оның мәнін ұзындығы 1 метр цилиндрлі қабырғаның жылу өткізгіштік коэффициентін анықтайтын формуладан есептеуге болады:
d2ay=2λα2 мұнд.- λ-изоляцияның жылу өтткізгіштігі, d2ay-жылудың шығыны максимал болатын изоляцияның ауыспалы диаметрі, мм; α2-беттен сыртқы ортаға берілетін жылу беру коэф.
41.Қыздыру үрдістері. Өткір және қатаң бумен қыздыру. Түтінді газдармен, аралық жылу алмастырғыштармен және электр тогымен қыздыру.
Су буы 150-170 0С температураға дейін қыздыруда қолданылатын кең тараған ыстық жылу тасымалдағышқа жатады. Қыздыру үшін қолданылатын су буының қаныққан қысымы 10 ат аспайды. Су буын қыздыру агенті ретінде қолданудағы ерекшеліктері:
1. Қыздыру процесінде су буы конденсирленіп, көп мөлшерде жылу бөледі. 1-10 ат қысымда 1 кг су буы конденсирленіп, 539-481 ккал жылу бөледі.
2. Конденсирленген бу арқылы қыздырылатын қабырғаға берілетін жылудың жылу беру коэффициентінің мәні жоғары болады (5000-10000 ккал/м2·сағ·К).
3. Қыздыру біркелкі таралады. Себебі бу конденсациясы тұрақты температурада жүреді.
Күшті бумен қыздырғанда бу сұйықтықта конденсирленіп, конденсация жы-луын қыздыратын сұйықтыққа береді және конденсат сұйықтықпен араласады.
Сұйықтыққа жіберілген бу конденсирленіп, сұйықтық аппараттағы қысым мәніне тең қысымдағы қаныққан бу температурасына дейін қыздырылады.
Тымық бумен қыздыру әдісінде қыздыратын сұйықтыққа жылу оларды бөліп тұратын қабырға арқылы беріледі. Бұл жағдайда бу конденсирленіп, қыздыру аппаратынан конденсат түрінде бөлініп алынады. Конденсат температурасы қыздыратын қаныққан бу температурасына тең болады.
Үздіксіз қыздыру кезінде тымық будың жұмсалу мөлшерін жылу балансы теңдеуінен анықтайды:
D=Gct2-t1+QшIбу+Ik (1), мұндағы G-қыздырылатын орта мөлшері;с- қыздырылатын ортаның орташа жылу сыйымдылығы; t2,t1- қыздырылатын ортаның бастапқы және соңғы температуралары; Iбу,Ik- қыздыратын бу мен конденсат энтальпиялары; Qш- қоршаған ортаға кететін жылудың шығыны.
Күшті бумен қыздыруға кететін жылу мөлшері анықталады: D=Gct2-t1+QшIбу+скt2 (2), мұндағы ск- конденсаттың жылу сыйымдылығы.
Түтінді газдармен, аралық жылу тасымалдағыштармен, электр тоғымен қыздыру процестерінің айырмашылығы мен ұқсастықтары.
Түтінді газдармен қыздыру. Түтінді газдармен 1000 0С және одан да жоғары температураға дейін қыздыруға болады. Алайда түтінді газдармен қыздыру әдісінің біршама кемшіліктері бар:
Қыздыратын аппарат қабырғаларына берілетін жылу беру коэффициентінің төмендігі (15-30 ккал/ м2·сағ·К).
Газдардың көлемдік меншікті жылу сыйымдылығының аздығы. Бұл жағдай газдардың жұмсалу мөлшерін арттырады.
Жылу беру нәтижесінде газдар салқындап, қыздыру біртексіз жүреді.
Түтінді газдардың өте жоғары температурасы салдарынан және оны реттеудің мүмкіндігі болмауынан қыздыру өнімдерінің күйіп кету жағдайларының болуы.
Жылу беруде түтінді газдармен тікелей түйісудің нәтижесінде өнімдердің ластануы.
Жылудың біршама бөлігінің ілеспе газдармен атмосфераға кетуі салдарынан, газдар жылуын пайдалану коэффициентінің төмен болуы.
Ұшқыш және от алғыш заттарды түтінді газдармен қыздырудың қауіптілігі.
Түтінді газдар қатты, сұйық, газ тәріздес отындарды әр түрлі пештерде жағу нәтижесінде түзіледі. Түтінді газдар аралық жылу тасымалдағыштарды қыздыруға (қатты қызған суды, жоғары температурада қайнайтын органикалық жылу тасымалдағыштарды, бейорганикалық тұздар қоспасын), сонымен бірге түтікті пештерде тікелей түтінді газдармен қыздыруда қолданылады.
Аралық жылу тасымалдағыштармен қыздыру. Жоғары температурада өтетін көптеген химиялық процестерде аппараттарды біртекті қыздыру қажет. Мұндайда түтінді газдарды қолдану жоғарыда аталған кемшіліктеріне байланысты мүмкін емес. Сонымен бірге кей жағдайда түтінді газдарды қолдану қауіпсіздік ережелеріне сай келмейді. Сондықтан аралық жылу тасымалдағыштарды қолданады. Аралық жылу тасымалдағыштар (жүйеде айналып жүретін әр түрлі сұйықтықтар немесе булар) түтінді газдардан немесе электр тоғынан жылуды қабылдап алып, оны аппарат қабырғаларына береді.
Аралық жылу тасымалдағыштар ретінде минералды майлар, өте қызған су, органикалық жылу тасымалдағыштар, балқытылған тұздар, сынап қолданылады. 300-350 0С температураға дейін қыздыруда өте қызған суды (қысымы 225 ат) қолданады.  
Маймен қыздыруды басқа қыздыру әдістерін қолдану мүмкін емес жағдайда ғана қолданады. Себебі жылу тасымалдағыш ретінде майларды қолданудың бір-шама кемшіліктері бар. Майлармен қыздыруда температураны реттеу қолайсыз, арнайы қолданылатын майлардың от алу температурасы 300-310 0С аспайды, сондықтан майларды қолданып қыздыруды 250 0С температураға дейін ғана жүргізеді.
Өте қызған суды қолданып қыздыру жылу тасымалдағыштың жоғары қысымында жүргізіледі. Сондықтан көптеген жағдайларда қаныққан бу қысымы төмен жоғары температурада қайнайтын термотұрақты жылу тасымалдағыш-тарды қолданады. Мұндай жылу тасымалдағыш ретінде практикалық маңызы зор дифенильді қоспа деп аталатын дифенил эфирінің эвтектикалық қоспасы қолданылады. Оның балқу температурасы 12,3 0С, ал қайнау температурасы 258 0С. Дифенильді қоспа 400 0С және одан да жоғары температурада айрылады. Осы қоспа буын 260÷380 0С температураға дейін қыздыруда қолданады. Будың абсолютті қысымы 8÷10 ат дейін жетеді. 300÷350 0С температурада дифенильді қоспаның булану жылуы суға қарағанда 4-5 есе кіші болады.
Дифенильді қоспа буының конденсирленуі нәтижесінде бөлінетін жылу беру коэффициентінің орташа мәні 1500 ккал/м2·сағ·К құрайды. Бұл қоспа буымен температураларының айырымы азғантай, біршама үлкен беттерді біркелкі қыздыруға болады.
Электр тоғымен қыздыру. Электр тоғымен қыздыру электр пештерінде жүргізіледі. Электр энергиясын жылу энергиясына айналдыру әдісіне қарай электр пештері доғалық, индукциялық және кедергі пештері болып жіктеледі. Сонымен бірге жоғары жиілікті ток күшімен қыздыруды қолданады. Электр кедергі пештерін қолданып, 1000-1100 0С температураға дейін қыздыруға болады. Қыздыру элементі ретінде нихром (никель, хром, темір құймасы) сымын қолданады. Металл сымы арқылы электр тоғын жібергенде электр энергиясы жылу энергиясына айналады. Бұл жағдайда бөлінетін жылу мөлшері тең:
Q=860Wτ ккал (1)
мұндағы 860 – 1 кВт·сағ электр қуатына эквивалентті ккал есептегендегі жылу мөлшері, W-тоқ күшінің кернеулікке көбейтіндісіне тең қыздырғыш қуат кВт.
 Қажетті қыздыру қуатын анықтайды: W=Q860τη (2)
Мұндағы η-қыздырғыштың пайдалы әсер коеф., 0,95-ке тең
Доғалы пештерді қолданып 2000 0С және одан да жоғары температураға дейін қыздыруға болады.
42. Буландыру. Температуралы депрессияларды анықтау. Буландыру әдістері. Буландырғыш аппараттар.
Буландыру процесін сырттан жылу беру арқылы жүргізеді. Жылуды көбінесе қыздыру беті арқылы береді. Сирек жағдайда жылу тасымалдағыштың ерітіндімен тікелей түйісуі жағдайында жүргізеді. Жылу тасымалдағыштар ретінде су буын, жоғары температурада қайнайтын сұйықтықтар мен олардың буларын, түтінді газдарды қолданады. Буландыруды атмосфералық қысымда немесе одан жоғары не төмен қысымда жүргізеді. Вакуум жағдайында буландыру қымбатқа түседі, алайда бұл әдістің атмосфералық қысымда буландырудан артықшылықтары көп:
1. Жоғары температура әсеріне сезімтал ерітінділерді буландыруда ерітіндінің қайнау температурасын төмендетуді қамтамасыз етеді.
2. Атмосфералық қысымда процесті жүргізу мүмкін емес болған жағдайда, жоғары температурада қайнайтын ерітінділердің қайнау температурасын төмендетуге ықпал етеді.
3. Қыздыратын агент температурасы мен ерітіндінің қайнау температурасы аралығындағы айырманы жоғарылатуға мүмкіндік береді, яғни қыздыру бетін азайтады.
Жоғары қысымда буландыруда түзілетін екіншілей буды түрлі қыздыру процестеріне қыздырғыш агент ретінде немесе басқа да технологиялық мақсаттарға қолдануға болады.
Сыртқы қысымның бірдей мәнінде ерітіндінің қайнау температурасы мен таза еріткіштің қайнау температураларының айырымы температуралық депрессия д.а.: ∆tД=t-tт.ер(1)
Тік орналасқан құбырдағы сұйықтық бағанасының гидростатикалық қысымы әсерінен қайнау температурасының жоғарылауы гидростатикалық депрессия ∆tг.ддеп аталады.
Ерітіндінің булануынан түзілетін екіншілей будың қозғалысында туындайтын гидравликалық шығын әсерінен аппаратта қысым артуынан температураның жоғарылауы гидравликалық депрессия ∆tгр.ддеп аталады
Сонымен депрессия температуралық тереуріннің шығынын тудырады, сондықтан оны температуралық шығын деп атайды. Толық депрессия температуралық, гидростатикалық және гидравликалық депрессиялардың қосындысынан құралады : ∆tт=∆tД+∆tг.д++∆tгр.д (2)
Екіншілей қаныққан бу температурасына тәуелді ерітіндінің қайнау темпера-турасы анықталады:
t=tе.к.бу+∆tт (3)
Буландыру аппараттары
 Буландыру аппараттары тік немесе көлденең орналасқан, сыртқы бетімен қыздыруға арналған қаптамасы немесе ирек түтікті жылу алмастырғыштары бар қазандардан тұрады. Химия өнеркәсібінде тік орналасқан, ерітіндінің қозғалысы табиғи немесе еріксіз жүретін және қабыршақты ағысты буландыру аппараттары кеңінен қолданылады.
Буландырылатын ерітіндінің жоғарғы бөлігіндегі бу кеңістігінің көлемі ерітінді мен екіншілей будың өзара толық бөлінуін қамтамасыз ете алатындай көлем алып жатуы қажет. Олай болмаған жағдайда ерітіндінің шашырандысы бумен ілесіп кетіп, нәтижесінде ерітіндінің шығыны болады.
Екіншілей будың жылдамдығын төмендетіп, яғни аппараттың диаметрін үлкейтіп, бу кеңістігінің биіктігін арттыру арқылы сұйықтық шашырандысының бумен бірге ілесуін азайтуға болады.
Бу кеңістігінің қажетті көлемін келесі формуламен анықтауға болады:
V=Wdмассм3 (1)
немесе V=Wρек.буdкм3 (2)
мұндағы W – буландыратын су мөлшері (екіншілей бу), кг/сағ; dмасс – бу кеңісті-гінің шектік массалық мөлшері (бірлік уақытта бу кеңістігінің бірлік көлеміне келетін буландыратын су мөлшері), кг/м3·сағ; dк – бу кеңістігінің шектік көлем-дік мөлшері (бірлік уақытта бірлік бу кеңістігіне келетін буландыратын су көлемі), м3/м3·сағ; ρек.бу – екіншілей бу тығыздығы, кг/м3.
Буландыру аппаратының материалдық балансы
 Буландыру аппаратының материалдық балансын барлық заттардың мөлшері бойынша: G1=G2+W (1)
және еріген заттың мөлшері бойынша анықтауға болады:
G1a=G2a (2)
Мұндағы G1,G2-ерітіндінің бастапқы және соңғы мөлшері, кг; a1,a2-салмақтық үлеспен алынған ерітіндінің бастапқы және соңғы концен.; W- буланбаған су мөлшері,кг
Келтірілген теңдеулерге (1, 2) бес шама кіреді, оның үшеуі берілген болса, қалған екеуін осы екі теңдеуді бірге шешу арқылы анықтауға болады.
Егер ерітіндінің бастапқы мөлшері, бастапқы және соңғы концентрациясы белгілі болса, онда ерітіндінің соңғы мөлшерін: G2=G1a1a2 (3)
және буланған су мөлшерін анықтауға болады:
W=G1-G2=G11-a1a2 (4)
Егер ерітіндінің бастапқы мөлшері мен концентрациясы және буланған су мөлшері берілсе, онда ерітіндінің соңғы концентрациясын a2=G1a1G2=G1a1G1-W5)
және ерітіндінің соңғы мөлшерін анықтауға болады:
G2=G1-W (6)
43. Масса алмасу процестері. Фазалық тепе-теңдік. Масса алмасу процестерінің материалды балансы. Масса берудің негізгі теңдеуі. Масса беру процесінің орташа қозғаушы күші. Фаза арасындағы масса алмасу. Конвективті диффузия. Конвективті масса алмасудың критериалды теңдеуі.
Химиялық технологияда бір фазадан екінші фазаға заттардың тасымалдануын қарастыратын процестердің маңызы өте зор. Мұндай процестерге абсорбция, адсорбция, ректификация, экстракция, кептіру, кристалдану процестері жатады. Бұл процестердің жылдамдығы диффузиямен анықталады. Бір фазадан екінші фазаға заттардың тасымалдануы диффузия арқылы жүрсе, мұндай процестер масса алмасу деп аталады.
Фазалар аралығында тепе-теңдік болмаған жағдайда ғана бір фазадан екінші фазаға заттардың тасымалдануы жүреді. Демек, масса алмасу процесінің шектік күйіне тепе-теңдік жағдайдың орнығуы жатады. Тепе-теңдік күйде бір фазадағы таралатын заттың кез-келген концентрациясына оның екінші фазадағы тепе-теңдік концентрациясы сәйкес келеді:
ут-т=f(x) (1) немесе xт-т=f(y) (2)
Фазалар таралатын затты тасымалдаушы болғандықтан масса алмасу процесіне қатыспайды. Фазалардың әсерлесуінің шексіз кіші бет элементі үшін фазалар аралығындағы таралатын компонентке қатысты материалдық баланс теңдеуі дифференциалды теңдеумен өрнектеледі:
dM=-Gdy=Ldx (4)
Соңғы теңдеуді интегралдаймыз:
M=-Gyбycdy=xбxcdx (5)
немесе M=-Gyб-yc=L(xб-xc) (6)
Масса өтудің негізгі теңдеуі Химиялық-технологиялық процестердің жалпы кинетикалық заңдылықтары негізінде масса өтудің негізгі заңын былай тұжырымдауға болады: масса берілу процесінің жылдамдығы қозғаушы күшті кедергіге бөлгенге тең:
dMdFdτ=∆R (1)
Фазалардың құрамын сипаттайтын қозғаушы күш бірлігі әр түрлі өлшем бірлігімен сипатталады. Процестің қозғаушы күші бір фазадағы концентрация арқылы өрнектелуі мүмкін:
M=Kyy-ym-mF (5)
M=Kxxm-m-xF (6)
Мұнда х,у-газ ж/е сұйық фазалардағы таралатын компоненттердің концентрациясы; ym-m, xm-m-тепе-теңдік концентрациялары
Фаза аралық масса алмасу.Фаза аралық масса алмасу бір мезгілде молекулалық және конвективті диффузиямен жүргізіледі. Конвективті диффузия – тасымалдағыш пен таралатын заттың қозғалыстағы бөлшектерімен орын ауыстыруы немесе тасымалдануы. Фазалардың бөлу бетінде молекулалық диффузияның әсері арта түседі де, зат массасының тасымалдануы молекула арқылы жүзеге асырылады. Молекулалық диффузиямен заттың тасымалдануы Фиктің бірінші заңымен анықталады. Бұл заңға сәйкес қабат арқылы диффузияланған зат мөлшері концентрация градиентіне, уақытқа, диффузиялық ағыс бағытына перпендикуляр қабат бетіне тура пропорционал:
dM=-D∂c∂xdFdτ (1)
мұндағы M – диффузияланған зат мөлшері, кг (кгс); – диффузия бағытындағы концентрация градиенті; F – заттың диффузиялануы жүретін қабат ауданы, τ – уақыт, с (сағ.); D – диффузия коэффициенті. Конвективті диффузияда заттың тасымалдануы тасымалдағыш пен таралатын заттың қозғалыстағы бөлшектерімен жүзеге асырылады. Молекулалық диффузияға қарағанда конвективті диффузия арқылы масса алмасу процесінің қарқындылығы жоғары болады.
Масса беру коэффициентінің өлшем бірлігі (1)-ші теңдеуден анықталады. Халықаралық бірлік жүйесінде (СИ): β=dMdFdτ∆c=кгм2∙с∙(қ.к.б.) (4)
мұндағы қ.к.б. – қозғаушы күш бірлігі.
44. Абсорбция. Абсорбция процесінің физикалық негіздері. Абсорбция процесіне температура мен қысым әсері. Абсорбцияның материалды балансы. Абсорбциялық аппараттар.
Сұйықтықтың (абсорбенттің) газдар қоспасынан бір немесе бірнеше компоненттерді талғампаз сіңіру процесі абсорбция деп аталады. Кері процесс – абсорбенттен сіңірілген заттардың бөлінуі десорбция процесі.
Абсорбция процесінде екі: газ және сұйық фазалар қатысады. Осы фазалардың әсерлесуінде бір (немесе бірнеше) компонент бір фазадан екінші фазаға ауысады. Газ фазасында сұйықтықта аз еритін немесе мүлдем ерімейтін компонент (немесе компоненттер) болса, онда оны инерт немесе газ-тасымалдағыш деп атайды. Сұйықтықта еритін компонент – абсорбцияланатын компонент.
Абсорбент пен абсорбцияланатын компонент арасында химиялық әсерлесулер болмаса, онда абсорбция физикалық, ал егер химиялық әсерлесулер жүрсе, онда химиялық немесе хемосорбция деп аталады.
Абсорбция процесіне қысымның әсер етуі Генри заңымен анықталады. Ол заңға сәйкес, температураны өзгертпей, қысымды жоғарылатса, сұйықтыққа газдың жаңа мөлшері өтеді. Қысымның жоғарылауы, абсорбция процесінің өтуіне ісер етеді. Ал температура жоғарылағанда газдың сұйықта еруі төмендейді, тіпті тоқтап қалуы мүмкін.
Абсорбция процесі химия және басқа өнеркәсіп салаларында кеңінен қолданылады. Абсорбция процесін газ қоспаларынан маңызды компоненттерді бөліп алу үшін, газ қоспаларын қалдық заттардан технологиялық процеске қолданбастан бұрын және атмосфераға шығарар тұста тазарту үшін қолданады.
Абсорбция процесін жүзеге асыруда негізгі мәселелердің бірі абсорбентті таңдау және газ бен сұйық фазалардың әсерлесуінің неғұрлым тиімді жағдайларын жасау болып табылады.
Абсорбция процесінің материалдық балансы келесідей теңдеумен көрсетіледі: G=Gи(Yбаст-Yсоң)=L(Xсоң-Хбаст)
Мұнда: G-екі фаза аралығында компонеттердің 1 сек-та бір фазадан екінші фазаға таралу мөлшері, кмоль/сек; Gи- абсорбер арқылы өтетін газ қоспасындағы инертті газдың мөлшері, кмоль/сек; L-абсорбер арқылы өтетін таза абсорбент мөлшері, кмоль/сек; Yбаст және Yсоң-газ фазасында еритін заттың бастапқы және соңғы концентрациясы, кмоль зат/кмоль инетті газ; Xсоң-Хбаст-сұйық фазасында еритін заттың бастапқы және соңғы концентрациясы, кмоль зат/кмоль таза сұйықтық.
Абсорбентті таңдауда оған бірнеше талаптар қойылады:
жоғары селективтілігі, яғни газ-тасымалдағыштың неғұрлым аз еріген жағдайында бөліп алатын компонентті талғампаз сіңіру қабілеттілігі;
абсорбцияланатын компонентті өте жоғары сіңіру қабілеттілігі, басқаша айтқанда жұмыс жағдайларында сіңірілетін компоненттің өте жоғары ерігіштігі. Бұл абсорбенттің жұмсалуын азайтады;
неғұрлым аз ұшқыштығы, яғни газ ағынымен кетіп қалмауы үшін жұмыс температурасы жағдайында абсорбент буы серпімділігінің аз болуы;
жұмыс жағдайына тұрақтылығы, яғни абсорбент түрлі өзгерістерге ұшырамауы қажет, мысалы, айырылуы, тотығуы, шайырлануы және тағы басқа өзгерістер;
жұмысқа қолайлылығы, яғни от алуға беріктігі, зиянсыздығы, аппаратураға коррозиялық әсерінің аздығы;
құнының арзандығы мен қол жетімділігі;
десорбция жағдайында жеңіл қалпына келуі.
Абсорбциялық аппараттар қалай жіктеледі, олардың жұмыс істеу принциптері қандай?
Фазалардың әсерлесу бетінің өзгешелігіне қарай абсорберлерді беттік, қабыршақты, барботажды және тоңазытқыш деп бөлуге болады.
-1651021170900Беттік абсорберлерде газ қозғалыссыз немесе баяу ағатын сұйықтық беті арқылы жіберіледі. Газдардың сұйықтықпен жанасу беті азғантай болғандықтан, мұндай абсорберлердің тиімділігі төмен. Сондықтан оларды ерігішітіг жоғары газдардың аз ғана мөлшерін абсорбциялауда (мысалы, хлорлы сутекті сумен сіңіруде) қолданады.
Қабыршақты абсорберлерде газдың сіңірілуі жұқа қабыршақты қозғалыстағы сұйықтықпен түйісуі нәтижесінде жүзеге асырылады. Мұндай абсорберлерге құбырлы аппараттар меен саптамалы бағаналар жатады.
Барботажды абсорерлерде газ сұйықтықта көпіршік және ағыс түрінде таралады. Олардың бетінде абсорция процесі жүреді. Тозаңдатқыш абсорберлерде фазалардың жанасу беті газ массасында сұйықтықтың ұсақ тамшы түрінде ыдыратылуы нәтижесінде жүзеге асырылады.
Саптамалы абсорберлер өнеркәсіпте газдарды сұйықтықтармен абсорбциялауда кеңінен қолданылады.
Саптамалы абсорберлер ретінде бағана қарастырылады. Бұл бағаналарға әр түрлі пішінде қатты зат орнатылады. Бағана ішімен саптамалы абсорберлер арқылы жоғарыдан сұйықтық, ал төменнен жоғары қарай газ жіберіледі (3.6 сурет).
3.6 сурет. Саптамалы абсорбер: 1- бағана корпусы, 2- саптама қабаты, 3- сұйықтықты біркелкі таратуға арналған құрал, 4- тіреу торлары, 5- бағыттаушы конус, І – газдың берілуі, ІІ – тазартылған газ, ІІІ – таза абсорбент, IV –қолданылған абсорбент.
Саптама ретінде Рашиг сақиналары қолданылады. Рашиг сақиналары биіктігі диаметріне тең жұқа цилиндрлер. Олардың мөлшері 15-150 мм. Сақиналар керамикадан, фарфордан және сирек жағдайда болаттан жасалады.аппаратқа мұндай сақиналар бос салынады немесе қатарымен салынады.
Саптамалардың негізге сипаттамаларына меншікті беті σ, м2/м3 , мен бос көлемі ε, м3/м3 жатады.
Саптамалы абсорберлердің негізгі кемшіліктерінің бірі сұйықтықтың бағана қабырғасына жанасуынан, бағана қимасы бойынша біркелкі таралмауы жатады. Аппарат бойымен сұйықтық төмен қозғалған сайын сұйықтықтың біркелкі таралмауы үдей түседі. Сондықтан сұйықтықтың біркелке баралуы үшін саптаманы қабат- қабатымен (2) орнатады. Қабаттардың аралығына сұйықтықты бағананың ортаңғы бөлігіне қарай жинақтап, оның бағана қимасы бойынша біркелкі таралуына ықпал ететін бағыттаушы конус (5) орналастырады.
Барботажды абсорберлерде газ сұйықтықта көпіршік және шашырап ағу түрлерінде таралып, олардың бетінде абсорбция процесі жүреді. Көбінесе қақпақты және сүзгіш тарелкалары бар бағаналы абсорберлер қолданылады.
Қақпақты тарелкалары бар бағанада газ сұйықтық қабаттары арқылы өтеді. Тарелкалардағы сұйықтық деңгейі құбыр көмегімен толтырылып тұрады. Құбырлардың төменгі ұшы келесі тарелкадағы сұйықтық деңгейінен төмен орнатылады, нәтижесінде құбыр арқылы газдың өтіп кетуін болдырмайтын гидробтеліну жасалынады.
Сүзгіш тарелкалары бар бағанада газ сүзгі саңылаулары (диаметры 2-5мм) арқылы өтеді. Тарелкалардағы сұйықтық деңгейі сұйықтықты құятын құбырлардың жоғарғы ұшымен анықталынып, төменгі бөлігінде газ қысымымен реттелінеді және келесі тарелкаға тек қана горизонталь орналастырылады.
Барботажды абсорберлердің құрылымды күрделі және газды
жіберу мөлшері үлкен болғандықтан, гидравликалық кедергілері де жоғары болады. Сондықтан барботажды абсорберлерді жоғары қысымда абсорбциялауда қолданылады.
Тозаңдатқыш абсорберлер фазалардың түйісу беті газ массасында сұйықтықтың майда тамшылар түрінде ыдырап таралуы нәтижесінде пайда болады. Сұйықтықтың тамшыларға ыдырауы жоғарыдан жүргізіледі де, газ төменнен жоғары қарай жіберіледі. Тамшылардың жалпы беті олардың мөлшері мен жылдамдығы азайған сайын және суландыру тығыздығы артқан сайын артады.
Тозаңдатқыш абсорберлер жақсы еритін газдарды абсорбциялауда қолданылады. Сұйықтықтың ыдырап, тамшыларға жіктелінуі пневматикалық форсунка немесе ортадан тепкіш шашыратқыштар арқылы жүзеге асырылады. Пневматикалық форсунка сығылған ауа көмегімен жұмыс істейді.
Форсункалы тозаңдатқыштарда газдың жылдамдығы 1-1,5 м/с аспайды және суландыру тығыздығы 0,003 м3/(м2*с) құрайды. Ортадан тепкіш тозаңдатқыштар өте жоғары жылдамдықпен айналатын диск түрінде жасалынады. Дискінің айналым саны минутына 4000-20000 болады.
45. Айдау. Екі фазалы сұйықтық-бу жүйелерінің сипаттамалары. Жай айдау. Дистилляция. Сулы бумен айдау.
Сұйық және бу фазаларының түйісуі нәтижесінде фазалар аралығында компоненттердің қайта топтасуы айдау деп аталады. Айдау арқылы қоспаларды бөлу бірдей температурада қоспа компоненттерінің әр түрлі ұшпалығына негізделген. Сондықтан айдау кезінде қоспаның барлық компоненттері бу тәріздес күйге ауысады.
Ең қарапайым қоспа, ол бинарлы қоспа – екі компоненттен тұратын жүйе. Мұндай жүйелерді айдау барысында түзілген бу жеңіл ұшатын немесе төменгі температурада қайнайтын компоненттерден тұрады. Түзілген бу конденсацияланып, дистиллят немесе ректификат алынады. Ал буланбаған сұйықтық құрамы жоғары темпера-турада қайнайтын компоненттерден құралады. Бұл сұйықтық қалдық деп аталады. Бу фазасының төменгі температурада қайнайтын компоненттермен байытылу дәрежесі айдау түріне байланысты болады. Айдаудың екі түрі бар: жай айдау немесе дистилляция және ректификация. Жай айдау дегеніміз сұйық қоспаның бір рет жартылай булануы мен түзілген будың конденсациялануы. Жай айдау процесін қоспа құрамындағы компоненттердің біршама әр түрлі ұшпалығына негіздеп қолданады. Сұйық қоспалардың жеке компо-ненттерге толық бөлінуі ректификация процесі арқылы жүзеге асырылады. Жай айдау процесінде төменгі температурада қайнайтын компоненттер мөлшері сұйық және бу фазаларда үздіксіз кемиді. Жай айдау процесінің материалдық балансын қарастырайық. G – арқылы сұйықтық мөлшерін, x – арқылы оның құрамын белгілейік. Төменгі температурада қайнайтын компоненттің сұйықтықтағы мөлшері Gx тең. Құрамы x сұйықтықтың біраз мөлшерін dG буландырғанда, сұйықтық концентрациясы dx шамасына кемиді. Қалдық сұйықтық мөлшері сипатталады: G-dG (1)
ал оның құрамы x-dx (2)
Қалдық сұйықтық құрамындағы төменгі температурада қайнайтын компонент мөлшері сипатталады: (G-dG)( x-dx)
Дистиллят мөлшері буланған сұйықтық мөлшеріне тең, ал оның y құрамы x құрамымен тепе-теңдікте болады. Қарастырылған уақыт аралығында жеңіл ұшатын компоненттің материалдық баланс теңдеуін былай жазуға болады: Gx=(G-dG)( x-dx)+yd (4)
немесе Gx=Gx-xdG-Gdx+dGdx+yd (5)
dGdx шамасын шексіз аз мәнді болғандықтан ескермейді: Gdx=dG(y-x) (6)
немесе dGG=dxy-x (7)
Алынған теңдеуді интегралдасақ:
G1GdGG=x1xdxy-x (8)
немесе 2.3lgGG1=x1xdy-x (9)
left3735705Алынған теңдеудің оң жағындағы интеграл графиктен анықталады.
Алынатын дистиллят мөлшері мен оның құрамы жеңіл ұшатын компоненттің материалдық баланс теңдеуінен анықталады:
Gx=G1x1+(G-G1)xт-т (10)
бұдан xт-т=Gx-G1x1G-G1 (11)
Тепе-теңдік дистилляция процесі мұнай өнеркәсібінде қолданылады. Тепе-теңдік дистилляция процесін құрамы бойынша ерекшеленетін фракцияларды алуға болатын көп компонентті қоспаларды бөлуге қолданған ыңғайлы. Дистилляцияның мұндай түрінде түзілген бу мен сұйықтық бір-бірімен тепе-теңдік жағдайға жақын болатындықтан, материалдық баланс теңдеуінен түзілетін бу мөлшері мен қалатын сұйықтық мөлшерлерінің арақатынасын анықтауға болады: П(y2-y1)=Gw(x1-x2) (12) П-пар, Gw- қалдық
бұдан ПGw=x1-x2y2-y1Бу құрамынан жоғары температурада қайнайтын компонент, ал сұйықтықтан төменгі температурада қайнайтын компонент бөлінеді. Осы процестің нәтиже-сінде төмен қарай қозғалған сұйықтық жоғары температурада қайнайтын ком-понентпен, ал бу төменгі температурада қайнайтын компонентпен байытылады. Бағананың жоғарғы бөлігінде төменгі температурада қайнайтын сұйықтықтан тұратын бу конденсацияланып, ректификат түрінде бөлінеді.
Су буымен айдау– будың конденсациялануы салдарынан сұйықтық пен бу өоспаларының қарама-қарсы ағысты әсерлесуі нәтижесінде біртекті қоспаларды құрам бөліктеріне бөлу процестері. Бағана бойымен жоғары өарай қозғалған бу төмен қарай қозғалған сұйықтықпен түйісіп, будың жартылай конденсациялануы мен сұйықтықпен түйісіп, будың жартылай конденсациялануы мен сұйықтықтың жартылай булануы жүреді.
46. Ректификация. Сұйық бинарлы қоспаларды бөлуге арналған үздіксіз әсер ететін ректификациялық колоннаның тарелка санын есептеу. Әр түрлі қысым кезіндегі ректификация.
Сұйық және бу фазаларының түйісуі нәтижесінде фазалар аралығында компоненттердің қайта топтасуы айдау деп аталады. Айдау арқылы қоспаларды бөлу бірдей температурада қоспа компоненттерінің әр түрлі ұшпалығына негізделген. Сондықтан айдау кезінде қоспаның барлық компоненттері бу тәріздес күйге ауысады.
Ең қарапайым қоспа, ол бинарлы қоспа – екі компоненттен тұратын жүйе. Мұндай жүйелерді айдау барысында түзілген бу жеңіл ұшатын немесе төменгі температурада қайнайтын компоненттерден тұрады. Түзілген бу конденсацияланып, дистиллят немесе ректификат алынады. Ал буланбаған сұйықтық құрамы жоғары темпера-турада қайнайтын компоненттерден құралады. Бұл сұйықтық қалдық деп аталады.
Бу фазасының төменгі температурада қайнайтын компоненттермен байытылу дәрежесі айдау түріне байланысты болады. Айдаудың екі түрі бар: жай айдау немесе дистилляция және ректификация.
Жай айдау дегеніміз сұйық қоспаның бір рет жартылай булануы мен түзілген будың конденсациялануы. Жай айдау процесін қоспа құрамындағы компоненттердің біршама әр түрлі ұшпалығына негіздеп қолданады. Сұйық қоспалардың жеке компо-ненттерге толық бөлінуі ректификация процесі арқылы жүзеге асырылады.
Ректификация – будың конденсациялануы салдарынан сұйықтық пен бу қоспаларының қарама-қарсы ағысты әсерлесуі нәтижесінде біртекті қоспаларды құрам бөліктеріне бөлу процесі. Ректификациялық бағана бойымен жоғары қарай қозғалған бу төмен қарай қозғалған сұйықтықпен түйісіп, будың жартылай конденсациялануы мен сұйықтықтың жартылай булануы жүреді.
Бу құрамынан жоғары температурада қайнайтын компонент, ал сұйықтықтан төменгі температурада қайнайтын компонент бөлінеді. Осы процестің нәтиже-сінде төмен қарай қозғалған сұйықтық жоғары температурада қайнайтын ком-понентпен, ал бу төменгі температурада қайнайтын компонентпен байытылады. Бағананың жоғарғы бөлігінде төменгі температурада қайнайтын сұйықтықтан тұратын бу конденсацияланып, ректификат түрінде бөлінеді.
Ректификаттың бір бөлігі бағананың жоғарғы бөлігін суландыруға жіберіледі. Ректификаттың бұл бөлігін флегма деп атайды. Бағананың төменгі бөлігінен жо-ғары температурада қайнайтын сұйықтық бөлініп алынады. Ол куб қалдығы деп аталады.
Ректификациялық бағана тарелкаларында сұйықтық пен будың әсерлесулерін бинарлы жүйелер үшін диаграммасында қарастыруға болады (1-сурет).

