Учение о химических процессах

Учение о химических процессах состоит из двух частей учения о состояниях — химическая термодинамика и учения о переходах из одного состояния в другое — химическая кинетика. Первая отвечает на вопросы о принципиальной возможности протекания данной химической реакции в данных условиях и о конечном равновесном состоянии системы. Вторая — химическая кинетика — посвящена реализации этой принципиальной возможности, т. е. собственно протеканию процесса, его скорости и механизму. Уравнения химической кинетики служат основой для расчетов технологических процессов и аппаратуры в химической промышленности. Значение кинетики можно проиллюстрировать следующим примером. Равновесным состоянием для системы из углеводородов и кислорода при обычных температурах является оксид углерода (IV) и вода. Если бы кинетические ограничения не препятствовали свободному окислению органических