Төменгі n – 1 тарелкадан A буы жоғарыда орналасқан n тарелкадағы B сұйықтықпен (флегмамен) араласады. A бу мен B сұйықтық тепе-теңдікте болмайды, сондықтан олардың фигуративті нүктелері изотерма бойында жатпайды. Будың температурасы флегма температурасынан жоғары, сондықтан бу сұйықтықпен араласқанда жартылай конденсирленеді де, конденсация жылуы әсерінен сұйықтықтың біраз мөлшері буланады.
Сұйықтықтан төменгі температурада қайнайтын компоненттер буланады, ал будан жоғары температурада қайнайтын компоненттер конденсирленеді. Бу тө-менгі температурада қайнайтын компоненттермен байытылып, A нүктесі конден-сация сызығы бойымен жылжып, тепе-теңдікке жеткенде D нүктесіне келеді. Тепе-теңдік мезетінде бу мен сұйықтық температуралары бірдей болғандықтан, құрамды D буға тепе-тең сұйықтықтың фигуративті нүктесі tD изотермасы бойында орналасады, оны g арқылы белгілейді.
Сонымен қарастырылған жағдайда бу ұшқыш компоненттермен байытылып, yA
құрамын yD құрамына өзгертеді. Ал сұйықтық жоғары температурада қайнайтын компоненттермен толықтырылып, xB құрамын xg құрамына өзгертеді. Осылай бағана бойындағы тарелкаларда бинарлы жүйелердің бөлінуі жүреді.
Әр түрлі қысымдағы ректификация
 Бөлетін сұйықтықтардың қайнау температураларына қарай ректификация процесін әр түрлі қысымда жүргізеді.
Қайнау температурасы 30-150 0С аралығында болса, онда ректификация проце-сінде атмосфералық қысымды қолданады. Жоғары температурада қайнайтын сұйықтықтардың қайнау температурасын төмендету үшін ректификация процесін вакуум жағдайында өткізеді. Атмосфералық қысымда газ тәріздес күйде болатын заттарды бөлу үшін ректификация процесін жоғары қысымды қолданып жүргізеді. Бағананың жоғарғы бөлігіне қарағанда куб қалдығында қысым мәні гидравликалық кедергілер шамасына тең қысымға жоғары болады. Бұл жағдайды әсіресе ректификация процесін вакуумда өткізгенде ескерудің маңызы зор. Себебі бағананың гидравликалық кедергілерінің үлкен мәнінде бағананың жоғарғы бөлігінде вакуум өте жоғары болғанмен, куб қалдығында сұйылту қысымы жеткіліксіз болуы мүмкін. Сондықтан сұйылту жағдайында жұмыс істейтін бағаналардың гидравликалық кедергілері мейілінше аз болуы қажет.
48. Экстрагирлеу. Экстракция үрдісінің физикалық негізі. Экстракция диаграммасы
Экстракция процесі
Экстракциялау (лат. extractіo – бөліп алу) – таңдап алынған еріткіштер көмегімен сұйық немесе қатты заттардан бір немесе бірнеше құраушыларын бөліп алу әдісі. Экстракцияла упроцесі үш сатыдан тұрады: 1) заттардың бастапқы қоспасын экстрагентпен араластыру; 2) түзілген екі фазаны мех. жолмен ажырату; 3) екі фазадағы экстрагентті пайдалану үшін бөліп алу. Мех. жолмен бөлгенде заттың экстрагенттегі ерітіндісі (экстракт) және бастапқы ерітіндінің қалдығы (рафинад) алынады. Олардан экстрагентті дистилдеу, буландыру, кристалдау, т.б. әдістермен алады. Экстракциялауүшін алынған экстрагенттердің төмендегідей ерекшеліктері болуы керек: таңдамалылығы, жылдам қалпына келуі, бастапқы еріткіштен тығыздығы немесе тұтқырлығы бойынша өзгешелігі, ұшқыштығының аз болуы, улы болмауы, т.б. Экстракциялаудың артықшылығына: жұмыстық темп-раның төмен болуы, сұйытылған ерітіндіден бағалы құраушыны немесе қажетсіз қоспаны бөліп алу тиімділігі, қайнау температурасы жақын заттарды бөлу және ректификациялы біріктіру мүмкіндігі, т.б. жатады. Экстракциялау мұнай өнімдерінен ароматтық көмірсутектерді, минералдық кендерден металдарды, өсімдік шикізаттарынан органик. қосылыстарды, т.б. бөліп алу үшін қолданылады. Экстракциялау аналитик. химияда: элементтерді хим. талдау, оларды бөлу және тазалау, т.б. үшін қолданылады. Онда экстрагент ретінде спирт, кетон, жай және күрделі эфирлер, аминдер, т.б. қосылыстар пайдаланылады.
Экстракция – алынатын өнімнің сұйық фазадан сумен араласпайтын органикалық сұйыққа (экстрагент) ауысуы. Май тәріздес заттардың сұйық көмірсутектермен (бензин) шығарылуы кең таралған, сонымен қатар басқа да экстрагенттер (хлороформ, эфир, бутилацетат) қолданылады. Қатты фазадан тура экстракциялау (соның ішінде микроағзалар биомассасынан) экстрагирлеу деп аталады.
Өндіру. Сарқынды суларды өндіру фенолдар, майлар, органикалық қышқылдар, металл иондарының қатысуымен және т.б. үшін пайдаланылады.
50. Кристалдау. Кристалдау үрдісінің физикалық негізі. Кристалдау әдістері және кристаллизаторлар. Кристалдау процесінің материалды және жылулық балансы.
Кристалдану дегеніміз ерітіндіден немесе балқымадан қатты фазаның бөліну процесі. Кристалдану үшін алғашқы (аналық) ортаның термодинамикалық тепе-теңдігі бұзылуы, яғни ерітіндінің немесе будың аса құрғауы, балқыманың асқын суынуы және т.б. жағдайлар орындалуы тиіс. Кристалдануға қажетті аса құрғау немесе аса суыну температураның, концентрацияның, қысымның, фазааралық электр потенциалының тепе-теңдік мәндерінен ауытқуымен сипатталады. Өндірісте кристалдаудың келесі әдістері қолданылады:
1. Изогидрлік – ыстық қаныққан ерітінділерді суыту (еріткішті жоғалтпай) арқылы кристалдау;
2. Изотермиялық – еріткіштің белгілі бір бөлігін буландыру әдісі арқылы кристалдау;
3. вакуумды кристалдау – ыстық қаныққан ерітінді, төмен қысым облысына түсіп осы қысымға сай келетіндей қанығу температурасына дейін суытылады, ол еріткіш бөлігінің өздігінен булануынан жүреді;
4. Тұзды кристалдау – ерітіндіге белгілі бер зат қосу арқылы жүзеге асады, ол өз алдына бөлінетін тұздың ерігіштігін төмендетеді;
5. Мұздатып кристалдау;
Өндірісте қолданылатын кристаллизаторларды келесі 3 топқа бөлуге болады: изогидрлік, вакуумды және буландырғыш. Кристаллизаторларды таңдау келесі факторларға байланысты: өндірістің жалпы технологиялық құрылысына, ерітіндінің физика-химиялық қасиеттеріне, өнімділігіне және т.б.
6. Химиялық реакция нәтижесінде жүретін кристалдау;
7. Сублимация – буфазадан өнімнің қатты фазаға ауысуы.
Егер зат сусыз кристалданса, онда акр=1 (1)
Егер зат кристаллогидрат түрінде кристалданса, онда
aкр=МсусызМкр (2)
 Олай болса, заттың барлық мөлшері бойынша материалдық баланс теңдеуі жазылады:
G1=G2+Gкр+W (3)
Ал сусыз кристалданатын зат үшін:
G1a1=G2a2+Gкракр (4)
мұндағы G1 – бастапқы ерітінді мөлшері; G2 – қалдық ерітінді мөлшері; W – буланған еріткіш мөлшері; a1 – бастапқы ерітіндідегі кристалданатын зат мөлшері; a2 – кристалдағы кристалданатын зат мөлшері.
Алынатын кристалл мөлшерін (3, 4)-ші теңдеулерді біріктіріп шеше отырып, анықтайды:
Gкр=G2а2-а1+Wa1a1-aкр=Gа2-а1-Wa2a2-aкр (5)
Кристалдану процесінің жылу балансы
 Қатты кристалл зат ерігенде кристалл торын бұзу үшін жылу сіңіріледі ( балқу жылуы) және заттың еріткішпен химиялық әсерлесуі кезінде жылу бөлінеді ( гидрат түзілу жылуы). Осы екі жылудың мәніне қарай кристалдану процесінің жылу эффектісі не оң немесе теріс мәнді болады.
Жылудың кірісі сипатталады:
1. Бастапқы ерітінді жылуымен :Q1=Geie2. Кристалдану жылуымен : Q2=Gкрr3. Дегидратация жылуымен : Q3=∓∆qG2b24. Жылу тасымалдағыштан алатын жылумен: Q4=Gm(ie1-ie2)Жылудың шығысы сипатталады:
Қалдық ерітіндімен кететін жылумен: Q5=G2i2Кристалмен кететін жылумен: Q6=GкрiкрЕріткіш буымен кететін жылумен : Q7=WIСалқындатқыш агент алатын жылумен:Q8=Gc(ic2-ic1)
Қоршаған ортаға жылудың шығынымен Q9Жалпы түрде жылу балансы теңдеуі жазылады:
Q1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6+Q7+Q8±Q9Жылу тасымалдағыш ретінде қатты қызған су буын қолданса, онда Q4=D(ID-Iконд) мұндағы ID,Iконд- бу мен конденсат энтальпиясы, кДж/кг; D-будың жұмсалу мөлшері, кг/с.
Салқындатқыш орта ретінде ауа қолданылса, онда
Q8=L(I2-I1) L- құрғақ ауның жұмсалу мөлшері, кг/сек; I2,I1- ауаның бастапқы және соңғы энтальпиясы, кДж/кг.
Кристалдану–металлургияда, шалаөткізгішті, оптикалық, пьезоэлектрлік, т.б. материалдарды алудың негізі. Ол химияда, тамақ, медицина өнеркәсіптерінде, тыңайтқыш, тұз, қант, т.б. өндіруде кеңінен пайдаланылады.
51 Қазақстандағы химиялық өнеркәсәптің маңызы мен дамуы. Химиялық технология тарихы. Маңызды технологиялық ұғымдар мен анықтамалар, техэкономикалық көрсеткіштер.
Химия өнеркәсібі — ауыр өнеркәсіптің жетекші салаларының бірі, еңбек заттарын (шикізаттар мен материалдарды) өңдеуге, негізінен химиялық әдістерді баса қолданатын өндіріс салаларының кешені. Іштей химия және мұнай-химия өнеркәсібі болып бөлінеді.
1. Химия өнеркәсібіне жататын салалар:
-кен-химия (фосфорит, апатит, калий тұзын өндіру және байыту, күкірт, т.б.)
-негізгі химия (анорганикалық қышқылдар, минералдық тұздар, сілтілер, хлор, аммиак өндірісі)
-жасанды және синтетикалық талшықтар, синтетикалық шайырлар және пластмассалар, сыр-бояу өнеркәсібі (әк, литопон, сыр, эмаль, нитроэмаль, т.б. өндіру)
-химиялық тездеткіштер (реактивтер) және ерекше таза заттар, синтетикалық бояғыштар, фотохимия, тұрмыстық химия, химия-фармацевтика
2. Мұнай-химия өнеркәсібіне жататын салалар:
-синтетикалық каучук-негізгі органикалық синтез өнімдерін өндіру
-резина-асбест өнеркәсібі жатады.
Осыған орай химия өнеркәсібінің салалық құрылымы 4 топқа бөлінеді, олар:
-кен-химия өнеркәсібі (шикізат -фосфорит, ас және калий тұздарын, өндіру)
-негізгі химия өнеркәсібі (минералдық тыңайтқыштар, қышқылдар, сілтілер, т.б. өндіру)
-полимерлік материалдар өнеркәсібі (синтетикалық шайырлар мен пластмассалар, химиялық талшықтар, синтетикалық каучук, синтетикалық бояғыштар өндіру);
-тұтыну қажеттерін қанағаттандыруға арналған өнім (фармацевтикалық дәрі-дәрмек, жуғыш заттар, фотохимия, парфюмериялық-косметикалық тауарлар) өндіру.
Химия өнеркәсібі саласы дүние жүзінде тұңғыш рет Германияда 19 ғасырдың аяғында дүниеге келді. 20 ғасырдың 50 — 70-жылдардың басы химия өнеркәсібінің дәуірлеген “алтын ғасыры” болды. Бұл кезеңде мұнай-газ шикізатын пайдаланушы өндірістің өркендеуімен байланысты осы сала әлемде неғұрлым жоғары қарқынмен дамыды. Әлемнің өңдеуші өнеркәсібінде химияның үлесі 20 ғасырдың 2-жартысында 8 — 9%-дан 12 — 15%-ға дейін өсті. Қазіргі кезде химия өнеркәсібі әлемді негізгі 4 аймаққа бөліп тұр. Олар — АҚШ, Батыс Еуропа, ТМД елдері, Жапония. Мұнда кенішті химия, минералдық тыңайтқыштар, негізгі химия өнімдерін, әсіресе, органикалық синтез өндіру, полимерлік материалдар шығару ерекше орын алады.
Кеңестік дәуірге дейінгі кезеңде Қазақстанда Шымкент дермене (сантонин) зауыты (1883), сабын қайнататын, желім қайнататын ұсақ кәсіпорындар жұмыс істеді. 1930-40 жылы Ақтөбе химиялық комбинат, “Аралсульфат” комбинат, ірі фосфорит кені -“Қаратау” комбинат, Қарағанды синтетикалық каучук, Қостанай синтетикалық талшық зауыттары салынды. 1950-60 жылдары Қазақстанда осы заманғы химиялық индустрияның негізі қаланды. Жамбыл суперфосфат, Гурьев химиялық зауыттары, Шымкент гидролиз және фосфор тұздары зауыттары, Ақтөбе ферроқорытпа, Шымкент газ-бензин зауыттары іске қосылды. Қазақстан анорганикалық және органикалық тектегі пайдалы қазынды кеніштеріне бай. Қазіргі кезде “Қазфосфат” ЖШС-нің бөлімшесі республикада химия өнімін өндіруші аса ірі кәсіпорын болып табылады, ол 2005 ж. 83,4 мың т өнім шығарды, мұның өзі 1995 жылғыдан 1,7 есе, ал 2000 жылғымен салыстырғанда 5,4 есе көп. 90-жылдардың ортасынан бастап елде илеуіштер, хромды ангидрид, хром тотығын өндіру қолға алынды. Ең үлкен “Химфарм” зауыты Шымкентте орналасқан. Ол Қазақстандағы дәрі-дәрмектің 3/5 бөлігін шығарады. Алматы, Қаскелең, Семей және Павлодарда ірі кәсіпорындар жұмыс істейді. Полимерлер алынатын шикізатқа мұнай өнімдері, табиғи және ілеспе газ жатады. Ақтау зауыты полистирол, Атырау зауыты полиэтилен мен полипропилен шығарады. Резеңке бұйымдары өндірісінің негізгі орталықтары — Саран (металлургия үшін конвеер таспаларын шығару) және Шымкент (автомобиль мен а. ш. техникасы үшін шина жасау). Фосфоритті Қаратау мен Жаңатаста өндіріп ұсақтайды да Таразда фосфор тыңайтқышын шығарады. Азот өндірісі Ақтау мен Теміртауда; күкірт қышқылы ауыр металдардың металлургияның орталықтарында (Жезқазған, Балқаш, Өскемен, Риддер); уран алатын орталықтарда (Степногор, Ақтау), фосфатты тыңайтқыштар өндірісі орталықтарында (Тараз) шығарады. Хром қосылыстары зауыты Ақтөбеде орналасқан. Оның өнімдерін негізгі тұтынушылар — түсті металлургия, тері илеу және лак-бояу өнеркәсібі, ал шет елдерде АҚШ-тың, Ресейдің, Ұлыбританияның кәсіпорындары.
52.Химиялық, принципиалдық және технологиялық сызбанұсқалар. Технологиялық процестерді ұйымдастыру принциптері.
Кез-келген химиялық тенологиялық процесті ұйымдастыру келесі сатылардан тұрады:
Процестің хим.технологиялық сызба-нұсқаларын жасау;
Аппараттың конструкциясын және типтерін таңдау;
Процестің әрбір сатысын бақылайтын және реттейтін параметрлерін анықтау.
Өндірістің химиялық сызба-нұсқасының негізіне, мақсатты өнім алу үшін жүргізілетін химиялық реакция жатады. Химиялық сызба-нұсқа ғылыми зерттеудің нәтижесінде, шикізат пен алынған өнімнің, сонымен қатар негізгі жанама реакциялардың қасиеттерін еске ала отырып жасалынады.
ХТП-дің графикалық үлгісін принципиалды және технологиялық сызба-нұсқалар түрінде көрсетеді. Бұл сызба-нұсқалар арасында ерекше айырмашылық жоқ және оларды құру үшін белгілі бір ережелерді сақтау анықталмаған.
Принципиалды сызба-нұсқа технологиялық процесті құрайтын негізгі физикалық және химиялық операциялар арасындағы байланысты сипаттайды. Бұл операциялардың әрқайсысын шартты түрде дөңгелек немесе квадрат түрінде көрсетеді. Химиялық өндірісті көбінесе бірнеше жеке физикалық химиялық операциялар түрінде сипаттайды. Себебі қазіргі уақыттағы өте үлкен масштабты өндірісте ең қарапайым технологиялық процесті жеке сатыларға бөліп қарастырған қолайлы. Бұл химиялық, физикалық операцияларды құрайтын негізгі және қосымша процестердің жүру жағдайына қолайлы мүмкіндіктер туғызады. Бұл операциялардың әрқайсысының өз ерекшеліктері бар және толық бақылау жеке аппаратта жүргізіледі. Технологиялық сызба-нұсқамен бейнелеу принципиалды сызба-нұсқа бойынша бейнелеуден ерекше.
Технологиялық сызба-нұсқада өндірісте қолданылатын аппараттар суретпен көрсетіледі(суреттер белгілі масштаб бойынша салынады). Кейбір жағдайда аппараттың ішкі құрылысын көрсету мақсатымен олардың қиындыларын бейнелейді. Параллельді жұмыс істейтін аппараттар бір аппарат ретінде бейнеленеді. Газ және сұйқтық ағындары солдан оңға қарай көрсетіледі. Пайдалану мақсатына қарай технологиялық сызба-нұсқалар әралуан болып жасалады. Оларды жасау үшін белгілі бір ережелерді сақтау қажет емес.
Кальций карбидінен ацетиленді өндірудің технологиялық және принципиалды сызба-нұсқаларын салыстырайық. Процесс мына теңдеу бойынша жүзеге асырылады: CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2
Принципиалды сызба-нұсқа (4) негізгі операцияларды қамтиды.

Кальций карбидінен ацетилен өндірудің принципиалды (a) және технологиялық (б) сызба-нұсқалары
а. I-CaC2 майдалау, ұсату; II-химиялық реакция; III-C2H2 салқындату және шаю; IV- C2H2 тазалау.
б. 1-қабылдағыш бункер; 2-автоматты тығын; 3-буферлі бункер; 4-шнек; 5-ацетиленді генератор; 6- әкті алуға арналған шнек; 7-скруббер; 8-тұндырғыш; 9-тоңазытқыш.
Кальций карбиді ұсатылып,( I операция) химиялық әрекеттесу жүзеге асырылатын II-операцияға жіберіледі.Түзілген газтәрізді ацетиленді салқындатып, шаң-тозаңнан тазартылады (III-операция). Бұдан соң арнайы қондырғыда (IV-операция) ацетиленді бөгде қоспалардан: аммиак, фторлы сутек және т.б. тазартады.
Технологиялық сызба – нұсқада қосымша аппараттар (1-4,6) көрсетілген, сондай-ақ III-операция жүзеге асырылатын скруббер (7) мен II оперция өтетін ацетиленді реактордың (5) (негізгі аппараттар) қиындылары бейнеленген.
53. Химия өндірісіндегі шикізат. Шикізат түрлері мен қоры. Минералды шикізатты байыту. Химия өндірісіндегі су
Шикізат - өндіріс өнімдерін өндіруге пайдаланатын табиғи заттар және жартылай өнімдер. Өндіріс дамыған сайын шикізаттың түрі де, сандық-сапалық жағы да өзгереді. Кейбір химиялық өнімдерді өндіруге жартылай өнімді немесе басқа өндірістің қалдықтарын пайдаланады.
Химия өндірістерінің шикізаттары әр түрлі белгімен топтастырылады: шығу тегіне байланысты – минералдық, өсімдік, жануар текті; қоры бойынша – сарқылатын ( кендер, минералдар, жанғыш пайдалы қазбалар) және сарқылмайтын ( су, ауа, өсімдік және жануар текті); химиялық құрамы бойынша – бейорганикалық (кендер, минералдар) және органикалық (мұнай, табиғи газ, көмір); агрегаттық күйі бойынша – қатты (кендер, минералдар, көмір, сланецтер, торф), сұйық ( су, тұздықтар, мұнай) және газтәрізді (ауа, табиғи газ). Сондай-ақ, шикізатты біріншілік ( минералдық, өсімдік және жануар текті, жанғыш пайдалы қазбалар, су, ауа) және екіншілік (өнеркәсіптік және тұтынылатын қалдықтар), табиғи және жасанды ( кокс, химиялық талшық, синтетикалық каучук, синтетикалық бояулар, шайырлар және т.б.) деп бөледі.
Минералды шикізат – жер қыртысынан өндірілетін пайдалы қазбалар. Минералды шикізат кендік, кендік емес, жанғыш деп үшке бөлінеді. Кендік минералды шикізат – тау жыныстары. Кендік шикізаттың кейбір түрлерін өңдегенде металдармен қатар химиялық өнімдер алынады. Мысалы, бір мезетте мыс, мырыш, никель өндірумен қатар күкірт қышқылын да өндіруге болады. Кендік емес минералды шикізат – химиялық, құрылыс және басқа бейметалдық материалдар алу өндірісінде қолданылатын тау жыныстары. Бұл шикізат түрлерінен әртүрлі химиялық өнімдер алуға болады. Мысалы, ас тұзынан хлор, каустикалық сода алуға болады. Жанғыш минералды шикізат – көмір, мұнай, табиғи газ, торф, жанғыш сланецтер және т.б.
Екінщілік материалдық ресурстар – химиялық шикізаттың негізгі көзі болып табылады. Оларға өндіріс қалдықтары, тұтынудан қалған қалдықтар және қосымша өнімдер жатады. Өндіріс қалдықтары – өнім өндіру процесінде түзілетін аздап немесе толығымен өзінің сапасын жоғалтқан және стандартқа келмейтін шикізат қалдығын, жартылай өнімдерді, материалдарды айтады.Өндіріс қалдықтарын үш топқа бөледі: бастапқы шикізатқа жақын, мақсатты өнімге жақын, басқа өндірістің шикізаты. Бірінші топ қалдықтарына әрекеттеспеген шикізатты немесе аралық өнімдерді бөліп, регенерайиялаудан кейін қайтадан циклге жіберуге болатын қалдықтар жатады. Екінші топқа кейбір операциялармен тауарлы өнімге айналдыруға болатын қалдықтар. Үшінші топқа басқа салаларда өңдеуге болатын қалдықтар жатады. Тұтыну қалдықтары – қайта қалпына келтіру экономикалық тиімсіз тұтынылған әртүрлі бұйымдар мен заттар. Мысалы, толық пайдаланылған істен шыққан машиналар, шыныдан жасалынған өндірістік бұйымдар, резиналар мен пластмассалар, жұмсалған реактивтер, катализаторлар және т.б. немесе жеке және тұрмыста қолданылып жарамсыз күйге келген қалдықтар. Қосымша өнімдер – өндірістік процестің мақсатты өнімі болып табылмайтын, бірақ өндірістің негізгі өнімдерімен қатар шикізатты өңдеу процесңнде түзіледі.
Химиялық өндірістің шикізат қоры елімізде жеткілікті және қажеттілікті қанағаттандыруға мүмкіншілік толығынан бар. Барлаушылар мәліметі бойынша фосфаттар, калий тұздары, натрий сульфаты, ас тұзы осылар сияқты кендер: темір қорғасын, титан, никель, маргенец және т.б. қорынан бірінші ондыққа кіреміз, жанғыш шикізаттар – көмір, шымтезек – қоры жер жүзіндегі қордың жартысы шамасында. Барлығынан мұнай мен газ қорыда алдыңғы қатардан орын алады (Қазақстан дүниежүзінің алғашқы он елінің ішіне енеді).
Шикізатты байыту – концентраттағы негізгі компоненттің мөлшерін арттыру және бос жынысты бөлу үшін минералды шикізатты өңдеудің физикалық және физикалық-химиялық әдістердің жиынтығы. Байыту нәтижесінде құрамында пайдалы заттардың мөлшері аз шикізаттың орнына концентрленген шикізат алынады.
Дүңгірлекпен елеу – шашу қатты жыныс құрамындағы минералдың беріктілігінің, морттылығының, тұтқырлығының тау жынысының аталған қасиеттерінен өзгеше болуына негізделген. Мортты қатты заттар оңай ұсақталынады. Ұсақталған шикізатты дүңгірлек-елекпен елегенде, дүңгірлек-елек торының көздерінің мөлшеріне байланысты бірнеше фракцияға бөлінеді. Дүңгірлек елек өнімділігі тор тесігінің шамасына пропорционал. Мысалы фосфорит жынысын елегенде фосфор концентраты және бос жыныс алынады.
Гравитациялық байыту (ылғалды және құрғақ) ауа немесе сұйық ортада ұсатылған заттардың бөлшектерінің төмен түсу жылдамдылығының бөлшек тығыздығына немесе бөлшек мөлшеріне тәуелділігіне негізделген. Көбінесе ылғалды байыту су ортада орындалады. Су ортада алынған пульпа үш камераға бөлінген су классификаторына келіп тұрады: 1-ші камерада ірі және ауыр бөлшектер, 2-ші камерада орташа және 3-ші камерада ұсақ және жеңіл бөлшектер тұнады, тым ұсақ бөлшектер (бос жыныстар – пустая порода) су ағынымен кетеді.
Электрмагниттік байыту – ұсақталған заттар құрамындағы бөлшектердің магнит алғырлықтарының өзгешеліктеріне негізделген. Ұсақталған шикізат магнит сеператорынан өткенде магнит өрісінен магнит алғырлықты және магнит алғырлықсыз екі фракцияға бөлінеді.
Электрстатистикалық байыту – ұсақталынған шикізат құрамындағы әр түрлі бөлшектердің электр өткізгіштігінің өзгешеліктеріне негізделген. Электрстатистикалық сеператорларда магнит өрісінің орнына жоғары вольтті тоқ түзеткіштерінің теріс полюсіне жалғасқан электродты темір құбыр ортасына орнатады. Құбыр жермен жалғастырады. Құбыр арқылы жоғарыдан ұсатылған шикізат төмен қарай өткенде электр өткізгіш (күкірт және мыс колчеданы, қорғасын жылтыры, алтын, күміс және т.б.) бөлшектер теріс зарядталынып жылжу құбыр қабырғасына қарай өзгереді Құбыр қабырғасымен жанасып бейтараптанады, электр өткізбейтін бөлшектер жылжу бағытын өзгертпей құбырдың төменгі шетінен бөлінеді (әктастар, гипс, құм, силикаттар, тақтатастар, барит және басқа минералдар).
Термиялық байыту – ұсатылған шикізат құрамындағы компоненттерінің балқу температураларының айырмашылығына негізделінген. Мысалы әктастарының немесе гипс құрамындағы сап күкірт шикізаты 150-2000 С қыздырғанда элементарлы күйінде бөлінеді.
Химиялық байыту – шикізат құрамындағы компоненттердің химиялық реагенттермен әрекеттесулерінің айырмашылығына негізделген. Химиялық реакциялар нәтижесінде қоспа құрамындағы компоненттер тұнбаға тұнуы, газға айналуы, балқыған күйіне т.б. құбылыстарға ұшырауы мүмкін. Мысалы мыс колчеданын SiO2 қатысуымен өңдегенде мыс штейні бөлінеді:
CuFeS2 FeSiO3 + CuS
Құрамында балласт күйіндегі органикалық қоспалары бар шикізатты күйдіру арқылы балластан және т.б. тазартады.
Флотация – физика-химиялық байыту әдісі көп қолданылатын негізгі әдіс. Флотация ағылшынша «flotation» қалқып шығу деген сөз. Флотацияның технологиясы оңай, оның негізі – кен мен бос жыныстың бөлшектеріне судың жұғу-жұқпау қасиеттерінің әртүрлі болуында.
54.Химия өндірісіндегі энергетика Химия өндірісіндегі энергосыйымдылық.Энергия түрлері. Химия өндірісіндегі энергетика мәселесі.
Химия өндірістерінде әртүрлі энергия: электр, жылу, ядро, химиялық және жарық энергиясы қолданылады.
Қазіргі заманда өндірістерде қолданылатын энергияның ең негізгі түрі – электр энергиясы, электр энергиясын қашықтыққа беру жеңіл және жылу, механикалық және химиялық процестерде қолданылады. Мысалы, әртүрлі физикалық операцияларды жүргізуге, электрқозғалғыштарды қозғалтуға, шикізатты ұсатуға, араластыруға және т.б. Электр энергиясы электрхимиялық және электрмагниттік процестерде өте көп мөлшерде жұмсалынады. Мысалы 1т күкірт қышқылын өндіруге 100 квтст-1, 1т алюминий өндіруге 18000 квтст-1 электр энергиясы жұмсалынады.
Электр энергиясы гидроэлектр станцияларында, жылу және атом электрстанцияларында өндіріледі. Соңғы кезде бірден жылу энергиясын электрэнергиясына айналдыру әдісі меңгерілуде.
Жылу энергиясы – химиялық өндірістерінде: а) әртүрлі физикалық – балқу, құрғату, буландыру, айдау және басқа процестерге жұмсалады; б) химиялық реакцияларды жүргізу үшін реагенттерді қыздыруға жұмсалады.
Жылу энергиясының негізгі көзі - әртүрлі отындарды жаққанда түзілетін газдар жылуы, мысалы пеш түтіндері, экзотермиялық реакциялар, түсті металлургия пештерінің газдары және т.б.
Атом энергиясы – атом ядролары өзгеріске түскенде немесе сутек ядросын синтездегенде және т.б. күрделі процестер нәтижесінде бөлінеді. Негізінде атом энергиясы электр станцияларында электр энергиясын өндіруге қолданады.
Химиялық энергия әртүрлі экзотермиялық реакциялар жүргенде жылу түрінде бөлінеді. Химиялық энергияны су буын алуға немесе электр энергиясына айналдыруға болады. Химия энергиясы гальваникалық элементтерде және аккумуляторларда тікелей электр энергиясына айналады. Химия энергиясының болашақта маңызы ерекше - пайдалы әсер коэффициенті жоғары (65-70%).
Жарық энергиясы - өте көп мөлшерде химиялық өндірістерінде әртүрлі фотохимиялық реакцияларды жүргізгенде қолданылады.
Химиялық өндірістің энергияны тұтынуы энергия сыйымдылығымен бағаланады. Өндірістің энергия сыйымдылығы – бірлік өнімді алуға жұмсалған энергия мөлшері. Ол кВт*сағ (кДж) немесе тоннаны өнімге шаққандағы шартты отын тоннасымен өрнектеледі.
Химия өнеркәсібі өте көп мөлшерде энергия қолданылатындықтан, алынған өнімдердің құнына ерекше әсер етеді. Энергияны экономикалық тиімді пайдалану маңызды проблемалардың бірі. Энергияның барлық түрлерін ұтымды пайдаланудың критериі – энергияны пайдалану коэффициенті болып табылады. Энергияны пайдалану коэффициенті – бірлік өнім алуға жұмсалатын теориялық есептелген энергия мөлшерінің практика жүзінде жұмсалған энергия мөлшеріне қатынасына тең. Ол былай өрнектеледі:
,
мұндағы WТ және Wпр – бірлік өнім өндіруге теория бойынша жұмсалынатын, өнім өндіргенде жұмсалынған энергия мөлшерлері.
Көпшілік өндірістерде энергия өнімсіз жұмсалынады, осы себептен пайдалану коэффициенті өте төмен болады. Пайдалану коэффициентін көтеру жолдарын іздестіру қажет. Іздестіру жолдары екі топқа топтастырылған: энергия үнемдейтін технологияларды жасау және өндірістік процестерде қолданылатын энергияны жақсарту. Бірінші топты жүзеге асыру шаралары:
Жаңа энергиялық-экономикалық технологиялық сызба-нұсқаларды жасау;
Катализаторлардың активтілігін көтеру;
Өнімдерді бөлу әдістерін энергияны аз қажет ететін әдістерге алмастыру;
Комбинирленген энергиялық-технолгиялық сызба-нұсқаларды жасау.
Екінші топты жүзеге асыоу шаралары:
Аппарат бетінің сәулелену және тиімді жылу изоляциясы есебінен жылу шығынын төмендету;
Электрохимиялық өндірістердегі кедергі шығынын төмендету;
Екіншілік энергетикалық ресурстарды қолдану.
Химия өндірісінде барлық энергиялардың ішінде көп қолданылатыны жылу энергиясы. Оның пайдаланылу дәрежесі жылулық пайдады әсер коэффициентімен анықталынады. Жылулық пайдалану әсер коэффициенті – негізгі химиялық реакцияны жүзеге асыруға пайдаланылатын жылу мөлшерінің жалпы жұмсалған жылу мөлшерінің қатынасына тең:
,
мұндағы, Qm және Qпр – тиісті химиялық реакция жүруге теория бойынша қажет және іс жүзінде (практикада) жұмсалынған жылу мөлшерлері.
Химия өндірістерінде реактордан (аппараттан) шыққан өнімнің жылуын сол реакторға келіп түсетін шикізатты алдын-ала қыздыру регенератор, рекуператор, жылу алмастырғыш деп аталатын аппараттарда жүзеге асырады.
Реагенттер жылу алмастырғышта реактордан шыққан ыстық өнімдерінің жылуымен қызып реакторға жіберіледі. Бұл сұлбада ыстық және салқын заттардың жылу алмасуы жылу алмастырғыштығы құбыр арқылы іске асады, мұндай аппарат түрлерін рекуператорлар деп атайды.
55. Химико-технологиялық процестердің негізгі заңдылықтары. Каталитикалық үрдістер. Гомогенді және гетерогенді катализ.
Химико-технологиялық процестеріндегі негізгі заңдылықтар. Кез келген химиялық‒технологиялық процес белгілі бір заңдылықтарға жауап беру керек. Химиялық‒технологиялық процестің негізін жылдамдық және өнімділік құрайды. Яғни процес жылдамдығын артқан сайын онықң онімділігі артады. Сонымен қатар алынған өнім сапасы жоғары болу керек.
Химиялық‒технологиялық процестерге әсер ететін факторлар:
‒ оптимальды жағдай ‒ процестің негізгі көрсеткіштері қолайлы жағдайда болуы; ХТ бірлік процестері: жылу және масса алмасу, гидромеханикалық, химиялық және т.б процестер.
‒ химиялық процесс.
‒ технологиялық режим ‒ аппарат жұмысының жағдайын анықтайтын технологиялық параметрлердің жиынтығы.
‒ технологиялық сызба‒нұсқа ‒ апараттардың жиынтығы.
химико‒технологиялық процестердің негізгі заңдылықтарына келетін болсақ, олар ең алдымен химиялық реакцияға байланысты болады. Реакция түрлеріне және стехиометриясына байланысты болады.
Катализдік процестер. Каталитикалық процестер деп көмірсутек шикізатын катализатор қатысында өңдеу процесстерді айтамыз. Өндірісте келесі каталитикалық процестер белгілі:
алкилдеу;
изомерлеу;
гидротазалау;
гидрокрекинг;
каталитикалық крекинг;
каталиткалық реформинг;
тотығу демеркаптандау;
Клоус процессі, элементар күкірт алу.
Гетерогенді және гомогенді катализ. Фазалық күйге байланысты заттарға әсер ететін катализаторлар – гомогенді және гетерогенді катализ деп екіге бөлінеді. Егер реагенттер және катализаторлар бір күйде болса және бөліп тұратын беттік қабат болмаса онда ол – гомогенді катализ дейді. Ал гетерогенді катализде реакция екі беттік қабатта жүреді, соның бірі катализатор болып табылады.
Катализатор мен әрекеттесуші заттар ортақ бір фаза құрайтын болса, мұны гомогенді катализ деп атайды. Гомогенді катализдің теориясының басты жағдайы былайша: реакция барысында катализатор мен әрекеттесуші заттардың тұрақсыз аралық өнімдері түзіліп, олар катализатордың регенерациясы арқылы ыдырап кетеді. Кемшілігі катализаторды өнімнен бөләп алу қиын.
Гетерогенді катализ деп әрекеттесетін реагент пен ондағы катализатор әр түрлі фазада болатын реакцияларды айтады. Гетерогенді катализде катализатор қатты зат, ал реагенттер не сұйық, не газды күйінде болады. Мұндай реакциялар екі фаза аралығында, яғни фазалық бетте, катализатордың бетінде жүреді. Гетерогенді катализде катализатор болатын заттың қасиеті, табиғи ерекшелігі мен құрылысы, химиялық құрамы мен беттік сипатының маңызы зор. Мысалы, платина пластинасын сутек пероксидіне батырса, онда ешбір өзгеріс байқалмайды. Ал осы пластина бетін қырып, сосын сутек пероксидіне батырса, реакцияның едәуір жылдам жүретіні соншама, оттектің бөлінгені көпіршік түрінде көрінеді. Платинаны ұсақтап қолданса, реакция жылдамдығы күрт жоғарылайды. Енді сутек пероксидіне платинаны коллоидты өлшемдегідей етіп ұнтақтап  салса,  реакция   қопарылыспен  аяқталады.
Әдетте барлық гетерогенді каталиттік реакциялар олар өте карапайым болса да, бірнеше сатыдан тұратын реакциялар арқылы жүреді: әрекеттесуші молекулалардың өзара жақындасуы; молекулалардың катализатордағы активтілік орталығына бағытта-луы; әрекеттесетін молекуланың адсорбциялануы; молекулалар-дың химиялық езгеруі; реакция өнімінің десорбциялануы; өнімнің катализатор бетінен алыстауы.
Жалпы катализдегідей бұл процесте катализатордың активтілігі концентрацияға, температураға, қысымға, әрекеттесетін реагенттер мен катализатордың химиялық құрамына, тағы да басқаларға байланысты болады.(олар таңдамалы қасиетпен әсер етеді).
Гетерогенді катализдің механизмі мен себептерін түсінуде көптеген тәжірибе кезінде жинақталған мәліметтерге негізделген екі жайдың маңызы зор: катализатор бетіне (үстіне) әрекеттесетін реагенттің адсорбциялануы; каталиттік реакцияларға катализатордың беті түгелдей қатынаспай, тек активті орталық деп аталатын жекеленген шағын бөлшектерден тұратын, аса көп емес бөлігінің ғана әрекеттесуі.
56. Отын классификациясы. Қатты отынды өңдеу (пиролиз, газификация, жартылай кокстеу, кокстеу) әдістері
Отын – табиғи немесе жасанды жанатын қабілеті бар, энергия көзі болып және өндірістерде, бірінші қатарда химиялық өндірістерге, шикізат болып есептелінетін зат.
Отын классификациясы
Агрегаттық күйі Тегі
Табиғи отын Жасанды отын
Қатты Ағаш, шымтезек, қоңыр көмір, тас көмір, жанатын тақтатастар Жартылай кокс, ағаш көмір, кокс
Сұйық Мұнай Бензин, керосин, лигроин, соляр майы, газойль, мазут, тас көмір қара майы және олардың фракциялары
Газ түрінде Табиғи газ, мұнай өндірісіндегі жолай газдары Кокс газы, жартылай кокс газы, генератор газдары, мұнай өңдегендегі газдар және т.б.
Қатты отынды химиялық әдістермен өңдеу – олар: пирогенетикалық («пиро» – грек сөзі – «от», «генос» – туу) әдістер пиролиз (құрғақ айдау); газификациялау (газға айландыру) және гидрогенизациялау (гидрлеу).
Қатты отын жоғары температуралық (пирогенетикалық) өңдеуге түседі. Мұндай өңдеудің мақсаты – көмірден отын және негізгі органикалық синтездің жартылай өнімі ретінде қолданылатынбағалы екіншілік өнімдер алу. Көмірді өңдеудің барлық әдістері жоғары температурада көп фазалы жүйеде жүретін гетерогенні процестерге негізделген. Қатты отынды химиялық әдістермен өңдеу – олар: пирогенетикалық («пиро» – грек сөзі – «от», «генос» – туу) әдістер пиролиз (құрғақ айдау); газификациялау (газға айландыру) және гидрогенизациялау (гидрлеу).
Пиролиз – отынды ауа кірмейтін жабық реакторда қыздырғанда отын құрамындағы компоненттер құрылымы бұзылып химиялық өзгерістерге ұшырауы. Пиролиз процесіндегі негізгі химиялық өзгерістер ірі молекулалар ұсталады және ұсатылған бөлшектер одан әрі полимеризация, конденсация, деалкилдеу, ароматтану және т.б. өзгерістерге ұшырайды.
Қатты отынды кокстеу. Кокстеу – 900 – 10500С температурада ауасыз кокс пештерінде тас көмірді өңдеу әдісі. Алғашқы алынатын өнімдер: кокс және ұшқыш заттар – тура кокс газы. Шикізат ретінде 350 – 4000С температурада пластикалық күйіне ауысып, берік және кеуекті металлургиялық кокске айналатын тас көмірлерді қолданады.
Көмірді ауасыз қыздырғанда төмендегідей процестер жүреді:
2500С – ге дейін көміртек (II) оксиді, диоксиді және су бөлінеді;
300 – 3500С газ фазасында шайыр буы және пирогенді су бөлінеді, ал көмір пластикалық күйге көшеді;
500 – 5500С пластикалық массаның айырылу процесі жүреді. Бұл уақытта парафинді, нафтені, қанықпағанжәне ароматты көмірсутектерден тұратын газдар және шайырлар түзіледі, сонымен қатар жартылай кокс түзіліп маса қатады;
7000С – де және одан жоғары температурада ұшатын заттар одан әрі бөлініп кокс түзіледі.
Газификациялау – 10000С температурада қатты отынның органикалық массасын ауамен, су буымен немесе олардың қоспасымен шала тотықтыру арқылы жанғыш газдарға айналдыру. Жанатын газдарды өндіру арнаулы генератор деп аталатын пеште орындалатын болғандықтан оларды генератор газдары деп атайды. Генератордағы жоғарғы температура компоненттер арасындағы экзотермиялық реакциялардың жылуымен орнайды.
Қатты отынға сапасы төмен қатты отындарды: шымтезек, сапасы төмен көмірлер, тақтатастар, жартылай кокс, ағаш қалдықтары және т.б. ұшыратады.Генератор газының құрамы және қасиеттері үрлеуге қолданылатын тотықтырғыш агентке және газгенератордың жұмыс істейтін режіміне тәуелді.
Газға айналдыру процесінің негізгі мақсаты: а) күкіртті мол қатты отындарды газға айналдырып, газды ыстық күйінде күкірт қосындысынан тазарту, (жылу электрстанцияларында отынды жаққанда бірінші сатысы),
б) химиялық шикізат – сутекті, тотықсыздандырғыш газдарды және синтезгазды алу, в) табиғи газдардың орнына жұмсалатын жану жылуы жоғары газдарды алу, газы жоқ аудандарды газбен қамтамасыз ету үшін арзан бағалы отындарды болашақта газға айналдыру.
57. Кокстеу. Кокстеу өнімдері. Кокстеу пештерінің құрылысы. Кокс газдарын өңдеу
Көмірді кокстеу 900-10500С температурада ауа кірмейтін кокс пештерінде тас көмірді өңдеу әдісі. Алғашқы өнетін өнімдер: кокс және ұшқын заттар – тіке кокс газы. Шикізат ретінде 350-4000С температурада пластикалық күйіне ауысып берік және кеуекті металургиялық кокске айналатын (коксталынатын) тас көмірлерді қолданады. Коксталынатын көмірді көмірлердің басқа түрлерінен араластырып дайындалған шихтаны кокстайды.
Коксхимиялық өндірісі кокспен қатар жүздеген химиялық өнімдер, химиялық өндірістерінің шикізатын, жартылай өнімдер және мономерлерді өндіреді. Коксталынатын шихтадан орта есеппен (%) – 65-80% кокс, 3-5% шайырлар, 1-1,1% шикібензол, 1-1,2% амоний сульфаты, 15-18%, 310-340 м3 газ (1 т құрғақ шихтадан) өнімдер өндіріледі.
Кокс – кеуекті қатты зат (кеуектілігі мөлшерімен 50%) қасиеттері металургия талабына тәуелді, домна пештерінің жұмыс істеу жағдайына байланысты, кеуектіліктен басқа механикалық беріктілігі жоғары, ал жану жылуы 31400 кДж/кг кем болмауы міндетті.
Тура (тіке) кокс газы – (құрамы өте күрделі –конденцияланбайтын газдар, тас көмір шайырлары, бензол көмірсутектері және су буынан құралған қоспалар) кокс пешінен шығынын бу мен газдар қоспасы. Тура кокс газы құрамындағы шайырларды, бензол көмірсутектерін, суды конденсацияланғаннан және аммиакты адсорбциялағаннан кейін газ күйінде қалған газ қоспаларын – кері кокс газы деп атайды, оның құрамы (көлем %) : Н2 – 54-59; СН4 – 23-28; СО – 5,0-7,0; N2 –3-5; СmHn –2-3; СО2 – 1,5-2,5; О2 – 0,3-0,8, жану жылуы – 16700-17200 кДж/м3.
Кері кокс газы кокс және домна пештерін қыздыруға, көбінесе химиялық шикізат ретінде қолданылады.
Кокс шайырларының құрамында мыңдаған дербес (жеке) қосылыстар бар, солардың 300-ге жақынын жеке бөліп алуға болады. Кокс шайырын алғашында фракцияларға бөліп, олардан дербес заттарды және олардың қоспасын (майлар) өндіреді.
Шикі бензол – жеңіл ароматтық көмірсутектерінен құралған күрделі, тіке кокс газынан кокс шайырымен бірге конденсацияланбайтын, қайнау температурасы үлкен маймен сіңіріліп бөлінетін қоспа.
Кокс пештері – 70-тен астам камерадан тізілген жоғары температураға төзімді реакторлар батареясы. Пешті сыртынан қыздырады, отын қатарында: домна, кері кокс немесе генератор газдарын қолданады. Әр камераның ұзындығы – 14 м, биіктігі – 4,3 м, ені – 0,4 м.
Камераның ішкі қабырғасы динас кірпішімен қапталған. Тас көмірді кокстау 13-14 сағаттан кейін аяқталынады. Оңтайлы температура 900-11000С аралығында. Кокстеу процесі – периодтық процесс, 13-14 сағаттан кейін кокс камерадан шығарылып сумен суытылады.
Кокстеу процесінде үздіксіз бөлінетін кокс газы құрамындағы қажетті құнды компоненттерді айырып алу үшін технологиялық сұлбаға жіберіліп химия-физикалық әдістермен өңделінеді.
Кокс газын қайта өңдеу – үздіксіз тура кокс газы 8000С температурамен газ жыйнағышқа келіп «шайыр бетіндегі» сумен 700С-ға дейін салқындатылынады («шайыр бетіндегі» салқын су газ жыйнағышқа жоғарыдан шашырап, оны салқындатады). Газдар, булар, су және концентрацияланған шайыр қоспалары сеператорға келіп тығыздылығына байланысты сұйық және газ-бу қоспасына бөлінеді. Сұйық фракция тұндырғышқа құйылып, газ фракциясы тоңазытқыштан өтіп 300С температурада электрсүзгіде тұман күйіндегі шайырдан тазартылады. Газ тоңазығанда бу күйіндегі су, аммиак және фенол конценсацияланып бөліп алу мақсатымен газ қоспасын су буымен – 600С қыздырып (реакцияны жылдамдату үшін) 75%-ды күкірт қышқылымен сатураторда барботаж әдісімен (NH4)2SO4 –ке айналдырады.
Бензол көмірсутектерін газ құрамынан айырып алу мақсатымен газды салқын тоңазытқышта жанастырып салқындатады, газбен жанасқан су газ құрамындағы күкірт қышқыл тамшылары мен қатты нафталинді газдан айырып алады. Салқындаған газ шайыр орналасқан мұнарада соляр немесе тас көмір майларымен жуылады – бензол көмірсутектері майда физикалық адсорбцияланып мұнараның төменгі шетінен бөліп алынып дистилляциялау әдісімен «шикі» бензолға және алғашқы қалпына келтірілген жұтқыш майға бөлінеді.
«Шикі» бензол – құрамында % бойынша: күкіртті көмірсутек және жеңіл қайнайтын көмірсутектер 1,6-3,4; бензол 59,5-78,3; бензол гомологтары 12-21 және т.б. қосылыстардан құралған қоспа. Фракциялау әдісімен: күкіртті көмірсутек, бензол, толуол, ксилол, ауыр бензол (сольвентер) өндіріледі.
Коксты өрттеу айналмалы құбырлы пештерде жүргізіледі. Айналмалы пеш диаметрі 3,0-4,0 м және ұзындығы 45-60 м болатын қалай құбырдан жасалады. Пештің айналмалы және қиғаш болуы қалыңдығы 45-50 см кокстың жылжылмалы қозғалысына мүмкіндік береді. Пештегі өртеуді қатамасыз ету үшін кокс ағымына қарсы отын және ауа беріледі. Пеш сағатына 1050 тонна коксты айналдырады. Жоғары температуралы реактор крекинг және ұшқыш заттарды жағып, кокстың құрылымын реттейді. Өрттеу клесі сатылармен жүргізіледі. 1. 1-ші зонада шикі кокс құрамында 6-8 % ылғал болғандықтан, кокс пеште 4000С температурада кептіріліп, қыздырылады. 2 - ші зонада ұшқыш заттарды бөліп алу және термиялық крекингтеу процесі жүреді. Бұл сатыда кокс 800-1000С қыздырылып, ұшқыш заттардың бойынан бөлінуінен ісінеді. Коксті өртеу 3-ші зонада аяқталады. 8000С жоғары температурад көмірсутектер сутекке және пиролиттік көміртекке ыдыр Пиролиттік көміртек кокс кеуектерінде жинақталып, кокстың тығыздалуына әкеледі. Графиттің 2 өлшемді құрылымы 3 өлшемді құрылымды кристаллиттерге реттеледі. Кристалдық құрылымда пайда болған деффектілер пи элеткрондарды ұстап қалып отырады.

Сур. 2. Айналмалы өртеу пешінің функционалдық сызба-нұсқасы.
Шикі коксты 1100-13000С температурада өртеу арқылы бойынан ылғал, ұшқыш заттар кетіп, электр және жылу өткізгіштігін арттыратын кристалдық тор қалыптасады.
59. Мүнайды екіншілік өңдеу әдістері. Термиялық және каталитикалық крекинг өнімдері. Мұнай өнімдерін тазалау. Технологиялық сызба-нұсқалары. Катализаторлары.
Мұнайды екіншілік өңдеу:
Термиялық крекинг – күрделі көірсутекті жоғары қысымда (2-4Мпа) белгілі температурада ыдырату. Бүгінгі таңда қазіргі козғалтқыштардың талаптарына сәйкес келмейтіні және шығарылатын өнімнің төменгі сапалылығы үшін (жанармай) термиалық крекинг шегерілген. Каталитикалық крекинг – мұнайдын үлке нмолекулалы көмірсутектерін бензин фракциясын құрайтын кіші молекулаларға ыдырату. Мұнай өңдеуде бензин фракцияларына үлкен көңіл бөлінеді. Саны жағынанда, сапасы жағынанда жоғары бензиндер алуға тырысады. Каталитикалық риформинг деп көмірсутектердің каталитикалық жол мен ароматизациялау процесін айтады. Бұл процесс кезінде түзу сызықты және тұйықталмаған көмірсутектер бензол тәрізді тұйықталған көмірсутектерге айналады. Ароматтық көмірсутектердің октан сандары басқа көмірсутектердікінен біршама жоғары. Сондықтан оларды қазіргі кездегі октан сандары жоғары бензиндер өндіру үшін пайдаланады. Гидрокрекинг сутек қысымы арқылы жүргізіліп, мұнайдың күкіртті және шайырлы ауыр фракцияларын өңдеуде қолданылады. Бұлпроцесссутектің 5-30 МПақысымында 350 – 450Стемп-рада Mo, Nі оксидтері мен сульфидтерін катализатор ретінде қолдану арқылы жүреді. Мұндай процесс кезінде мұнай гидрогенделеді, полициклді көмірсутектер изопарафиндерге ыдырайды. Кокстеу-ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процесі. Кокс процесін ~0,2-0,3 Мпа қысымда және 470-5400С температурада жүргізеді. (ауыр мұнай қалдықтары). Пиролиз – жоғары бағалы олефин көмірсутектерді (құрамында қанықпаған көмірсутектер көп болып келетін газдар, ал олар болса полимеризация, алкилдеу т.б. пр. үшін жақсы шикізаттар) алуға негізделген жоғары температуралық процесс. Бастапқыда пиролиз этилен өңдіру үшін ғана қолданылған, қазіргі кезде пропилен, бутилен, бензол және басқа өнімдер шығаруда кеңінен пайдаланылады. Бұл жүйеде әрекет 750-9000С температурасында, төменгі қысымда жүреді. Олефин алуға негізделген ең жақсы шикізат парафинді көмірсутектер болып табылады. Висбрекинг төменгі қысымда (~2Мпа) және 5000С температураға дейін жүретін жеңіл термокрекинг процесі. Былайша айтқанда қазандық отынның тұтқырлығын төмендету мақсатында мұнай шикізатын термиялық өндеу процесі
Каталитикалық крекинг – мұнай өңдеудің маңызды процесі. Бұл процестің шикізаты ретінде мазутты вакуммдық айдау арқылы алынатын қайнау температурасы 500°С вакуумдық газойль қолданылады. Шикізат 500°С температурада катализатор – синтетикалық алюмосиликат – цеолитпен жанасады. Каталитикалық крекинг нәтижесінде алынған бензиннің құрамында н-парафиндерге қарағанда антидетонациялық қабілеті жоғары тармақталған парафинді және ароматты көмірсутектердің мөлшері жоғары болғандықтан октан саны жоғары болып келеді. Катализатор ретінде жоғары дамыған бетті алюмосиликат қолданылады (цеолиттер-табиғатта кездесетін алюмосиликаттар, құрамы өте күрделі, кристалды заттар).
Крекинг – мұнайдың үлкен молекулалы көмірсутектерін бензин фракциясын құрайтын кіші молекулаларға ыдырату. Мұнай өңдеуде бензин фракцияларына үлкен көңіл бөлінеді. Саны жағынан да. Сапасы жағынан да жоғары бензин алуға тырысады.
•температурасы 450-480°С
•қысымы 0,14-0,18 МПа.
Қазіргі кездетермиялық крекинг процесі шектеулі өнім атап айтқанда гудроннан қазан отындарын (висбрекинг), техникалық көміртек алуға қажетті жоғары ароматталған шикізатты (күйе), жуғыш заттар өндіріс үшін α-олефиндер алуда қолданылады.
Газ. Каталитикалық крекинг газы қанықпаған көмірсутектерден, негізінен пропиленнен және бутеннен құралады. Сондай-ақ олардың құрамында аз мөлшерде изобутан кездеседі.
Бензин. Каталитикалық крекинг арқылы зерттеу әдісі бойынша октан саны 88-91 бензин алынады. Каталитикалық крекинг бензинінің кемшілігі – (сақтаған жағдайда) құрамында отынның тұрақтылығына әсер ететін күкірт мөлшері (0,1-0,5%) және қанықпаған көмірсутектер мөлшері (30%-ке дейін) жоғары.
Жеңіл газойль. Каталитикалық крекинг процесінде 200-270°С температурада (сирек 200-320 немесе 200-350) бөлінетін фракция жеңіл газойль депаталады. Жеңіл газойль дизель отынының компоненті ретінде қолданылады..
Ауыр газойль. Каталитикалық крекинг процесінде 270°С жоғары (реже 320,350) бөлінетін фракция ауыр газойль депаталады. Бұл фракцияның құрамында полициклді ароматты көмірсутектердің мөлшері жоғары болғандықтан жоғары сапалы ине тәрізді кокс алуда таптырмайтын шикізат болып табылады.
Термиялық крекинг. Жоғары қысым 2-4 МПа және температура 500-540ºС қалдық шикізатты немесе жоғары температурада қайнайтын дистиллятты термиялық крекингтеу арқылы газ және сұйық өнімдер алынады. Негізгі өнімдері.
1.Крекинг-қалдық – қазандық отын, баяу кокстеу қондырғысының шикізаты. Жану жылуы жоғары. Тікелей айдалған мазутқа қарағанда қату температурасы және тұтқырлығы төмен.
2.Термогазойль – қ.т. 200-4800С.
Қосымша өнімдер.
3.Газ - қаныққан және қанықпаған көмірсутектерден құралады.
4.Бензин – октан саны 65-70, күкіртті мұнай қалдықтарын өңдегендегі күкірт мөлшері 0,5-1,2 мас.термиялық крекинг бензинінің құрамында 25 мас. Қанықпаған көмірсутектер болғандықтан химиялық тұрақсыз болып келеді.
5.Керосин-дизелді фракция - гидротазаланғаннан кейін дизель отынының компоненті ретінде қолданылады.
Термиялық крекинг процесінің принципиалдық технологиялық сызба-нұсқасы

I – шикізат, II - тұрақтандырылуға жіберілетін бензин,III – К-4 бөлінетін ауыр бензин, IV – вакуумдық дистиллят, V- термогазойль, VI – крекинг қалдық, VII – ГФҚ газдары, VIII – вакуумдық жүйедегі газ және су буы, IX – су буы.
Сурет 2 - Дистиллятты шикізатты термиялық крекингтеу қондырғысының приниципиалдық технологиялық сызба-нұсқасы.
Қондырғы келесі бөлімдерден тұрады. Реакторлық бөлім ауыр шикізатты крекингтейтін пештен П-1 және П-2 жеңіл шикізатты крекингтейтін пештен, К-1 реакциялық колоннадан тұрады. Крекинг өнімдерін бөлу бөлімі: крекинг қалдықты бөлудегі жоғарғы қысымдағы К-2 және төменгі К-4 қысымдағы буландырғыштардан, ауыр крекинг қалдығын және термогазойль алуда жоғары қысымдағы комбинирленген ректификациялық колоннадан К-3, тұрақсыз бензин құрамынан газды бөлуде газды сеператорлардан С-1және С-2 тұрады.
Бастапқы шикізат жылуаламастырғыштарда қыздырылғаннан кейін К-3 колоннасының төменгі бөлігіне келіп түседі. Колонна жоғарғы бөлігіне буды жібере алатындай тарелка көмегімен 2 бөлікке бөлінген. Жоғары бөлікте крекинг буының конденсирленген өнімдері колонна ішіндегі аккумуляторға жиналады. К-3 аккумуляторында жинақталған ауыр және жеңіл шикізат ағыны ирек құбырлы пештерге жіберіліп 500-5500С қыздырылады. Ары қарай крекинг тереңдігін арттыру үшін реакциялық кмераға К-1жіберіледі. Реакциялық камерадан жоғары К-2 қысымды буландырғышқа келіп түседі. Осыдан бөлінген крекинг қалдығымен термогазойль төмен қысымды буландырғышқа барады. Осыдан бөлінген газ және бензин керосинді фракция К-3 колоннасына барады. Сонымен қатар К-3 және К-4 колоннасынан бөлінетін газдар және бензин фракциясының буы конденсатр тоңазытқышта салқындатылып, газдысеператорларға жіберіледі.
60. Органикалық заттардың технологиясы. Өндірістік органикалық синтез, оның мәні, шикізат базасы. Көміртегі оксиді негізіндегі синтездер. Метил және этил спирті, ацетилен, целлюлоза, полимерлер, каучуктер өндірісі. Процестің физико-химиялық негізі. Шикізат. Процестің шарттары мен технологиялық сызба-нұсқасы.
Химиялық технология - бейорганикалық заттардың технологиясы және органикалық заттардың технологиясы болып екіге бөлінеді.
БЗТ-на бейорганикалық заттардың өндірісі жатады:
минералдық қышқыл мен тұздар өндірісі;
тыңайтқыш, сілті, селикатты материалдар-керамика, шыны жартылай өткізгіштер және тағы басқа өндірістер жатады.
ОЗТ-на органикалық заттар өндірісі жатады. Олар - көмір, мұнай, жанғыш газдар, органикалық қышқылдар, спирттер, бояулар, синтетикалық каучук, химиялық талшық т.б. органикалық синтез өнімдерін өндіру жатады.
Шикізат базасы. Негізгі органикалық синтездің шикізаты ретінде парафиндер, олефиндер, диолефиндер,ацетиленді және ароматты көмірсутектер,сонымен қатар көміртек оксиді мен сутегі(синтез газ) қолданылады.Көмірсутектердің, көміртек оксиді мен сутектің көзі мұнай,көмір және табиғи газдар болып табылады.
Органикалық синтез химияның типтік гидрлеу және дегидрлеу , гидратациялау және дегидратациялау,хлорлау,гидрохлорлау және дегидрохлорлау, тотықтыру,сульфидтеу,нитрлеу,конденсациялау, полимерлеу және т.б реакцияларына негізделген.
Органикалық синтез өнімдері-бастапқы шикізат,жартылай өнім,мақсатты өнім деп ажыратылады.Бастапқы шикізат пен дайын өнімнің байланысын сызба-нұсқа түрінде былай көрсетуге болады:
Бастапқы шикізат→1-ші жартылай өнім→2-ші жартылай өнім→дайын өнім
Органикалық синтез процестері көбінесе кинетикалық аймақта жүретін болғандықтан олардың жалпы жылдамдығы химиялық реакцияның жылдамдығымен анықталады және келесі теңдеумен есептеледі: V=dC/dτ=KΔC.
Мұндағы:ΔC – процестің қозғаушы күші, реакциялаушы заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тең, К-жылдамдық тұрақтысы, Аррениус теңдеуіне бағынады. Органикалық синтез процесінде бір ғана реакция жүрмей бірнеше параллельді және тізбекті реакциялар жүреді.Соның нәтижесінде мақсатты өнімнен басқа қосымша заттар және өндіріс қалдықтары бөлінеді.Реакция санына сәйкес процестің жылдамдық константасы бірнеше реакциялардың тұрақтыларының күрделі функциясына айналады.
К=f(K1,K2,K3,..Kn )
Органикалық синтезде тек қана негізгі реакцияны жылдамдататын таңдамалы катализаторлар қолданылады.
Көміртек оксиді негізіндегі синтез. Метил спирті өндірісі. Қазіргі кезде метил спиртін синтез газдан СО+H2 өндіреді. Метил спиртін синтездеудің физика химиялық негізі және технологиясы аммиакты синтездеу әдісіне ұқсас. Синтез газ азот сутек қоспасы сияқты генератор газдарын немесе табиғи газдарды конверсиялау әдістерімен өндірділеді.Метил спиртін синтездеу процесі жоғары қысымда және үлкен температурада катализатор қатысуымен жүреді. Метил спиртінің шығымы, аммиак шығымы сияқты аз болғандықтан технологиялық процесс тұйық сызба нұсқамен жүреді, реагенттер толық аяғына дейін әреккттеспейді. Процесті 350-4000C, 20-30 МПА және V=35000-40000 cағ-1көлемдік жылдамдықта мырыш-хром катализаторының (ZnO+Cr2O3)қатысуымен немесе 210-3000C, 5-10МПа және V=8000-10000cағ-1 төменгі температуралық құрамында мыс бар катализаторда (CuO+ZnO+Al2O3 немесе CuO+ZnO+Cr2O3) жүргізеді.Құрамында мысы бар катализаторлардың тұрақтылығы төмен. Бұл катализатордың активтілігіне газдық құрамындағы аздаған мөлшерде СО2 болуы оң әсер етеді. Бір циклде метанолдың шығымы 4% шамасында. Көлемдік жылдамдықты өсіргенде газ қоспасының (синтез газ)метанолға айналу дәрежесі бір өтімде азаяды.Бірақ циклдік сызбанұсқа бойынша алынған метил спиртінің мөлшері көбейеді,өйткені көлемдік жылдамдықтың артуына қарағанда газ қоспасының метанолға айналу дәрежесінің кемуі баяу болады.Метанолды синтездеуге газ қоспасын1:4-тен 1:8 қатнасында дайындайды.Метанолдың түзілу реакциясы қайтымды және экзотермиялық. CO+2H2=CH3OH+111кДж. Егер қысым оптималды қысымнан төмен, ал температура жоғары болса, онда мынадай қосымша реакциялардың жүруі ықтимал:
1)CO+H2↔CH2O+8,4кДж
2)CO+3H2↔CH4+H2O+209кДж
3)2CO+2H2↔CH4+CO2+252кДж
4)2CO↔CO2+C
5)2CH3-OH→CH3-O-CH3+H2O
6)CH3-OH+nCO+2nH2↔CH3(CH2)nOH+nH2O
7)CH3-OH+H2↔CH4+H2O
Түзілген жанама қосылыстардың мөлшері темпға, қысымға, алғашқы газ қоспасының құрамына, катализатордың талғампаздығына байланысты.Көрсетілген (1-7)процестермен салыстырғанда метанолды синтездеу процесі көлемнің максималды азаюымен жүреді. Сондықтан Ле Шателье приципі бойынша қысымды көтеру тепе теңдікті метил спирті түзілетін жаққа қарай ығыстырады.Процесс экзотермиялық болғандықтан темпны жоғарылату тепе теңдіктісолға қарай ығыстырады,синтез газдың метанолға айналу дәрежесі төмендейді.Сон.қ темпны жоғарылатпаса процестің жылдамдығы азаяды.Сонд. өндірісте температураның ауытқуы 20-300C аспауы керек.Катализатордың активтілігі және таңдамалылығы төмендегенде нақты шығым тепе теңдік шығымынан төмен болады.Өндірісте көбінесе тұнбаға түсіру арқылы алынған ZnO:Cr2O3~2:1 катализаторларды қолданады.Катализаторларды синтез газбен тотықсыздандырады.Осылай алынған катализаторлар регенерациясыз 4-6 ай бойында жұмыс жасайды. Метанол өндірудің технологиялык сызбанұсқасы суретте көрсетілген.
метанол
Синтез газдан метил спиртін синтездеу кондырғысының сызба-нұсқасы
1-компрессор; 2- араластырғыш; 3-сүзгіш; 4- жылу алмастырғыш құбыра; 5-циркуляциялық компрессор; 6- синтез колоннасы; 7- тоңазытқыш конденсатор; 8- сеператор; 9- спиртті жинағыш.
Тазартылған бастапқы газ қоспасы компрессор арқылы (1) 25МПа қысыммен қысылып, араластырғышқа (2) қайта айналып келген газ қоспасымен араласып (3) сүзгіштен өтіп майдан тазартылады. Одан кейін жылу алмасу аппаратында (4) 220°С температураға дейін реакциядан бөлінген жылумен қызады, осы температурада газ синтез колоннасына жіберіледі (Н = 12-18м ішкі диаметрі - 0,8-1,2м жэне қабырға қалыңдығы 0,09-0,1м). Қажетті температура реакция жылуымен сақталады. Егер температураны төмендету қажет болса колоннаға төменнен салқын газ енгізеді.Синтез колоннасынан шыққан газ жылуын жылу алмастырғыштағы газ қоспасына беріп суытқыш конденсатор арқылы өтіп (8) сеператорға келіп 96% -ті шикі спирт бөлініп алынады. Ал реакцияға түспеген газ қоспасы компрессорда (5)керекті қысымға дейін қысылып араластырғышқа (2) жіберіледі. Метил спирті шикі спирт жинағышқа (9) құйылады.
Қайта айналатын газ қоспасының құрамында (метан, азот, көміртек (IV) оксиді жэне т.б.) қосымша процестердің өнімдері көп мөлшерде жиналатындықтан, оқтын-оқтын қайта айналатын газдың бірсыпырасын өртеп, қалғанын жаңартады. 1т метил спиртін алуға шамамен 700м3 СО жэне 1400-2000м3 Н2 жұмсалады. 1м3 синтез газдан шамамен 400г метил спирті алынады", яғни шығым теория бойынша есептелгеннен 84-87%
Синтез кезінде көміртек (II) оксиді колонна қабыргасымен әрекеттесіп темір пентакарбонилін Ғе(СО)5 түзеді, ол катализатор бетін қаптап метан түзілетін қосымша процесті күшейтеді. Сондықтан оралатын газды активті көмірмен тазартады, колонна қабырғасын легирленген болаттан дайындайды.
Этанол өндірісі. Реагенттің конверция дәрежесінің төмендігінен, жоғары температурада және этиленнің тура гидротациясының қысымы заттардың айналуы және энергия экономиясы туралы сұрақтарға негізгі мән береді. Берілген процесс схемалары бір-бірінен синтез және барлық өнімді жуу дәрежесі үшін керекті су буының шығуына байланысты ерекшеледі. Сәйкес параметрлердегі су буын жиірек басқа жақтан немесе осы қондырғының трубалық пешінде алады. Соңғы жағдайда техникалық судың су айналымын ұйымдастыруға болады.Бұндай процесс схемасы суретте көрсетілген.
Ацетилен өндірісі.
Кальций карбидінің сумен реакциясы экзотермиялық:

Карбидтік әдісте процес СаС2 алудан басталады. Процес қайтымсыз, экзотермиялық, көп жылуды сіңіріп, 1700-1800ºС жүретін реакция.Температураны 2200 ºС көтергенде СаС2 буланып айырылады.
СаС2 сумен айыру экзотермиялық, қайтымсыз, гетерогенді, жылдам реакция. СаС2 дисперстілігі, араластыру қарқындылығына процес тәуелді. Ацетиленнің полимерленуін болдырмау үшін реакция 100-400 ºС жүргізу керек.Гидратация процесі 2 жолмен жүреді:
Карбидті суға
Суды карбидке
1)Құрғақ карбидті суға принципі бойынша кальций карбидін суғажібереді.1 тонна кальций карбидіне 10 м3 су керек.Реакция барысында бөлінген жылу мөлшерінің 50-60% суды жылытуға кетеді.Бұл кезде СаС2 құрамында 70% суы бар суспензия түрінде алынады.Бұл әдіс тасымалдауды қиындатады.
2)Суды карбидке әдісінде карбид салынған реакторға су жіберіледі.
Бұл процестің кемшілігі көп энергияны қажет етеді және көп сатылы капитал қажет. Процестің артықшылығы жоғары концентрациялы ацетилен алынады, арзан тас көмір алынады.

Ацетиленді кальций карбидінен алудың технологиялық сызбанұсқасы:
1 – вагонша; 2 – монорельс; 3 – екпінді бак; 4,7 – тоңазытқыш; 5 – тұндырма; 6 -ацетиленді генератор; 8,9,10 – ацетиленді тазалауға арналған скруббер; 11 – сулы газгольдер; 12 – оттосқауыл; 13 – компрессор.
Кальций карбиді вагоншамен 1 монорельс 2 арқылы генераторға 6 түседі. Онда кальций кариді сумен араласып сүтке ұқсас сұйықтыққа айналады. Осыдан кейін тұндырғышқа 5 түседі. Одан тоңазытқыш арқылы 4 напорный бакқа барады. Онда жоғалған шығынды қайтару үшін кішкентай мөлшерде су құйылады. Одан қайта генераторға 6 түседі. Генераторда түзілген ацетилен 50-60ºC температурадан тоңазытқыш арқылы 7 суытылады. Кондансаттан бөлініп скрубберге 8 түседі. Онда ацетилен күкірт қышқылының әсерінен аммиактан тазартылады. Одан кейін келесі скрубберге 9 түсіп онда натрий гипохлоридінің судағы ерітіндісімен жуылып, келесі соңғы скрубберге келіп құйылады. Негізді скрубберде қалған хлор қалдықтарынан тазартылады. Таза ацетилен сулы газгольдерге 11, содан оттосқауылдан 12 өтіп, компрессорға 13 жетеді.
Целлюлоза өндірісі. Целлюлоза барлық өсімдіктердің құрамында болады,целлюлоза клеткалар қабықшасын түзеді. Целлюлоза табиғи үлкен молекулалық қосылыс, суда ерімейтін полиқанттар (С6Н10О5)п, молекулалық массасы 50000-нан бірнеше миллионға дейін болады. Табиғи материалдардан алынған целлюлоза суда да, кәдімгі органикалық еріткіштерде де ерімейтін талшықты қатты зат. Целлюлоза тек сызықтық құрылымда болатын табиғи полимер.
Мақта талшығында 98%-ға жуық целлюлоза болса,ал ағаш сүрегінде 50% болады. Зығыр мен кендір талшықтары, кағаз, маталардың да құрамында целлюлоза кездеседі. Целлюлозаның ең таза үлгілері – ақ мақта мен сүзгі қағазы.
Целлюлоза өндірісте негізінен екі әдіспен: сульфат және сульфид әдістерімен алынады. Сульфид әдісі – жаңқаланған ағашты сұйытылған натрий гидроксиді ерітіндісімен қыздырып өңдеуге негізделген. Сульфитті әдіс – жаңқаланған ағашты сұйытылған кальций гидросульфиті ерітіндісімен қыздырып өңдеуге негізделген.
Целлюлоза өндірісінің технологиялық процестерінің негізгі салалары. Ағаш жаңқаларын дайындау ( қабығынан, бұтақтарынан тазартып, жаңқалап ұсату), пісіргіш ерітінді дайындау, ағашты пісіру( ағашты рентгенмен өңдеу), целлюлозаны ерітіндіден ажырату және оны өңдеу.
Сульфит әдісімен ағаш целлюлозасын өндіру. Ағаш целлюлозасын өндіруге жұмсалатын ағаштар: аз шайырлы шырша, самырсын, шамшат, олардың ұзындығы 15-20 мм, қалыңдығы 3 мм-ге дейінгі шамада жаңқалайды.
Пісіргіш қышқылды дайындауға әктастарымен толтырылған сумен суарылатын мұнара арқылы тазартылған күкіртті газ жіберіледі. Мұнарада жүретін химиялық реакциялардың қорытындысында кальций гидросульфитінің судағы ерітіндісі түзіледі.
SO3 + H2O → H2 SO3
2 H2 SO3 + CaCO3 →Ca(H SO3)2 + СО2 + Н2О
Ағашты пісіру – қышқылға төзімді затпен қапталған(футеровка)болат қазанда жоңқа, пісіргіш қышқыл және ыстық су буымен қыздырылады. Пісіру әдетте 135-145 °С температурада, 0,5-0,7 МПа қысымда 8-10 сағат аралығында жүргізіледі. Пісіру уақыты жеткен кезде қазаннан резервуарға аударып, целлюлозаны пісіргіш ерітіндіден айырып және сумен жуып, механикалық қоспалардан босатып сульфит целлюлозасын бөліп алады.
Алынған целлюлоза сапасы құрамында қалған лигнин мөлшерімен белгіленеді: лигнин мөлшері: 3%-дан көп болса – қатаңырақ целлюлоза, ал 2 %-дан төмен болса – жұмсақ целлюлоза деп аталады.
Сульфаттық әдіске тоқталайық. Ағаш жаңқалары сілтішемен пісіргіш қазанда өткір су буымен қыздырылып өңделінеді. Натрий гидросульфит және натрий гидроксидінің судағы ерітіндісімен түзілген сілтіше құрамында 4,5%-ке дейін натрий гидроксиді және натрий сульфиді болады. Осы сілтішені ақ сілтіше деп атайды. Na2S+H2O=NaHS+NaOH
Сілтілік пісіруді 165-175◦С, 0,8-1,0 МПа қысымда 4-6сағат мезгілде жүргізеді. Пісіру нәтижесінде ағаш құрамындағы гемицеллюлоза, лигнин ерітіндіге айналады. Қолданылатын реактор қазандық немесе труба түрінде болады. Бастапқы шикізат үздіксіз жіберіледі, дайын өнім үздіксіз шығарылады. Тәулігіне 300-400 т целлюлоза өндіріледі. Шикізаттың болуына байланысты қайнату аппараты екі топқа бөлінеді: шикізат 4сағ. болатын және шикізат 1сағ. Қайнату шарты: қысым – 12*105Н/м2, температура – 170-1900С. Қайнату аппараты идеалды ығыстыру режимінде жұмыс істейді. Целлюлозаны тұтыну - қағаз және картон өндірісі, жасанды талшық, пластмасс, лак және т.б.
Целлюлоза алуан салада қолданылады. Целлюлоза құрылысқа, талшықтар есебінде жіптер, маталар, арқан жасау өндірісінде, ағаш сүрегінен алынғаны кағаз жасау өндірісінде пайдаланылады. Оның эфирлері нитролактар, кинопленкалар, медициналық коллодия, жасанды талшықтар жасауға қолданылады.
Полимерлер өндірісі. Полиэтилен (ПЭ) (–СН2–СН2–)n кристалдық құрылымды полимер. Бөлме температурасында полимердiң кристалдану дәрежесi 50-90 %-ға жетедi. Полиэтиленнен жасалған бұйымдар аса мықты, агрессивтi орта мен радиацияның әсерiне тұрақты, залалсыз, диэлектрлік қасиетi жоғары. Mолекулалық массасы 18000-800000 - ға дейінгі қанықпаған көмірсутегі. Шикізат ретінде 8000С температурада пропан және бутанды крекингтеу арқылы немесе мұнай өнімдерін жоғары температурада пиролиздеу арқылы өндірілетін этиленді қолданады. Полимерлеуге қолданылатын этиленннің тазалығы өте жоғары болу қажет (99,99% этилен). Құрамында қоспа болса тізбек үзіліп, молекулалық массасы төмендейді. Таза этиленді алу үшін газ қоспасын -110 -1300С температурада және 0,5-5мПа қысымда тоңазытқыш арқылы өткізеді. Өндірісте полиэтиленді үш түрлі әдіспен алады:
1. Комплексті төртхлорлы титан, үшэтилалюминий АІ(С2Н5)3 катализаторы қатысында 0,5-0,8мПа төмен қысымда, 70-800С температурада этиленді полимерлеп алады.
2. Хром, ванадий және т,б. Катализаторларлың қатысуымен 130-1700С температурада 3,5-4,0мПа қысымда еріткіш қатысуымен полимерлеп алады.
3. Жоғары қысымда (130-250мПа) 200-2700С температурадааз мөлшерде оттектің (0,005-0,05) немесе сутектің асқын тотығының қатысуымен полимерленеді.
Полиэтилен тығыздығы – 910-970 кг/м3, жұмсару температурасы – 110-130 С болатын термопластикалық полимер. Суретте көрсетілген полимерлену процесі радикалдық механизммен жүреді.

1-компрессор, 2- майдан тазартқыш, 3- реактор, 4- сеператор, 5- қабылдағыш, 6-ловушка.
Тазартылған этилен компрессордан (1) 25мПа қысымға дейін қысылады, майдан тазартылғаннан кейін 15мПа қысыммен қосылады. Қысым неғүрлым үлкейген сайын полимерлеу жылдамдығы жоғарлайды. Этилен майтазартқыштан өтіп реакторға(3) келеді. Реактордың жоғарғы жағында этилен реакция температурасына дейән қызады, ал төменгі жағында полимерлену жүреді. Реактор енгіш орнатылған диаметрі 25мм, үзындығы 30мм құбыр, 3 зонаға бөлінген. Сумен қыздырылып, сумен салқындатылады. Полэтилен реакцияласпаған этиленмен бірге редкторлар жүйесі арқылы сеператордан (4) өтіп қабылдағыш (5) келіп қысым төмендеп поиэтилен мен этилен бөлінеді. Этилен ловшкада(6) жуылып қайтадан полимерленуге кетеді. Қабылдағыштан (5) этилен балқыған күйінде түрақтануға, боялуға және үсатуға жіберіледі. Этиленнің конверсиялану дәрежесі бір айналғанда 8-12%-ға бірнеше рет газ циркуляцияланғанда 95-97%-ға жетеді. Процесс периодті және үздіксіз болуы мүмкін. 1т полиэтилен алу үшін 1,1т этилен, 2,4кг триэтилалюминат және 4,8кг тетрахлоридтитан жұмсалады.
Каучук өндірісі. Каучуктың алынуы мен қолданылуын тереңдете зерттеу (ХVIII ғасырдың 20 – жылдарындағы Бразилияға экспидиция) каучуктың Heve ағашынан алынатынын анықтауға мүмкіндік береді. Каучукты алу үшін ағашқа кесіп тіліктер жасайды. Бөлінетін ақ сүтті шырын ауада тез қатайып қараяды да, созылғыш массаға айналады. Маталарға шырын сіңіртсе олар су өткізбейтін болады, қатып қалған щайырдан факелдер дайындалады және шашыратқы түріндігі арнайы шөлмектер алынады.
Жалпылай міндет атқаратын каучуктерді өнімге қойылатын талаптар қатаң емес, яғни тек қана резинаның табиғаты маңызды болатын өндірістерде қолданады. Ал, арнайы міндет атқаратын каучуктерді резина-техникалық өнімдерге арнайы бір қасиет беру үшін, мысалы, желімдегіш, аязға төзімділігін арттыру мақсаттарында қолданады.
Алғаш рет синтетикалық каучукті спирттен Лебедев әдісі бойынша алған:
2CH3-CH2-OH    t=425,ZnO,Al2O3CH2=CH-CH=CH2 + H2 + 2H2O
Металдық натрий қатысында дивинилдің полимерленуі нәтижесінде 1,2 және 1,4 қосылу звеноларынан тұратын тұрақсыз құрылымды полимер алынды:

Алайда, тұрақсыз каучукті тасымалдағанда сапасы төмендейді. 1,4 қосылу металлорганикалық катализаторларды қолданғанда орындалады (мысалы, литийбутилі полимерлену реакциясын иницерлеумен қоса, кеңістікте дивинил молекулаларын координациялайды):

Осындай жолмен табиғи каучуктің синтетикаық аналогі стереотұрақты 1,4-полиизопрен алынды. Бұл процесс иондық полимерлену болып саналады.

Изопрен каучугі СКИ-3 комплексті координациялық Циглер-Натта катализаторының және литийорганикалық қосылыстардың қатысында изопренді стереоспецификациялық полимерлеу арқылы дайындайды. Полимерлеу процесі жылу бөлумен жүреді және оны төмендегідей теңдеумен жазуға болады.
nC5H8 = ( -C5H8-)n -ΔН ΔН= 75кДж/моль
Процесте еріткіш ретінде изопентан қолданылады. Бұл еріткіш түзілген каучуктің бөлінуін және реакция температурасын реттейді. СКИ беріктілігі мен желімдеу қабілеті жоғары, 1000С-ға дейін қыздырғанда қасиетін сақтайды. Барлық қасиеттері табиғи каучукқа жақын болғандықтан резина дайындауға табиғи каучуктің орнына жұмсалынады. СКИ-3-тен алынған резиналар майда, бензинде және басқа оргпникалық еріткіштерде ісінеді, ауа оттегімен тотығады, аязға төзімді және газды өткізбейді.
Синтетикалық бутадиен - стирол каучуктарын (СКС) бутадиенмен стиролды сополимерлеу арқылы алады.






СКС құрамындағы стирол процентіне байланысты каучуктер әр түрлі, мысалы: каучук СКС - 30 құрамында 30% стирол, 70%, бутадиен болады. Каучук құрамында стирол немесе метил - стирол көбейген сайын каучуктің беріктілігі жақсарады, бірақ желімдегіш қабілеті, аязға төзімділігі және эластикалық қасиеті нашарлайды.

1 – латекс енгізу, 2 – фильтр, 3- смеситель; 4- коагуляциялық аппарат, 5- полимезатор; 6 - жинағыш; 7 – жуғыш, 8 – барабанды вакуум-фильтр; 9 - дробилка; 10 – кептіргіш.
61. Мұнай химия синтезі және органикалық заттардың даму ерекшеліктері
Органикалық және мұнайхимиялық синтездің негізгі анықтаушылары болып: алынатын өнімдердің, оларды синтездеу реакцияларының және заттарды бөлу процесстерінің сан алуандығы болып табылады. Өндірістің үлкен масштабындағы үздіксіз және автоматталған технологиялық процесстердің кең таралуын анықтайды. Жаңа өнімдерді өндіріп, мән енгізетін жаңа реакциялар немесе каталитикалық жүйелерді өндіретін сала үлкен динамикасы сипатталады. Сонымен қатар қазіргі заманға сай математикалық модельдеу және оптимизациялау, автоматталған зерттеу, проекттеу және өндірісті басқару әдістерін кеңінен қолданады.Органикалық синтездің технологиялық процестерін жетілдірудің негізгі бағыттары: материалдық ресурстарды үнемдеу; энергияны үнемдеу; қол жеткізер және арзан шикізат;қоршаған ортаны қорғау; ортаны синтездеудің тікелей әдістері; өнім мен шикізаттың сапасын жоғарлату; таңдамалықтың өсуі; өнім және шикізат шығынын төмендету; қосымша өнімдерді мақсатты пайдалану; өндірісті интенсивтендіру; аралық стадиялар сапасының кемуі; процестерді біріктіру.
Негізгі органикалық  және мұнай химиясының көптеген өнімдері көлік транспортында, авияцияда, ракета техникасында және т.б. салаларда маңызды роль атқарады. Оларға синтетикалық двигательді және ракеталық жанармайлар, смазкалаушы майлар, майлар мен жанармай майлардың қасиеттерін жақсартатын қондырғылар, салқындатылатын сұйықтықтардың қатуына кедергі болатын антифриздер, тежегіш және гидравикалық сұйықтықтар. Двигательдерді кең температуралық интервалда эксплуатациялау, төмен температурада оларды оталдыру мүмкіндігі, ауырлықтар синтетикалық смазкалаушы майларды жасауды қажет етті. Олар аз ұшқыш метелды коррозияламайтын, төмен температурада қатпайтын, тотығу мен термиялық ыдырауға тұрақты болуы керек. Смазкалаушы майлардың бағалы қасиеті болып тұтқырлық пен температура қатынасының аз болуы табылады. Арнайы майларға 300-400С температурада жұмыс істеу мүмкіндігін қамтамасыз ететін жоғары жылутұрақтылық талап етіледі.Синтетикалық смазкалаушы майлар органикалық қосылыстардың бірнеше топтарына жатады. Олардың ішіндегі ең маңыздыларына: карбон қышқылының жоғары бір атомды спирттердің, монокарбон қышқылының, көпатомды спирттердің күрделі эфирлері, жоғары қайнайтын фторкөміртектері және фторхлор көміртектер, силоксан байланысы Si-O-Si бар кремнийорганикалық полимерлер жатады. Майлар мен жанармайлардың эксплуатациялық қасиеттерін және сақтауда олардың тұрақтылығын арттыратын әртүрлі қондырғылар маңызды болып табылады. Жанармай мен смазкалаушы майларға, сондай-ақ полимерлерге арналған қондырғылар тізбекті автототығу реакцияларын баяулатады. Басқа қондырғылар майлардың қату температурусын төмендетеді, тұтқырлық қасиеттерін жақсартады, метал коррозиясына кедергі болады.
62. Көмірсутекті шикізат өндірісінің теориялық негіздері және оның химиялық өңдеуге дайындау.
Шикізат - өндіріс өнімдерін өндіруге пайдаланатын табиғи заттар және жартылай өнімдер. Кейбір өндірістерде жартылай өнімді немесе өндіріс қалдықтарын пайдаланады. Химия өндіріс шикізат ретінде тау-кен, мұнай, газ, қара және түсті металлургия өнімдерін қолданады.
Шикізат және өндірілген өнім мемлекеттік немесе басқа стандарттың талабына сәйкес болуы керек.Химиялық өндірістерінде өнімнің өзіндік құнын анықтағанда шикізаттың құны 60-70% шамасында болады. Сондықтан шикізат құнын төмендету керек. Оның:1.Арзан бағалы бағалы шикізатты қолдану (жергілікті, өндіруге аз шығынмен); 2.Концентрленген шикізатты қолдану; 3.Шикізатты комплекс түрінде пайдалану; 4.Азық шикізаттың азық емес шикізатпен, өсімдік шикізатын минералдық шикізатпен алмастыру жоллдары бар. Көмірсутектердің негізгі шикізаты болып мұнай саналады. Мұнайды біріншілік айдаудан алынған фракцияларын ары қара өңдеу барсында көмірсутек қоспаларын аламыз. Мысалы: каталитикалық реформинг барысында бензин фракциясынан ароматты көмірсутектер (бензол, толуол, ксилол) алуға болады. Ал пиролиз нәтижесінде олефиндерді, бутадиен, циклопентадиен, бензол, ксилол, циклопентен, стирол, нафталин және т.б. заттарды алуға болады.Бензин фракциясынан пиролиз кезінде массаның 30% бензол, 6-7% толуол, 2-2,5 % ксилол, 1 % жуық стирол аламыз. С5 фракциясы 30%-ға дейінгі мөлшерде циклопентадиен мен димерлер, 10% жуық иизопрен болады. Ауыр шайыр (қайнау температурасы >200ºС) құрамында нафталин мен оның туындыларынан турады, және аздаған мөлшерде тетралин мен конденсерленген ароматты көмірсутектер болады.Шайырдан пиролиз нәтижесінде көптеген химиялық қосылыстарды алуға болады. Олардың құны каталитикалық риформинг нәтижесінде алынған өнімнен 1,3-1,5 есе аз болады. Мысалы этилен бағасы 20 – 30 %-ға төмендейді.Негізгі біріншілік реакция – бастапқы көмірсутектің сутек түзе ыдырауы, төменгі алканнан: этилен, пропилен, және де басқа олефиндер. Екіншілік – қажетсіз реакцияларға:-алынған олефиндердің ыдырауы;-олефиндердің парафин, диен, ацетилен және олардың туындыларын түзетін гидрлеу, дегидрлеу процестері;-бөлек молекулалардың жоғары молекулалалы көмірсутектерді түзуі;Барлық реакциялар пиролизда бі уақытта өтеді, сондықтан екіншілік реакциялар аз мөлшерде жүру жағдайлары жасалады.Парафиндердің пиролизге түсу механизмін қарастырсақ. Иницирлеу С2Н6 молекуласының ыдырауымен жүреді:

63. Галогендеу үрдісінің теориялық мәселелері,қаныққан және ароматты көмірсутектерді хлорлау реакциялары негізінде радикалды орынбасу механизмі, ароматты көмірсутектерді хлорлау реакциялары негізінде электрофильді орынбасу механизмі.
Радикалды тізбекті хлорлау. Радикалды тізбекті процестерге парафиндерді, олефиндерде және ароматты көмірсутектерде сутек атомының орынбасу реакциялары және C=C мен C-C байланыстар бойынша галогендердің қосылу реакциялары жатады.
Радикалды тізбекті хлорлау процестері аралық хлор атомдары және бос радикалдардың түзілуі арқылы жүретін тармақталмаған тізбекті реакцияларға жатады.
Тізбектің туындауы. Термиялық хлорлау кезінде газ фазасында ол қабырға немесе қондырғы қатысуымен жоғары температурада хлор молекуласын айыру арқылы жүзеге асады. Олар хемосорбция әсерінен Cl-Cl байланысын айырады.Cl2+қабырға→Cl.-ClадсКей жағдайда хлорлау Cl-Cl байланысын үзуге жеткіліксіз температураларда (100-2000С) жүреді. Мүмкін индуционды хлорлау, яғни хлордың органикалық заттармен әрекеттесуі нәтижесінде радикалдар түзіледі.
H2 =CH2+Cl2→ClCH2-CH2-Cl RH-Cl2→R-HCl+Cl Фотохимиялық хлорлау кезінде Cl молекуласының айырылуы энергия квантының жұтылуы нәтижесінде жүзеге асады. Мысалы: ультракүлгін жарықпен сәулелену кезінде:
hv
28035258508900 Cl2 2Cl
Тізбектің жалғасуы тізбек туындауы нәтижесінде түзілген хлор атомдары көмегімен жүреді.
Сl∙+RH→R∙+HCl R∙+Cl2→RCl+Cl∙Аса таза заттарды хлорлау кезінде тізбек ұзындығы басқаша айтқанда, звено саны ондаған мыңға жете алады. Техникалық заттарды қолданған кезде әдетте тізбек бірнеше жүздеген звенолардан тұрады.
Тізбектің үзілуі. Газ фазасы хлорлау кезінде қабырғада немесе қондырғыда тізбектің сызықты үзілуі жүзеге асады:
Cl∙+Cтенка→ClадсСұйық фазалы процестерге аса тән тізбектің квадратты үзілуі жағдайлары белгілі. Бұндай үзілу көмірсутек радикалдарында (көмірсутектерді хлорлау), хлор атомдарында немесе кейбір жағдайында қиылысу жолымен жүзеге асады.
RCH=CH2+RCH2-CH3←2RCH2-CH2∙→RCH2-CH2-CH2-CH2R2Cl∙→Cl2 R∙+Cl∙→RClТізбектің үзілуі әртүрлі ингибиторларда жүзеге (фенол, фенолдар, оттегі) асады.
Галоген π-байланыстың әсерінен поляризацияланады, жартылай оң зарядталған галоген π-жүйесімен әрекеттесіп, π-комплекс түзеді. Содан кейін π-комплекс σ комплекс (карбкатион) түзеді.
Галогенсутектерімен қосылу реакциясы. Пропилен хлорсутекпен әрекеттескенде алынатын негізгі өнім хлорпропан болады, ал хлорпропан өте аз мөлшерде түзіледі: СН3-СН=СН2 + НСl ® СН3-СН2-СН2Cl (90%) (СН3-СНCl-СН3 10%)
Мұндай қаңдылық полюсті реагент әсер еткенде сақталады. Симметриялы емес алкендерге полюсті молекуланың қосылуы Марковников ережесі, яғни сутек қос байланыстағы көбірек сутектенген көміртек атомына, ал галоген азырақ сутектенген көміртек атомына қосылады.
Галогенбензолдар сұйықтар, ароматты иістері бар, суда ерімейді, органикалық ертінділермен жақсы араласады.
Алу әдістері:
Галогендеу реакциясындағы активті катализаторлар –галоидты тасымалдағыштар – сусызметалл галогенидтері. Бұл металл атомдарында электрон тығыздығының дефициті болады, ал металдың үш валентті тұздарында металдар сыртқы электрон бұлтын октетке толықтыруға тырысады. Олар галогенмен əрекеттестіргенде галоген байланысын поляризациялайды. Галоид тасымалдағыштардың активтендіру дəрежесі былай өзгереді:
FeBr3 >AIBr3 >ZnBr3 >SbBr3 > CuBr3 >PBr3
Катализатор галогенде оң ионның пайда болуына көмектеседі, ол өз кезегінде бензолды сақинада орын басуды жүргізеді.

Химиялық қасиеттері
Электрофильдік орын басу реакциясы
Галогенарилдерде электрофильдік орын басу реакциясы
(галогендеу,нитрлеу,сульфирлеу ) орын баспаған бензолға қарағанда қиынрақ жүреді . Бұл галоген атомдарында теріс индуктивті эффекттісі бола тұра , бензол ядросында электрон тығыздығын азайтатындығымен түсіндіріледі :

64. Хлор– және фторкөмісутектерді алудың химиялық технологиясы. Оларды өндірудің технологиялық схемасы, ерекшеліктері.
Көмірсутектерді галогендеу арқылы өндіріске қажетті көптеген өнімдер алынады.
Өнеркәсіпте хлоформды метанды хлорлау нәтижесінде алады. Температура 400—500 °C.




Хлороформ бағалы полимер фторопластты алудағы басты өнім.Сонымен қатар оны ауыл шаруашылығында дәнді гидрофобизациялау мақсатында қолданады және т.б.
Метил- және метиленхлоридтерді көбіне бутилкаучук өндірісінде еріткіш ретінде,синтетикалық талшықтарда,фотопленкалар жасауда,силиконды каучук және т.б. қолдану аясы кең.
Метаннның фтор- және фторхлорөндірісі хлодагент ретінде кең ауқымда қолданады.Хлорлы метил туындыларын метанды хлорлау арқылы алады.Таза метан мен хлор газын 315–427 °С тура термиялық жолмен метан туындыларының 4түрін де алуға мүмкіндік береді.Схемасы 1-суретте көрсетілген:
1-сурет. Хлорметан өндірісінің схемасы

Метанды термиялық хлорлау (фирмасы «С.F. Brown and Со.»):1 — реактор; 2 — конденсатор; 3—буландырғыш; 4–7 — ректификациялық калонналар; I — метан; II — хлор; III хлорсутек; IV — Көміртек тетрахлориді; V — хлороформ; VI — метиленхлорид; VII — метилхлорид
Хлорлы өнімнің құрамы мынадай қатынаста болғанда жүреді:
хлор : метан = 2 : 1 негізінде метилхлорид, метиленхлорид және хлороформ,ал 2 : 4 қатынаста болғанда басты өнімдері хлороформ, төрт хлорлы көмірсутек алынады.Соңғы өнімнің метан ~95 %,ал қалған хлор теориялық шығым.Бұл процесстің басты кемшілігі хлорсутектің көп мөлшерде бөлінуі болып табылады.
Фреондар (лат. frіgor-суық) — тоңазытқыш машиналарда суытқыш реагент ретінде қолданылатын құрамында фторы бар қаныққан көмірсутектердің қосылыстары. Фтор жер бетінде кең таралған электртерістігі жоғары элемент болып табылады. Фтордың химиялық активтілігі жоғары болғандықтан, ол кез келген жағдайда кез келген затпен химиялық реакцияға түсе алады. Фреондардың негізгі қасиеттері де осы фтор атомының химиялық қасиетіне байланысты болады. Фреондардың құрамында фтордан басқа хлор, бром да кездеседі.
Тазартқыш ретінде қолданылатын фреон-11 және фреон-12 еріткіштерін фторлы сутекті сәйкес хлорлы қосылыспен әрекеттестіру арқылы алады. Фреон-11 фторлы сутекті тетрахлоркөміртекпен катализатор қатысында әрекеттестіру арқылы алады:
31603959842500HF + CCl4 CCl3F + HCl.
145415240284000
3-сурет. Фреон-11 және фреон-12 алудың сызбасы:
1- реакциялық камера; 2 – ректификационды колонна; 3 – конденсация; 4 – реактор; 5 – қышқылды бөлетін мұнара; 6 – жуғыш колонка; 7 – ректификационды колонна; 8 – кептіргіш мұнара.
65. Органикалық заттардың технологиялық процестері катализінің негізгі түсініктері. Көп жағдайда химиялық реакция орын алуы үшін әрекеттесуші заттарды қозған күйге көшіреді, қыздырады, яғни жылу түрінде энергия береді, сәуле түсіреді. Реакция кезінде әрекеттесуші зат молекулаларының химиялық құрылымына әсер етіп, жаңа зат түзуге ықпал ететін заттар болады. Бұл заттар бізге катализатор деген атпен танымал. Көп жағдайда катализаторларға төмендегідей анықтамалар беріледі:
Химиялық реакцияның жылдамдығын өзгертуге қатысып химиялық реакция соңында өзгеріссіз қалатын заттар.
Катализаторлар дегеніміз-әрекеттесуші зат молекулаларымен әрекеттесіп, химиялық реакция жылдамдығын өзгертетін және реакция соңында өзгеріссіз қалатын атом, молекула, ион не жанасу беті бар фаза бөлігі.
Катализаторлар-химиялық реакция жылдамдығын өзгертетін,не осы химияльқ реакцияны туындатуға себепші болып реакция өнімдерінің кұрамына кірмейтін заттар.
Катализатор қатысында орын алған өзгерістер жиыны катализ деп аталынады.
Катализ барысында пайда болатын аралық қосылыс немесе түзілген өнім реакция жылдамдығын арттыруға ықпал етсе, онда бұл құбылыс автокатализ делінеді.
Катализатордың реакция жүргізу қабілетіне оң ықпал етіп, оның сапалық көрсеткішін арттыратын заттар-промоторлар, ал оның реакция жүргізу қабілетін төмендететін заттар-ингибиторлар деп аталынады.
Катализаторларға промоторларлар немесе ингибиторлар қосу арқылы олардың құрылымын, қасиетін өзгерту орыс тілінде-«модифицрование» деп аталынады.
Катализатор және эрекеттесуші заттардың бірдей күйде болуы гомогенді немесе гомофазалы. ал әртүрлі агрегаттық күйінде болуы гетерогенді немесе гетерофазалы катализ деп аталынады
Катализатор табиғатын және агрегаттық күйлерін ескере отырып, катализді төмендегідей түрлерге де беледі: гомогенді;ферменттер қатысында; гетерогенді.
Әрекеттесуші заттармен бір агрегаттық күйде (көбінесе, сұйык күйінде) өтетін ферменттер қатысындағы катализ де гомогенді катализ түріне жатқызылады. Бұл қатарға, металл-органикалық комплексті катализатор қатысында өтетін өзгерістер де кіреді.
Қышқылды-сілтілік катализаторлар қатысында изомерлену, гидролиздену, этерификация, гидратациялану, дегидратациялану, алкилдеу, деполимерлену сияқты көптеген реакция түрлері орын алады.
Қышқыл жэне сілті қатынасуына қарай гомогенді қышқылды-сілтілі катализ төмендегідей түрлерге бөлінеді:
Арнайы қышқылдык катализ . Бұл реакция түрлерінде катализатор қызметін тек сутек ионы не гидроксоний ионы ғана атқарады.
Жалпы кышқылдық катализ . Аталған катализ түрінде Н3О+ ионынан өзге НА түріндегі Бренстед кышқылдары катализатор болып табылады.
Электрофилъді катализ. Катализдің бұл түрінде Льюис қышқылдары катализатор қызметін атқарады.
*арнайы сілтілік катализ . Бұл реакция түрлерінде катализатор қызметін ОН иондары атқарады.
*жалпы сілтілік катализ . Аталған реакциялар кез-келген негіздік қасиет көрсететін заттар қатысында өтеді (ОН иондарынан басқа).
Нуклеофильді катализ. Катализдің бұл түрінде Льюис негіздері катализатор қызметін атқарады. Реакция өтетін ортада қышқылдық қасиет көрсететін заттармен бірге негіздік қасиет көрсететін заттардың қосарлана ұшырасып, катализдің орын алуы - жалпы қышқылды-сілтілік катализ деп аталынады.
Қышқылды-сілтілі катализ реакциясының түріне глюкоза ерітіндісінің муторацияға ұшырауын жатқызуға болады.
Муторация дегеніміз заттардың поляризацияға ұшыраған жарық жазықтығын бұру құбылысы .
Міне, осы құбылыстың орын алу жылдамдығы жүйедегі қышқыл және сілті концентрациясына тәуелді болып келеді де, төмендегідей эмприкалық теңдеумен сипатталады:
k = k0 + k1[H3O+] + k2[OH-]
Мұндағы:
k - реакция жылдамдығының константалары
Дәл осындай Льюис қышқылдары мен негіздері бірге жүргенде орын алатын реакция түрлері электрофильді-нуклеофильді катализ деп аталынады.
Соңғы екі катализ түрлерінде, яғни жалпы кышкылды-сілтілік немесе электрофильді-нуклеофильдік катализде бір мезгілде үш бөлшек, үш молекула соқтығысуы нәтижесінде химиялық өзгеріс орын алса, бұл реакцияның байыбын пуш-пульді деп атайды.
Қышқылды катализ барысында, жүйеге қосылған тұз ерітіндісінің, аталған кышқылмен аттас ортақ ионы болмаса да, катализ жылдамдығын арттыруы-біріншілік тұзсу әсері деп аталынады.
Көптеген өндірістерде шаруашылыққа қажетті өнімдер гетерогенді катализаторлар қатысында жүреді. Гетерогенді катализде химиялық өзгеріс катализатор бетінің жанасу бөлігінде өтеді.
Гетерогенді-гомогенді катализ барысында химиялық өзгеріс гетерогенді катализатордың жанасу бетінде басталып, біртекті жүйе бойында жалғасын табады.
66. Каталитикалық айналымдардың активтілігі, селективтілігі және талғампаздығы.
Крекинг катализаторлары. Қазіргі кезде процестің жүруін 5-10 секунд арасында қамтамасыз ететін алюмосиликатты ультратұрақты цеолитті микросфералық катализаторларды қолданады. Катализаторда цеолиттердің мөлшері 20-30% құрайды, бұл оның тығыздығын төмендетіп, перекрекингке әкеліп соғады. Сонымен қатар, барлық крекинг катализаторлар құрамында сирекжерэлементтерінің оксидтері болады. Негізінен лантан, неодим, диспрозий элементтері қолданылады. Бұл элементтер катализатордағы натрий иондарын алмастырады, ол катализатордың каталитикалық активтілігін және термобулық тұрақтылығын арттырады. СЖЭнің оксидтерінің мөлшері 2,5%тен аспайды.
1 кесте – катализатордың орташаланған құрамы
Көрсеткіштері Өлшеу бірліктері
Мөлшері, % масс.: Al2O3 30-45
SiO2 50-68
РЗЭ 0,6-2,5
Na2O3 0,25
тығыздық, кг/м3 680-840
Микроактивтілік 55-79
2. Каталитикалық крекингтің термиялық крекингпен салыстырғандағы негізгі айырмашылықтары: бірінші жағдайда карбоний – ионыдары түзіледі, ал термиялық крекинг бос радикалдар стасиясы арқылы жүреді. Каталитикалық крекингте біріншілік реакциялар (крекинг) және екіншілік – көмірсутек қанқасының изомеризациясы және сутектің тасымалдауы жүреді.
Карбоний –ионы түзілуінің алдында көміртек – сутек байланысы үзілу керек. Бірінші сатысы дегидрлеу реакциясы болады.

Мұнда А- – катализатордың қышқылдық орталығы.
Карбоний-ион катализатордың қышқылдық орталықпен А- тығыз байланысқан.
Катализатордың қышқылдық орталығы карбоний ионы түзілген көмірсутектің электрондары арқылы тұрақтандырылады. Карбоний-ионы келесі парафиндік көмірсутекпен әрекеттеседі.

Карбоний-ионы β-байланыс бойынша ыдырайды:

Жаңа карбоний-ион біріншілік карбоний ионы болып табылады, ол Марковников ережесі бойынша қайтатоптасып, тұрақты екіншілік немесе үшіншілік карбоний ионың береді:

Каталитикалық крекинг процесінде байланыстың ыдырауы С3-С4; С4-С5 араларында мүмкін және молекуланың ортасында жеңіл жүреді. Циклоалкандардың айналуы. Негізгі реакциялар: сақинанының алкен және диендер түзілуімен ашылуы; арендер түзілуімен жүретін дегидрлену; бүйір тізбектердің изомерленуі.
Гомоядролық цикландар: циклопентан, циклогексан, декалин – тұрақты. Бүйір тізбектердің бар болуы нафтенды көмірсутектерді крекинге бейім қылады, ол үшіншілік көміртегі атомымен байланысты.
Барлық жағдайларда нафтенді көмірсутектер алкандармен салыстырғанда, сутектің активті доноры болады және крекинг өнімдері қаныққан қосылыстарға басым болады. Нафтенді көмірсутектер каталитикалық крекинг жағдайында 500-4000 есе, термиялық крекингпен салыстырғанда, тезірек жүреді. Циклоалкандар протонның активті доноры болады және олар үшін сутектің диспропорционирленуі эффективті жүреді. Циклдың үзілуі:

Катализатор көрсететін негізгі қасиеттер:
- жоғары активтілік;
- селективтілік;
- термотұрақтылық;
- уатылуға тұрақтылық;
- кең меншікті бет;
- гидродинамикалық факторларға тұрақтылық;
- каталитикалық улармен улануға тұрақтылығы;
- регенерациялану қабілеттілігі және басқалары.
Катализатор әрекетінің айырмашылығына катализді рекцияның жылдамдығын арттыру ортақ болып табылады. Катализаторлардың классификация:
- металдар (VIII топ; 1Б топша; IV үлкен период);
- металл қосылыстары (оксидтер, сульфидтер, галогенидтер және т.б.);
- металл құймалары (Реней никель, Баг никель және т.б.);
- алюмосиликаттар (табиғи және синтетикалық);
-металлкомплекстер МеLx; (L-органикалық және бейорганикалық лигандтар);
Катализатордың активтілігі (А) – берілген реакцияға оның жылдамдату әсерінің дәрежесі. Активтілік келесі теңдеумен:

Мұндағы: А - катализатор активтілігі, k, kк – катализатор-сыз, катализатор қатысындағы реакция жылдамдығының константалары, ΔЕ – катализатор әсерінен активтену энергиясының төмендеуі.
Селективтілік – бірнеше бағыттан тұратын өзгерістердің біреуінің үлесін көрсететін шама. Селективтілік, негізінен қажетті өнім алуға керекті өзгеріс бағытының, қосымша жүретін өзгерістерден қаншалыкты басым екендігін сипаттайды. Мысалы, селективтілік 100 % болса, онда тек бір түрлі ғана реакция орын алғандығын білдіреді. Енді, бутанды катализатор бетінен өкізелік. Осы жағдайда бутан-бутенге, бутадиенге және изобутанға айналсын.      
қ – C4H10 C4H8+H2 C4H8+2H2  изобутан        
Келтірілген жағдайда қ-бутан үш түрлі бағытта химиялық өзгеріске ұшырап отыр. Міне, осы өзгерістердің ішінде кажетті өнім түзілу бағытын, селективтілік шамасымен сипаттаған ыңғайлы.         
Селективтілікті нақты бір өзгеріс жылдамдығының барлық өзгеріс жылдамдықтарының қосындысына қатынасымен анықтайды, яғни:   S=r1\τ
Селективтілік – қажетті өнім шығымы бойынша да сипатталады. Бұл орайда, селективтілік қажетті түзілетін өнім мөлшерінің жалпы өзгеріске ұшыраған өнім мөлшеріне қатынасымен сипатталады. Демек, конверсияға ұшыраған зат мөлшерін селективтілік шамасына көбейтетін болсақ, онда керекті өнім шығымын анықтауға болады:
Мысалы, бутен бойынша селективтілік: S(%C4H8)=n(C4H8\n(C4H10)*100
67. Этерификация реакциясының теориялық мәселелері. Этилацетатты алудың технологиясы.
Этерификация – карбон қышқылдары мен спирттерді минерал қышқылдар қатысында әрекеттестіріп, нәтижесінде, күрделі эфир мен су түзілетін реакция. Эфирлену реакциясы кезінде карбоксил тобының гидроксилі мен спирт молекуласындағы сутектен су молекуласы түзілетіні реакцияға изотоптар енгізу арқылы анықталды. Құрамында оттектің 180 изотопы бар спиртпен әрекеттестіргенде, оттектің ауыр изотопы судың емес күрделі эфирдің құрамында екендігі белгілі болды.
Этерификация реакциясының жылдамдығы қышқыл мен спирттің құрылысына байланысты. Екіншілік спирттерге қарағанда біріншілік спирттердің реакция жылдамдығы екі есе жоғары.
RCOOH + R’OH = RCOOR’ + H2O
Әдетте этерификацияны катализаторлар – күшті қышқылдар (күкірт қышқылы, толуолсульфон қышқылы т.б.) қатысында жүргізеді.
Егер екі негізді қышқыл болса екі эфир сатысы түзіледі: қышқыл және орташа. Олардың шығымы бастапқы реагент мөлшеріне байланысты.

Екі және көпатомды спирттерге толық және толық емес эфирлер түзілуі мүмкін, олардың шығымы да алынған реагент мөлшеріне байланысты.

Егер қышқыл мен спирт бифункционалды болса, онда процесс жоғары молекулалық қосылыстардың түзілуімен жүреді. Полиэфир синтезі осы принципке негізделген:

Спирттердің карбон қышқылдарымен этерификациясын катализатор қатысынсыз жүзеге асырса болады, бірақ бұл кезде ол жәй жүреді. Және қажетті жылдамдық үшін жоғары температура (200-3000С) керек.
Қышқылдық катализатор қатысында (Н2SO4, HCl, арилсульфоқышқылдар, ионалмастырғыш смола) күрделі эфирлердің этерификациясы мен гидролизі 70-1500С өтеді. Сұйық фазада өтетін бұл әдіс көптеген күрделі эфир синтезінде қолданылады. Катализаторлар ретінде қышқыл типтегі гетерогенді контактілер де: Al2O3, алюмосиликаттар, фосфаттар қолданылады. Бұл жағдайда этерификация газды фазада өтеді, бірақ бұл әдіс сирек қолданылады.
Кейбір жағдайларда, мысалы, көмір және фосфор қышқылдары, спиртпен әрекеттескенде нәтиже бермейді, күрделі эфир алу үшін осы қышқылдардың хлорангидридтері қолданылады:

Этерификация процесі үшін карбон қышқылдарының хлорангидридтерін қолдануға болады, бірақ олардың бағасы өте қымбат болғандықтан олардың қолданылуына шектеу қойған. Хлорангидридтердің орнына қышқыл ангидридін қолдануға болады. Олардың спиртпен реакциясы екі сатыда өтеді: басында күрделі эфир мен қышқыл түзіледі. Қатаң жағдайда бөлінге қышқыл спиртті этерифицирлейді:

Бірінші саты аздап қыздырғанда өтеді және күшті минералды қышқылдар нәтижесінде күшейеді. Екінші саты бос қышқылдармен этерификация процесіне сәйкес келеді және қышқылдық катализаторларды талап теді. Этерифицирлейтін агенттер ішінде жоғары белсендісі хлорангидридтер, аз белсендісі ангидридтер, одан да аз карбон қышқылдары:
Қарастырып отырған реакция класына күрделі эфирлердің алкоголизі (1) және ацидолизі (2) және переэтерификация процесі (3) жатады.

Маңыздысы күрделі эфирлердің алкоголизі, практикалық синтездерде қолданылады.
Соңғы кездері карбон қышқылдарының олефиндермен тура этерификациясы қолданылып жүр. Реакция қышқыл типтегі катализатор арқылы күшейеді:

Күрделі эфирдің шығымын жоғарылату үшін бір реагентті артық мөлшерде (әдетте, спирт) немесе реакциялық қоспаға бензолды қосумен азеотропты қоспа түріндегі судың этерификациясы кезінде түзілетін айдалған қоспаны пайдаланады.
Этилацетат СН3СООС2Н5. Өзіне тән иісі бар түссіз сұйық зат, судан жеңіл, суда нашар ериді.
Тамақ өнеркәсібінде, парфюмерияда және полимерлерге еріткіш ретінде қолданылады.

2-сурет. Этилацетатты алу технологиясы.
Этилацетатты алуда шикізат ретінде техникалық сірке қышқылы мен этил спирті болып табылады. Этерификациялық аппарат кубтан 1, куб-реактордан 4(8-16 м3), 28-30 тарелкалы колоннадан 2, дефлегматордан 3, дистиллят тоңазытқышынан 5, флорентин 6, қабылдағыштардан 7,8 тұрады.
Ең алдымен кубқа 1 93%-тік сірке қышқылы мен этил спиртін 1:0,2 қатынасында құйып, үстіне күкірт қышқылы катализаторын қосады. Аппаратты қыздырып, куб-реакторға 4 шикізат жіберуді бастайды. Осы процеспен қатар флорентин арқылы дистиллят жиналады. Колоннадағы қысым 8-9 кПа, температура 68-72°С болады. Флорентинге түсетін дистиллят 20-25°С дейін салқындайды. Бұл өнімнің эфирсу және шикі эфирге бөлінуіне жағдай жасайды.
Алынатын шикі эфир құрамында 90-93% эфир және 0,06% қышқыл болады.
68. Олефиндердің гидратациясының технологиялық сызбасы мысалында қанықпаған қосылыстардың теориялық мәселелері.
Қанықпаған көмірсутектерді гидратациялау процесі органикалық синтез өндірісінде оттекті қосылыстарды алу үшін кеңінен қолданылады. Бұл әдіс арқылы олефиндерден біратомды спирттерді алады. Этиленді гидратациялау арқылы этил спиртін алады:

Этиленне басқа барлық олефиндер гидратация кезінде үшіншілік және екіншілік спирттерді береді. Марковников ережесіне сәйкес сутек атомы көп гидрогенделген көміртек атомына, ал гидроксил тобы аз гидрогенделген көміртек атомына қосылады:

Жоғарғы біріншілік спирттерді олефиндерден алу олефиндердің оксосинтезінен немесе аралық өнім ретінде металорганикалық қосылыстар алынатын гидратация арқылы алады.
Олефиндерді гидратациялаудың екі жолы бар:
Аралық зат ретінде алкилсульфаттар түзілетін екісатылы процесс;
Тура гидратация.
Олефиннің гидротациялануынан көптеген өнімдер алынады. Олар этанол, изопропанол, диэтил эфирі. Олефиндерді гидратациялау тікелей және жанама жолмен жүргізіледі, тікелей гидратация кезінде спирттер мен гликолдер алынады , ал жанама әдісінде осы заттар бірнеше тізбекті реакциялар арқылы алынады.Олефиндерді гидратациялаудың алғашқы және осы уақытқа дейінгі сақталған әдісі олефиндердің күкіртқышқылды гидратациясы . Бұл әдісте, олефиндер алдын ала күкірт қышқылымен абсорбцияланып, нәтижесінде моно және диалкилсульфаттар түзіліп , олардың ары қарай сумен гидролизденуіне негізделген.

Енді осы әдістің технологиялық схемасына тоқталсақ:Күкірт қышқылының концентрациясы: 60-98%;Температура: 0-700С;Қысым: 0.2 – 2 Мпа;Күкірт қышқылы мен олефиннің қатынасы: 1:1.3

Этилен мен пропиленді күкірт қышқылды гидратациялаудың реакциялық аппараты а)дискті араластырғышпен қамтылған горизонтальды абсорбер;б)үздіксіз жұмыс істейтін колоннала тарелкалы абсорбер;Этилен мен пропиленнің күкірт қышқылымен абсорбциясы 2 типті аппаратта орындалады.Біріншісі (сурет,а) валды дискісі көп арластырғышы бар көлденең абсорбер болып табылады.Абсорбердің ішкі кеңістігінің1/3 шамамен Н2SO4 толған,ол диск айналған кезде тұман түзеді және бұл фазаның контактсын жоғарылатады. Реакция жылуын циркулирленген рубашкеде сумен жояды. Бұл аппарат периодты жұмыс жасайды,бірақ абсорберлердің каскадын қолдану үздіксіз процеске айналдырады. Прогресивті үздіксіз жұмыс жасайтын колонна тәрізді 20-25 қалпақшалы тәрелкеде жоғары дәрежелі сұйықтығы бар аппарат(сурет,б) әр тарелкедегі сұйықтық қабатында трубалық тоңазытқыш орналасқан,ол шығатын жылуды салқын су арқылы қамтамасыз етеді.Колоннаның жоғары тарелкасына керекті концентрациялы жаңа күкірт қышқылы жіберіледі.Ол кубтан берілген құрамдағы реакциялық массадан шығады. Бірінші сатыда алынған реакциялық масса сульфаттардың гидролиздену сатысына түседі.Сұйықтықты сумен араластырып,қатты буда ысытады.Оларды суытып бөліп, 90% шығыммен спирт алады. Гидролизден қалған күкірт қышқылының концентрациясы 40-50% болады. Оны амонисулфатын алу үшін қолданады немесе абсорбцияға қайтару үшін концентрлейді.
69. Ацетилен гидратациясының технологиялық сызбасы мысалында қанықпаған қосылыстардың теориялық мәселелері
Ацетиленді көмірсутектерде суды қосып алу қабілеті бар. Ацетиленді тура гидратациялау кезінде ацетальдегид түзіледі. Кучеров реакциясы бойынша жүретін ацетиленнің гидратациясы ацетиленнің сумен сынап тотығы қатысында әрекеттесуі арқылы жүзеге асады:

Ацетиленді гидратациялау процесі үздіксіз сызбамен жүреді: ацетиленді катализатор сұйықтығының қабаты арқылы барботирлейді. Катализатор сұйықтығында күкірт қышқылының 6%-дан 35%-ға дейін болады.. Қышқылдың концентрациясын көтергенде ацетиленді гидратациялау жылдамдығы өседі. Гидратация 75-100°Ст-та өтеді. Температура көтеру арқылы гидратацияның жылдамдығы артады, бірақ шайырлану жоғарылайды.%%
Ацетиленнің гидратациясы. Кучеров реакциясы бойынша ацетиленнің гидратациясы ұзақ уақыт ацетальдегидті өндірісте алудың жалғыз әдісі болып келді:
CH≡CH + H2O → CH3 – CHO
Қазіргі уақытта синтездеудің тиімдірек әдісі қымбат тұратын этилен синтезі. Сонымен қатар, ацетиленнің гидратациясы аз қолданылады (азперспективалы).
Ацетальдегид ұшқыш сұйықтық болып табылады (Тқайнау – 20,8°С), сумен толықтай араласады және ауамен 4 – 57% концентрация аралығындағы жарылғыш қоспа түзеді. Көп мөлшерде сірке қышқылы, сірке ангидриді, н-бутанол, пентаэритрит C(CH2OH)4 және басқа бағалы өнімдер өндірісінде қолданады. Қышқыл қатысында паральдегид деп аталатын сұйық циклді тример түзеді:
Реакция қайтымды, сондықтан паральдегидті көп жағдайда ацетальдегид орнына қолданады.
Кучеров ұсынған сынап катализаторымен гидратация сұйық фазада ацетиленді ерітіндіде HgSO4 күйінде кездесетін 0,5-0,6% HgO бар, 10-20% күкірт қышқылы арқылы барботаждайды.
Реакция қайтымсыз. Ацетилен Hg2+ - пен комплекс түзіп, ары қарай айналулардан ацетальдегид алынады:
CH≡CH + H2O → CH3 – CHO, ∆H = -150.1 кДж/моль
Жоғарыда келтірілген шарттар бойынша ацетиленді гидратациялағанда екі қосымша реакция – ацетальдегидтің конденсациясынан кротон альдегиді және шайыр және сынап тұздарымен ацетальдегидтің тотығуынан активті емес формаға айналады:
2CH3CHO → CH3CH=CHCHO + H2O → шайыр,
2CH3CHO + 2Hg2+ + H2O → CH3COOH + 2Hg+ + 2H+.
Қосымша реакцияларды азайту үшін реакциялық сұйықтықта альдегидтің концентрациясын азайтады. Ол үшін түзілген ацетальдегидті айналуға ұшырамаған ацетиленмен токта үрлейді.
Қолайсыз сынап тұздарының тотықтығуы және тез дезактивтелуі практикада катализатордың қызметін арттырады. Реакциялық ерітіндіге үшвалентті темір тұзын қосады, ол тотықсызданған сынап формасын тотықтырып қайтадан еківалентті күйге келтіреді:
Fe3+ + Hg+ → Fe2+ + Hg2+
Темір тұзы сынап артығын сынаппен қатынасы, сондықтан катализатор біршама ұзақ жұмыс жасайды. Бірақ оған біртіндеп еківалентті темір тұздары жинала бастайды, және тотыққан азот қышқылы бар ерітіндіні регенерацияға жібереді. Бірақ соған қарамастан, сынап сонда да шлам түрінде шайырлану өнімдерімен бірге жоғалады. Оның шығымы 1 т ацетальдегидке 1,0 – 1,5 кг келеді.
Сынапсыз катализатормен гидратациясы. Осы аталып отырған әдістің ең маңызды кемшілігі токсикалық және қымбат сынап тұздарын катализатор ретінде қолданады. Сондықтан ұзақ уақыт сынапсыз катализаторлар іздестіре бастады, яғни олар фосфор қышқылы, магний, мырыш және кадмий фосфаты болып табылады. Олар сынап катализаторына қарағанда белсендірек және гетерогенді катализаторлар сияқты тек жоғары температурада ғана жұмыс істейді. Олардың ішінен практикалық қоспа құрамын қышқылдық қасиеті бар және құрамында периодтық жүйеде сынап тобындағы металл бар CdHPO4*Ca(PO4)2 тапты. Бұл қоспа 350-400°С - та белсенді.
Газды фазада ацетиленнің гидратациясында ацетальдегид жою мүмкін емес, соның салдарынан қосымша реакция кротонды конденсация өте қауіпті болады. Ол гидратациямен салыстырғанда өте жоғары энергиялық активацияға ие, сондықтан селективтілігін жоғарылатуда белгілі бір әдіс ол қыздырыуды азайту және процестің оптималдық жылу режимінің организациясы. Басқа әдіс – су буының және реактордағы ацетиленнің толық емес конверсиясы қалдығы гидратацияны жылдамдатып, сонымен қатар альдегидтің кротон конденсациясын азайтады. Су буының және ацетиленнің көлемдік қатынасы (7-10):1 тең және ацетиленнің конверсия сатысы 40-50 % ацетальдегид шығымы 89%, ал қосымша 6-7% кротон альдегиді, 0,5-1% сірке қышқылы және 0,3% ацетон түзіледі. Ацетиленнің газды фазадағы гидратациясы бірнеше қабатты катализаторлы колонналық аппаратта жүреді. Алдын ала қыздырылғансу буы мен ацетиленді реактордың жоғарғы жағынан, ал төменгі бөлігінен конденсацияға және бөлуге арналған реакциялық газды бөледі. Аппарат беттік жылуалмастырғышы жоқ – катализатор қабаттарының арасындағы су конденсатының булануы арқылы орамда жылу бөлінеді. Олар сонымен қатар, келесі катализатор қабатына шашыратуға қарсы қалпақты тарелкалар арқылы бөледі.
Газды фазалық поцесінің кемшілігі ацетальдегид төмен шығымы және катализатордың ұзақ жұмыс жасамауы, оны әр 100 сағат бойы регенрациялау керек. Катализатор жұмыс жасау уақыты барлығы 2500 сағат болады.

2 – сурет. Газды фазалы ацетилен гидратациясы үшін гетерогенді сынапсыз катализаторлы реакциялық түйін.
70. Олефиндерді гидрогалогендеу әдісі бойынша спирттерді өндірудің теориялық мәселелері
Олефиндерді гидрогалогендеу реакциясы. Мысалы, этилен хлорсутекпен әрекеттескенде алынатын негізгі өнім хлорэтан болады, ал хлорпропан өте аз мөлшерде түзіледі:
СН3-СН=СН2 + НВr = СН3-СН2-СН2Вr (90%)+СН3-СНBr-CH3(10%)
Мұндай заңдылық полюсті реагент әсер еткенде сақталады. Симметриялы емес алкендерге полюсті молекуланың қосылуы Марковников ережесі, яғни сутек қос байланыстағы көбірек сутектенген көміртек атомына, ал галоген азырақ сутектенген көміртек атомына қосылады.
Көмірсутектердің галогентуындылары негіз әсерінен спирт түзеді (нуклеофильді орынбасу реакциясы). Біріншілік хлоралкандар сілтінің сулы ерітіндісімен қыздырған кезде оңай гидролизденеді.
Қаныққан біратомды спирттерді өнеркәсіпте көмірсутектердің моногалогентуындыларын сілті қатысында гидролиздеп алады. Яғни,
С3Н7Br + NaOH = C3H7OH + NaBr
Әдетте, біріншілік және екіншілік галогенкөмірсутектер реакцияға бір сатылы SN2 механизмі бойынша түседі. Мысалы, бромэтан гидролизі:

Мұндай реакция - стереоспецификалық, яғни бастапқы заттың геометриялық конфигурациясының айналуымен жүреді. Алкилгалогенидтердің реакциялық қабілеттілігі йод туындыларынан фтор туындыларына ауысумен төмендейді. Фтортуындылар қалыпты жағдайда нуклеофильді орынбасуға тұрақты және спирттерді алу үшін тіпті қолданбайды десе де болады.
Біріншілік хлоралкандар сілтінің сулы ерітіндісімен қыздырғанда оңай гидролизденеді:
100°C
(СН3)2СНСН2СН2Сl + NaOH = (СН3)2СНСН2СН2ОН +NaCl
SN2 механизмі бойынша жүретін реакцияда, тек полярлы еріткіштерді қолданады. Айналу жылдамдығы протонды еріткіштердің (мысалы: су немесе спирт) орнына апротонды (мысалы: диметилсульфооксид) еріткіштерді пайдаланғанда өседі. Бұл жағдайда апротонды еріткіштердегі кетуші топтардың нуклеофильділігі былай болады:
Cl-˃Br-˃I-
Үшіншілік және аз мөлшерде екіншілік галогенкөмірсутектер екі сатылы SN1 механизмі бойынша гидролизденеді:


SN1 механизмі бойынша жүретін реакцияны полярлы протонды еріткіштерде жүргізеді, жиі түрде суда я болмаса метил немесе этил спирттерінің сулы ерітіндісінде.
Карбкатионның тұрақтылығына байланысты бұл механизм бойынша галогеналкендер гидролизденеді:
СН2Сl-CH=CH2 + H2O = CH2OH-CH=CH2 + HCl
Реакция үрдісінде карбкатион түзілетіндіктен, оның нуклеофильмен шабуылдауы екі жақтан да жүзеге асады, ол өз кезегінде түзілетін өнімнің рацемизациясына алып келеді.
Жоғарыреакциялық реагенттер үшін бір валентті күміс немесе екі валентті сынапты пайдалану арқылы жұмсақ орынбасу жүзеге асады:

Сондай-ақ алкилгалогенидтердің спиртке айналуының жаңа әдісі бар. Ол диметилсульфоксид ортасында 18-краун-6 қатысында калий супероксидін қолданумен, толық геометриялық айналу жүреді:

71. Өнеркәсіптік маңыздылығы бар өсімдік шикізатынан субстанция алудың технологиялық сызбалары
Өсімдіктер химиясы деп өсімдіктердің әрбір бөлігінің құрамы, солардың фармацевтикада қолданылуын айтамыз. Ол сонымен қатар өсімдіктер химиясы өсімдік шикізатын алудың және одан әріқарай қалай қолдану керектігін және дәрі-дәрмекті алудың жолдарын, фармакологиялық белсенді заттарды алудың бірде-бір негізгі шикізат көзі есебінде дəрілік өсімдіктерді қарастырады. Осы мақсатпен өсімдіктің химиялық құрамы зерттеледі, негізгі заттар биогенезі, өсімдік онтогенезіндегі олардың түзілу динамикасы, сыртқы факторлардың əсері жəне сол заттар өсімдік бөлігінде дұрыс жəне жақсы шоғырлану үшін жүргізілетін шаралар. Өсімдіктерді ресурсты-товароведті зерттеу. Осы мақсатпен өсімдіктердің табиғатта өсетін жерлерін, қаншалықты өсетінін, қай жерде көп, ал қай жерде аз өсетінін анықтау, мөлшерін анықтау. Потенциалды жəне өндірістік қорын білу. Сонымен қатар фармакологиялық белсенді заттың шоғырлану-жинақталу мерзімі белгілі болған соң өсімдікті жинау уақытын белгілейді, кептіру жағдайын көрсетеді, сорттау, сақтау, транспорттауды ұйымдастырады. Егер өсімдік мөлшері аз болса, онда оны культивациялауды ойластырады. Сонымен қатар өсімдік шикізатының сапасын, тазалығын жəне сол өсімдікке тəн сапалық жəне сандық сараптау əдістерін ұсыну шараларын жүргізу. Өсімдіктер химиясы дегенде дәрілік өсімдіктерді айтамыз. Өсімдіктен алынатын дəрілік заттарды пайдалану тұрақты өсу жолында. 1990 жылғы мəлімет бойынша фармацевтикалық өндіріс 3 мың дəрілік заттар шығарады. Жылына 65 мың тонна өсімдік шикізаты дайындалады. Соның ішіндегі өсімдік шикізатынан алынатын дəрілік заттардың 77% -жүрекқантамыр, 74 % -асқазан-ішек жəне өтайдаушы, 73% -қақырық түсірушы, 60%- қантоқтатушы, 80%- гинекологияда пайдаланады. Өсімдік шикізаттары А жəне В тізіміне бөлінеді. Онымен қатар, егер кейбір өсімдіктер қоры аз болса оларды қолдан өсіруді қамтамасыз ету үшін бірінші қадам интродукцияны да игеру қажет. Соның нəтижесінде өсімдік түрі үшін қажетті климаттық жағдай, бастапқы агротехникалық жағдай /көбейту əдістері, себу мерзімі жəне мөлшері, себетін материал сапасы, даму ритмі, əртүрлі жағдайдағы өнім мөлшері, өнімді жəне дəндерін жинау мерзімі]. Интродукция кезінде ең перспективті түрлерді анықтауға болады. Жəне де Қазақстан Республикасында Фармакопейді комитет культураға енгізуге мынадай ретте тізім берді. Культураға бірінші ретте енгізетін өсімдіктер анықталып, ұсынылған. А-тобы -өмірге қажетті. Седативті –валериана лекарственная, пустырник пятилопастый; жүрекке қажетті – наперстянка пурпуровая, наперстянка крупноцветковая, напрестянка шерстистая, ландыш майски, горицвет весенний; нерв жүйесін стимуляциялаушы жəне тонизирлеуші – родиола розовая, аралия манчжурская, левзея сафлоровидная. Б-тобы- бірінші ретте культураға енгізу керек – ромашка аптечная, шиповник майский, шалфей лекарственный, бессмертник песчанный, алтей лекарственный, жентшень, мята перечная, зверобой продырявленный, чистотел большой, календула лекарственная. Екінші реттегі өсімдіктер - пол-пола, тысячелистник обыкновенный, матьи-мачеха, череда трехраздельная, фенхель обыкновенный, сенна, девясил высокий, термопсис ланцетный, белладонна, марена красильная, анис, почечный чай. Осы тізімге байланысты Қазақстанда коллекциялы участоктар құрылған жəне оларда дəрілік өсімдіктерді культураға енгізу жүргізілген: КИЗ – коллекциялық фонды 200 түр, КазНИИ картофел хоз –39 түр, КазНИИ плодоводства и виноград.- 30, ЮКНИИСХ- 40, КазНИИЛХА –20 ЦКНИИСХ –72. Интродукциямен қатар агротехникалық мəселелер туындайды. Кейбір өсіру процестерді өңдеу, кептіру жəне алғашқы өңдеу. Дəрілік өсімдіктер, мəдени өсімдіктер сияқты топраққа жəне агротехникаға үлкен талап қояды. Сонымен қатар, өсімдікті зиянкестерден қоғауды ескеру керек. Культураға енгізетін өсімдікке топрақты-климаттық жағдай жəне эколого-биологиялық ерекшеліктерді ескеру қажет. Дəрілік өсімдікте биологиялық белсенді заттар - негізгі əсер етуші, сопутствующий жəне балласт заттар болады. Сопутствующий заттар деп фармакогнозияда бірінші немесе екінші ретте алмасатын / бірінші немесе екінші ретті метаболизм заттары/, олар негізгі заттармен бірге жұмыс атқарады.
Толокнянка өсімдігінен арбутин фенолды гликозидін алу өндірісі мысалында қарастыру
Фенолды гликозидтердің ішіндегі ең танымалысы – арбутин болып табылады. Ең бірінші алынған Арбутин құрамында гидрохинон агликоны және глюкоза агликоны бар екені дәлелденген. Арбутиннің гидролизі сызбанұсқасы.

Арбутин өндірісінің өсімдік шикізаты ретінде толокнянка өсімдігі қолданылады. Енді осы Арбутинді алу технологиясына келетін болсақ:

1.Экстрагирлеу. толокнянка өсімдігін 1 мм-ге дейін ұсақтау, араластыра отырып ыстық суы бар реакторда экстрагирлейміз. Арбутазды залалсыздандыру үшін сулы экстракцияны қыздырып отыру қажет.
2. Балласты заттардан тазалау. Балласты және тері илегіш заттарды тұнбаға түсіру үшін қорғасын ацетатының 30% ерітіндісін қолданамыз. Балласты заттардың толық тұнбаға түсуін қадағалаймыз. Тұнба фильтр-прессте фильтрленеді.
3. Қорғасын иондарын жою. Тері илегіш заттардан арылу үшін қорғасын ацетаты қолдоанды сондықтан қорғасын иондарынан арылу үшін күкртсутекті барбатер арқылы тұнбаға түсіреміз. Фильтрлеу арқылы тұнбаға түскен қорғасын сульфидін бөліп аламыз.
4. вакуумды айдау. Сироп тәрізді қалдық қалғанша сулы ерітіндіні вакуумды аппаратта айдаймыз.
5. кристалдау. Концентрленген ерітіндіні 10 С-қа дейін суытамыыз. Арбутин кристалл түрінде түіледі(суда ерігіштігі 1:8), оны фильтрлеп кептіреміз.
6.Қайта кристалдау. Арбутинді тазалау үшін судан қайта кристалдайды. Арбутин шығымы 60%. Арбутиннің балқу температурасы – 142-143 С.
Қарақұмық өсімдігінен рутинді алу өндірісі.
Әлемде практикадаәр түрлі технологиялық процестер қолданылады. Рутинді қайта кристалдау үшін барлық жерде су қолданылады. Рутинды алудың әдістері көп, соның біріне мысал келтіріп кетсек: рутинды қарақұмықтан бөлу.
Ұнтақтау. Шикізатты 3-5мм-ге дейін ұсақтайды.
Экстракция. Ұсақталған шикізатты 70% эатнолмен экстракциялайды, ол 80°C температурада 6-8перколятордан тұратын қарсы ағынды батареяда өтеді.
Вакуум-буландыру. Вакуумды-буландырғыш қондырғыда атмосфералық қысымда, одан кейін вакуумда 80°C та бастапқы заттың 25%-ы қалғанша спиртті айдайды. Спирт айдалады су қалып кояды.
Кристаллизация. Сулы қалдықты 10 -15°C қа дейін суытқанда тұнба түзіледі. Онда рутин және шайырлы заттар болады. Тұнбаны фильтрлейді.
Вакуумды кептіру. Қалдық ылғалдылықты кетіру үшін вакуумды кептіргіште кептіреді.
Шайырлы заттардың экстракциясы. Кептірілген экстрактты дихлорэтанмен рубашкалы реакторда, кері тоңазытқыш және араластырғышы бар, қыздыру арқылы немесе циркуляция арқылы өңдейді. Нәтижесінде тұнбадан шайырлы заттарды бөліп алады.
Рутинды қайта кристалдау. Рутинды сумен қайта кристалдайды. Ол үшін тұнбаға су құяды және оны өткір бу арқылы қыздырады. Ыстық ерітіндіні қыздырылған фильтрден өткізеді және 15°C қа дейін суытады. Алынған рутинді сумен тағы қайта кристалдайды және оны толығымен тазалау үшін 98%-ды этанолмен қыздыра отырып фильтрлейді. Рутинның шығымы 58%.
33591578105Ұнтақтау
00Ұнтақтау

124142517272000
113792091440Экстракция
00Экстракция

169926018669000
137096591440Вакуум-буландыру
00Вакуум-буландыру

214693521717000
1845310126365Кристаллизация
00Кристаллизация

306133523431500
2362835161290Вакуум кептіру
00Вакуум кептіру

2026285170180Шайырлы заттар экстракциясы
00Шайырлы заттар экстракциясы
3181985635000
817676247590Рутинді қайта кристалдау
00Рутинді қайта кристалдау
25177755461000
49.Дымқыл ауа қасиеттері. Кептірудің материалды балансы. Кептіру статикасы. Кептіру кинетикасы. Вакуумды кептіру. Газдарды құрғату.
Кептіру дегеніміз химиялық технология өнімдері мен әр түрлі материалдардан ылғалды кетіру процесі. Ылғал мөлшерін буландыру, сублимация, судың айрылуы, мұз түрінде газ фазасы құрамынан конденсациялау арқылы азайтуға болады. Сонымен бірге газ фазасынан ылғалды адсорбция және басқа әдістерді қолданып кетіруге болады.
Техникада көбінесе жылуды беру арқылы буландыру процесі кеңінен таралған. Практикада ең алдымен ылғалсыздандыру процесінде механикалық әдістерді қолданады. Ол үшін вакуум жағдайында сүзу немесе центрифугалау әдістерін жүргізеді. Механикалық әдісті қолданып кептіру процесі жылу беру әдісіне қарағанда экономикалық жағынан тиімді. Алайда бұл әдісті деформацияға төзімді материалдарды кептіруде ғана қолдануға болады. Сонымен бірге механикалық әдіс ылғалдың толық кетуін қамтамасыз ете алмайды. Центрифугалау жағдайында материалда (өнімде) 5 % дейін, ал вакуум-сүзгілерде сүзуден кейін 10-40 % дейін қалдық ылғал мөлшері сақталады. Ылғалды кетірудің әр түрлі әдістері кептіретін материалдың физикалық және химиялық қасиеттерін ескере отырып таңдап алынады.
Ылғалды буландыру арқылы кептіру процесінде кептіретін материалға жылу беру әдісіне қарай кептірудің келесі түрлері бар:
Конвективті кептіру. Кептіретін материалға жылу беру тікелей жылу тасымалдағыштардан (қызған ауа, түтінді газдар, күшті қызған бу, инертті газ) беріледі.
Түйісу арқылы кептіру. Кептіретін материалға жылу беру қабырғаның жылу өткізгіштігі арқылы беріледі.
Радиациялық кептіру. Инфрақызыл сәулелерімен жылу тарату арқылы кептіру.
Диэлектрикалық кептіру. Жоғары жиілікті ток өрісінде кептіру.
Сублимациялық кептіру. Өте терең вакуум жағдайында мұздатылған күйде кептіру әдісі.
Кептірудің материалдық және жылулық баланстары
 Кептіру процесінің материалдық баланс теңдеуін заттардың барлық мөлшері үшін G1=G2+W (1)
немесе абсолютті құрғақ зат үшін жазуға болады:
G11-u1=G2(1-u2) ( 2)
мұндағы G1-ылғалды G2-кептірілген материал мөлшері, кг/с, W-буланған ылғал мөдшері, u1- ылғалды u2-кептірілген материалдағы ылғалдық салмақтық үлесі.
Бұл екі теңдеулерден кептірілген материал мөлшері мен буланған ылғал мөлшері анықталады.
Жылулық баланс үшін кептіруге қажетті ауа мөлшерін білу қажет. Оны ылғалдың мөлшері бойынша анықтайды. Кептіру процесіне L мөлшердегі (кг) абсолютті құрғақ ауа жұмсалсын. Кептіргіш аппаратқа кірердегі ылғалды ауадағы ылғал мөлшері x0, ал кептіргіштен шығардағы құрғақ ауадағы ылғал мөлшері x2 болсын. Осы жағдайда кептіруге қажетті ылғал балансын былай өрнектеуге болады
Lx2=Lx0+W (3)
бұдан ауаның жұмсалуы анықталады L=Wx2-x0 (4)
Ауаның меншікті жұмсалуы (1 кг ылғалдың булануына қажетті) өрнектеледі l=LW=1x2-x0 (5)
25. Полифункционалды органикалық қосылыстар . Окси-және аминқышқылының химиялық қасиеттері. β-дикарбонилді қосылыстың химиялық қасиеттері. Көмірсутектердің химиялық қасиеттері.
Көмірсутектер молекулалары көміртек пен сутек атомдарынан тұратын органикалық қосылыстар.Құрамына байланысты көмірсутектер ациклды, алициклды және ароматты қосылыстарға бөлінеді.
R-COOH карбон қышқылдары карбоксильді топ деп аталатын, молекула құрамында -COOH топтасуы бар көмірсутектердің туындылары болып табылады. Молекула құрамында бір немесе бірнеше аминтоптары бар карбон және дикарбон қышқылдарының туындылары, аминкарбонды қышқылдары немесе жай амин қышқылдары сияқты органикалық қосылыстардың маңызды тобын құрайды. α- аминқышқылдарын табиғи заттардан және синтетикадан алынады. Ақуыздардың сулфо ерітінділерде гидролиз кезінде қышқыл қатысында α –амин қышқылдарының қоспасын береді. Осы қоспалардан әр түрлі тәсілдермен ерекше α – амин қышқылдарын бөліп алуға болады. Ақуыздардан алынған барлық α — амин қышқылдар (аминсірке қышқылынан басқа) белсенді болып табылады. Аминқышқылдардың синтезі үшін бастапқы заттар ретінде α — гомогенкарбонды қышқылдарды, альдегидтерді, галогенсутектерді алады.β –аминқышқылдарын аммиакты α -, β — қанықпаған карбон қышқылдармен қосқанда алады. В.М.Радионов 1926 жылы аммиактың қосылуымен қанықпаған қышқылдың алынуын бір сатыда қоса отырып, осы реакцияның жүруінің қолайлы әдісін тапты.
γ-, δ-, ε-, және ω— аминқышқылдарының алынуы карбоксил тобынан алыстанған аминотоппен амин қышқылдарын алу үшін әр түрлі спецификалық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің бір бөлігінің мәні α — аминқышқылдарының сәйкес циклдік амидтері — лактамдардың және олардың сілтілік гидролизде алынуы болып табылады
химиялық қасиеттері:
NH2 —CH2 —COOH + HCl → HCl • NH2 —CH2 —COOH (хлороводородная соль глицина)
NH2 —CH2 —COOH + NaOH → H2O + NH2 —CH2 —COONa (натриевая соль глицина)
Этерификация:
NH2 —CH2 —COOH + CH3OH → H2O + NH2 —CH2 —COOCH3 (метиловый эфир глицина)
Поликонденсация:
HOOC —CH2 —NH —H + HOOC —CH2 —NH2 → HOOC —CH2 —NH —CO —CH2 —NH2 + H2OДикарбонильді қосылыстар ,., молекуласында екі карбонил тобы бар С=О орг. қосылыстар. Оларға диальдегидтер, дикетондар, кетоальдегид, (и их производные) т.б жатады..R-COOH карбон қышқылдары карбоксильді топ деп аталатын, молекула құрамында -COOH топтасуы бар көмірсутектердің туындылары болып табылады.
β-дикарбонилді қосылыстың алынуы(Клайзен конденсациясы ):

химиялық қасиеттері:


3. Менделеевтің периодтық заңы мен периодтық жүйесі. Элемент қасиеттерінің периодтық системада өзгерісінің төрт бағыты. Екіншілік және ішкі периодтылық. Элемент қосылыстарының қышқылдық-негіздік және тотығу-тотықсыздану қасиеттері және олардың үлкен және кіші периодтағы(оксидтер, гидроксидтер,сутекті қосылыстар) негізгі және қосымша топшалардағы қосылыстары.
Элементтердің Д.И.Менделеев жасаған периодтық жүйесі – периодтық заңнвң кестелік бейнесі. Период дегеніміз ядро зарядының біртіндеп өсуі және қасиеттерінің белгілі тәртіп бойынша өзгеру ретімен орналасқан элементтердің жиынтығы. Период сілтілік металл s элементтен басталып, инертті газбен, яғни p элементпен аяқталады(I периодты санамағанда). Период ішіндегі элементтердің қасиеті былайша өзгереді: әрбір период күшті сілтілік металмен басталып, бірте-бірте металдық қасиеті кеміп, амфотерлі қасиеті артып, ақыры, бейметалдардың ең күштілері галогендерге келіп, аяғы инертті газбен бітеді.
Периодтық жүйенің элементтерінің қасиеттері белгілі бір заңдылықтармен үш бағытта өзгереді:
Горизонталь бағыт, период бойымен солдан оңға қарай. Бұл бағытта атомдық салмақ, ядро заряды, электрон саны біртіндеп өседі, осыған сай металдық қасиет әлсіреп, металл еместік қасиет күшейеді; мұндай өзгеру алғашқы периодтарда айқынырақ, кейінгі периодтарда баяуырақ болады. Мысалы, С мен N қарағанда, Sn мен Sb айырмашылығы аз.
Вертикаль бағыт, негізгі және қосымша топшалар бойымен жоғарыдан төмен қарай. Бұл бағытта атомдық салмақ, ядро заряды, электрон саны секірмелі өзгереді, бірақ электрондық құрылымының ұқсастығына байланысты және квант қабаттары санының артуына сай элементтердің қасиеті өте баяу өзгереді, айырмашылықтан ұқсастық көп.
Диагональ бағыт, сол жақ жоғарғы бұрыштан оң жақ төменгі бұрышқа қарай. Мысалы, B. C. Si элементтері түзетін үш бұрышты қарасақ: мұндағы диагональ бойымен орналасқан B мен Si біршама ұқсас. Горизонталь бойымен В-дан С-ге көшкенде бейметалдық қасиет артады, ал вертикаль бойымен С-ден Si-ге төмен түскенде бейметалдық қасиет әлсірейді. Сондықтан диагональ бойындағы екі элемент B мен Si қасиеттерінде ұқсастық туады.
Элементтердің, жай заттардың және олардың қосылыстарының периодты өзгермейтін қасиеттері де болады. Мысалы, атом үшін периодсыз өзгеретін қасиеттер ретінде оның ядро зарядының өсуін, радиоактивтілігін, рентген спектрлерін т.б.айтуға болады.
Атом және ион радиустары, иондану потенциалы, электронға ынтықтығы, электртерістік, валенттік тәрізді кейбір периодты өзгеретін шамалар элементтердің химиялық қасиеттерін түсінуге мүмкіндік тудырады.
14. Органикалық заттар изомериясы (құрылысы бойынша, орынбасар бойынша, геометриялық изомерия және оптикалық изомерия).
Изомерия (изо... және грекше meros – үлесі, бөлігі) – құрамы мен молекулалық массасы бойынша бірдей, бірақ физикалық және химиялық қасиеттері әр түрлі болатын қосылыстардың (негізінен, органикалық) болуын сипаттайтын құбылыс. Мұндай қосылыстар изомерлер деп аталады.
Изомерия құбылысы, негізінен, органикалық қосылыстар арасында кең тараған. Ол құрылымдық және кеңістіктік (стереоизомерия) болып екі түрге бөлінеді. Құрылымдық изомерия бір-біріне молекуладағы атомдар арасындағы байланыстар ретіне, ал кеңістіктік изомерия атомдар арасындағы байланыс бірдей бола отырып атомдардың кеңістікте орналасуына қарай ажыратылады. Құрылымдық изомерияның бірнеше түрі бар:
1) көміртек атомдарының өзара байланысының әр түрлі орналасуына тәуелді изомерия. Қанық көмірсутектер үшін изомерия бутаннан басталады: СН3 – СН2 – СН2 – СН3 (н – бутан), СН3 – – – СН3 (изобутан). Бутанның екі изомері болса, пентанда үшеу, ал С20Н42 қосылысы үшін 366319 изомер жазуға болады, яғни көміртек саны көбейген сайын изомер саны да арта береді;
2) көміртек атомының сутекке алмасқан топтары молекула құрамында әр түрлі орын алады. Мысалы, бутил спиртінің мынадай изомериясы бар: СН3 – СН2 – СН2 – ОН, СН3 – СН2 – СНОН – –СН3;
3) метамерия – көп валентті атом мен құрамы және құрылысы әр түрлі радикалдардың байланысы. Мысалы, жай эфир үшін екі түрлі изомер жазуға болады: метилпропил эфирі СН3 – О– – СН2 – СН2 – СН3, диэтил эфирі СН3 – СН2 – О– – СН2 – СН3;
4) құрылымдық изомерияның ерекше түрі таутомерия (динамикалық изомерия) – қосылыстың екі не одан да көп изомерлі түрлерінің белгілі жағдайда бір-біріне жеңіл алмасу қасиеті. Мысалы: ацетосірке эфирінің молекуласы тепе-теңдіктегі қоспалар түрінде болады: СН3––СН2–СООС2Н5 СН3–=СН–СООС2 Н5.
Кеңістіктік изомерия геометриялық, оптикалық изомерия болып екі түрге бөлінеді:
1) геометриялық изомерия, көбінесе, қос байланысты қосылыстарда кездеседі: >С=C<; >С=N–; –N=N–. Изомерлердің болуына қос байланыс әсер етеді;
2) оптикалық изомерия молекула құрылысының асимметриялығынан болады. Оптикалық изомерия молекулада көміртек атомының басқа түрі төрт атомдармен немесе топтармен (асимметриялық атом) байланысынан пайда болады. Мұндай атомды асимметриялық атом деп атайды, ал молекуласы екі изомерлік түрден тұрады. Изомерия заңдылықтары арқылы кейбір қосылыстардың қандай изомерлер бере алатынын алдын ала білуге болады
Көміртек тізбегінің құрылымына байланысты болатын изомерлермен қатар, алкендердің тізбектегі қос байланыстың орнына байланысты құрылымдық изомериясы да болады. Бұдан басқа алкендер қатарында цис -транс изомерия деп аталатын кеңістік (геометриялық) изомерия да болады. Алкендер қатарында геометриялық цис -транс изомерияның болуы екі көміртек атомдары арасындағы σ-байланыс өсуі бойынша бос айналуға π-байланыстың мүмкіндік бермеуіне байланысты. Цис- және транс- изомерлердің физикалық және химиялық қасиеттерінде елеулі айырмашылықтар бар.


25. Полифункционалды органикалық қосылыстар . Окси-және аминқышқылының химиялық қасиеттері. β-дикарбонилді қосылыстың химиялық қасиеттері. Көмірсутектердің химиялық қасиеттері.
36. Біртекті емес сұйықтықтарды бөлу. Бөлу үрдістерінің материалды балансы. Тұндыру. Қысым күші айырымының әсерінен бөлу.
Әр түрлі фазалардан тұратын жүйелерді біртексіз жүйелер деп атайды. Кез-келген біртексіз жүйе екі немесе одан да көп фазалардан тұрады. Оның бірі дисперсті фаза, ал екіншісі дисперсионды (дисперсті фаза бөлшектерін қоршап тұратын тұтас фаза) орта деп аталады.
Біртексіз жүйе дисперсті фаза бөлшектерінің мөлшерімен және концентрациясымен сипатталады. Мысалы, сұйық және қатты фазалардан тұратын жүйелер қатты бөлшектердің мөлшеріне қарай дөрекі (100 мк үлкен), нәзік (0,5-100 мк), лай (0,1-0,5 мк) және коллоидты ерітінділер (0,1 мк кіші) болып жіктеледі.
Эмульсиялар екі өзара араласпайтын сұйықтықтардан тұрады және ауырлық күші әсерінен қабаттарға бөлінуге қабілетті. Алайда егер дисперсті фаза тамшыларының мөлшері 0,5 мк кіші болса, эмульсиялар тұрақты болады.
Біртексіз жүйелерді бөлу әдістері жүзгін бөлшектердің мөлшеріне қарай таңдап алынады. Өнеркәсіпте біртексіз жүйелерді бөлудің негізгі әдістеріне тұндыру, сүзу, центрифугалау (ортадан тепкіш күштер өрісінде бөлу) жатады.
Бөлу процесінің материалдық балансы
 
Бөлуге a заты (тұтас фаза) мен b затының жүзгін бөлшектері бар жүйе берілсін. Мынадай белгілеулер енгізейік: Gc – бастапқы суспензия, Gт.с.– тұндырылған сұйықтық және Gт – алынған тұнба салмағы, xc, xт.с., xт – b затының бастапқы суспензиядағы, тұндырылған сұйықтықтағы және алынған тұнбадағы салмақтық үлесі.
Бөлу процесінде зат шығыны жоқ жағдайда, материалдық баланс теңдеуі жазылады:
заттардың жалпы мөлшері бойынша
(1.1)
қатты фаза бойынша
(1.2)
Алынған (1. 1)-ші, (1. 2)-ші теңдеулерді бірге шеше отырып, тұндырылған сұйықтық пен тұнбаның массасын анықтауға болады:
(1. 3)

(1. 4)
Тұндыру
 
Ауырлық күші әсерінен тұнбаға түсіру процесі тұндыру деп аталады. Тұндыру әдісін көбінесе дөрекі суспензияларды бөлуде қолданады. Мына теңдеу шар тәріздес жеке бөлшектердің тұнбаға түсу жылдамдығын анықтауға қолданылады.
(1.1)
Қатты фазалардың жоғары концентрациясында шектелген көлемде тұнбаға түсіру процесі қысылысып тұндыру деп аталады. Мұндай жағдайларда қатты бөлшектер қозғалысының кедергілері ортаның кедергісі мен қатты бөлшектердің бір-біріне соқтығысуы мен үйкелуі нәтижелеріндегі кедергілерден құралады.
47.Адсорбция. Фаза арасындағы тепе-теңдік. Адсорбция процесінің материалды балансы. Адсорбция кинетикасы.
Адсорбция – қатты заттың (адсорбенттің) бетінде бір немесе бірнеше газ және сұйықтық компонеттерінің талғампаз сіңірілу процесі.
Тұтас фаза құрамындағы сіңірілетін компонент адсорбтив, ал адсорбент құрамындағы адсорбат д.а.
Адсорбция процесі өнеркәсіпте газдарды кептіру мен тазалауда, газдарды бөлуде, химия өндірісіндегі ағынды суларды тазртуда, мұнай фракцияларын тазартуда, органикалық сұйықтықтар мен ауаны ккептіруде, аналитикалық мақсаттарда ( хроматография әдісінде) қолданылады. Адсорбция процесінің қалдықсыз технологияны іске асыруда маңызы ерекше зор. Әр түрлі компонеттерді талғампаз сіңіруіне байланысты адсорбция процесі – бөлу әдістерінің ішіндегі ең тиімді әдіс. Сонымен бірге адсорбция процесі гетерогенді химиялық реакцияларды жүргізуде негізгі кезеңдердің бірі болып саналады.
Физикалық адсорбция Ван-дер-вальс күштеріне негізделген. Физикалық адсорбция – қатымды процесс. Бұл процесте бөлінетін жылу мөлшері булану жылуына сәйкес екеледі. Жылу мөлшері жа молекулалар үшін 1-5 ккал/моль, ал үлкен молекулалар үшін 10-20 ккал/моль. Химиялық адсорбцияда сорбент бетінде химиялық әсерлесулер жүреді. Бөлінетін жылу мөлшері химиялық реакция жылуына шамалас болады. Химиялық адсорбция температура жоғарылығын сайын артады. Керісінше, температураны жоғарылатқанда физикалық адсорбция кеміп, десорбция процесі артады. Химиялық адсорбция қайтымсыз.
Адсорбция процесінің тиімділігі адсорбенттің түріне байланысты. Сол себепті адсорбенке мынадай талаптар қойылады:
Талғампаздығы;
- мейлінше жоғары сіңіру қабілеттілігі;
- құнынның арзандығы мен қол жетерлігі;
- жеңіл десорбциялануы мен қайта қалпына келуі;
- жоғары механикалық беріктігі;
- жұмысқа жайлылығы, от алмауы, аппаратқа эрозиялық әсерінің аз болуы.
Адсорбенттерге қойылатын негізгі талаптардың бірі оның сіңіру қабілеттілігінің мейлінше жоғаоы болуы. Сол себепті адсорбенттер көбінесе кеуектілігі жоғары қатты заттар.
Өнеркәсіпте сорбенттер ретінде активтелінген көмір, силикагель, алюмогель, цеолиттер мен иониттер кеңінен қолданылады.
58. Мұнай және мұнай өнімдерінің құрамы мен қасиеттері. Мұнайды өңдеуге дайындау. Мұнайды біріншілік өңдеу әдістері. Технологиялық сызба-нұсқалары
Мұнай- парафин( алкан, нафтен, циклан) және ароматты көмірсутегінен құралған күрделі қоспа. Мұнай 1. көмірсутекті бөлік, 2.көмірсутекті емес бөлігі және 3.минералды қоспа болып бөлінеді. Мұнай құрамындағы парафин көмірсутектері - газ, сұйық және қатты( ертінді) күйінде болады. 2.Нафтен көмірсутектері - циклогексан және циклопентан қатарлары түрінде, 3.ароматты көмірсутектер - бензол және оның туындылары түрінде кездеседі. Ароматты көмірсутектер аз мөлшерде болады. Мұнай құрамында көмірсутектерден басқа яғни көмірсутекті емес бөлігін 1) оттек,2) күкірт,3) азот қосылыстары құрайды. Оттек қосылыстары нафтен қышқылы, фенол түрінде болады.Күкірт қосындылары - 1) меркаптандар, 2) сульфидтер,3) дисульфидтер,4) тиофендер. Азот қоспалары- 1) пиридин,2) хинолин,3) аминдер және басқа қосылыстар.
Мұнай негізінен 84-87% көмірсутектен және 10-14% сутектен құралған т.б. 0,1-1,0% оттек,0,1-5,0% күкірт, ванадий, никель, титан, калий, фосфор, германий және т.б. элементтерде мұнай құрамында болатындығы анықталды. Соңғы кезде мұнай құрамынан ванадий алу жөнінде ғылыми зерттеу жұмыстары үлкен жолға қойылған.
Мұнай аз күкіртті (0,5% -ке дейін), күкіртті (0.5-2,0%) және көп күкіртті (2,0%- тен жоғары) болады.Мұнай құрамындағы парафиндерге тәуелді бөлінеді: Аз парафинді(1,5- ке дейін), парафинді(1,5-6,0%) және жоғары парафинді(6,0%- тен жоғары).Мұнай құрамында тағы механикалық қоспалар болады. Олар: 1)су,2) құм,3)топырақ,4) минералды тұздар,5) күл және т.б. Мұнай құрамындағы су екі түрде болады.1) тұндыру арқылы оңай бөлінетін,2) тұрақты эмульсия түрінде. Мұны арнаулы әдістермен бөледі.Минерал тұздар мұнай құрамындағы суда еріген қалпында (MgCІ2, CaCІ2) болады. Мұнай тазалағаннан кейін оның құрамында 0,1-0,3% су және 10-40мг/л хлорлы тұздар болуы керек.ұнай және мұнай өнімдерін өңдеуге дайындау.
Мұнайдың құрамында әртүрлі механикалық қоспалар болатындықтан өңдеу алдында мұнайды сол қоспалардан тазартады. Скважинадан шыққан мұнай құрамында жолай газ (50-100м3/т) пластовый су(200-300кг/т),суда еріген минералды тұздар ( 10-15кг/т) болады.
Тереңнен жер бетіне шыққан мұнай құрамынан "жолай ( попутный) газын (50-100м3/г) бөліп алып, газ құрамындағы бензин газын (жеңіл көмірсутектер қоспасы) соляр майымен адсорбциялау немесе активтелген көмірге адсорбциялау әдістерімен бөліп алады.
Минералды тұздарды(10-15кг/т ) жылы сумен шайқап бөледі. Суды(200-300кг/т) және механикалық қоспаларды тұндыру әдісімен бөледі.Эмуьсия күйіндегі суды деэмульгаторды (нафтен қышқылдарының тұздары) қосып немесе электросусыздандыру әдістерімен мұнайдан бөледі. Бұл әдіс былай іске асады: 30-40 мың В кернеулі айнымалы ток көзіне жалғасқан электродтың арасынан эмульсия күйіндегі жылы су өткенде эмульсия бұзылады, су тамшылары бір- біріне қосылып іріктелініп тұндырғанда мұнайдан жеке бөлінеді.
Мұнайды минералды тұздардан және судан тазартқан соң оны тұрақтандырады (стабилизация). Тұрақтандыру процесі пропан- бутан қоспасын, кейде пентан фракциясын айдаумен шектеледі.Сондықтан тасмалдағанда және сақтағанда будың қысымы тұрақтанып, жеңіл көмірсутектердің ұшып кетуінен сақтайды. Пропан- бутан фракциялары химиялық өндірістің бағалы шикізаты болып табылады.Мұнайды механикалық қоспалардан тазартып келесі физикалық әдіспен құрамындағы көмірсутектерінің физикалық қасиеттеріне байланысты ( қайнау температурасы, кристалдану қабілетілігі, ерігіштілігі және т.б.) жеке фракцияларға жіктейді. Көп қолданатын әдіс – мұнайды және мұнай өнімдерін тіке айдау. Мұнайды біріншілік өңдеу дегеніміз, мұнайды табиғи құрамын өзгертпей фракцияларға дистилляциямен бөлуді айтады. Біріншілік өңдеу мұнайдың құрамындағы қосылыстардың құрылысымен химиялық табиғатына әсер етпейтін физикалық процестер болып табылады. Біріншілік процестердің ішінде маңыздысы мұнайды тура айдау. Айдау,мұнайды фракцияларға бөлудің ең алғашқы әдісінің бірі. Айдау — қоспаларды қыздырып бөлу процесі мен әдісі; ол сұйықтық құрамының одан түзілетін бу құрамынан айырмашылығына негізделген сұйық; сұйықтықты ауа қатыстырмай қыздырып, буға айналдырып, буды салқындатып қайтадан сұйылту; қоспадағы сұйықтықтарды бір-бірінен бөлу үшін қолданылады.
· Атмосфералық айдау — атмосфералық қысымда айдау;
· Бөлектейайдау — дистиллятты бөлеотырып, жайайдау;
· Бөлшектепайдау — дистиллятты бөліпжайайдау;
· Вакуумдықайдау — төмен қысымда айдау;
· Жайайдау — бірретөткізілетінайдау;
· Керібулапайдау — дистиллятты бөлектеп, жартылайкері булау жолыменбайытыпайдау;
· Су буыменайдау — қоспаның қайнау температурасынтөмендетуүшінқосымша су буыненгізіпайдау
Қазіргі кезде бірде бір мұнай анализі атмосферлі қысымда немесе вакуумда айдау мен ректификациясыз жүрмейді.
Атмосферлі айдау Вакуумде айдау
Бензин 80-170оС Бензин 28-180оС
Лигроин 160-200оС Керосин 140-240оС
Керосин 240-350оС Дизель 240-380оС
Мазут 350оС Газойль 350-500оС
Атмосфералық айдауда қалдық- мазут; вакуумда- гудрон.
Мұнайды жай айдау- оны бір немесе көпдәрежеде буландыра отырып,бу фазалы конденсация түзілуімен жүретін процесс.

Приложенные файлы

  • docx 551757
    Размер файла: 9 MB Загрузок: 7

Добавить комментарий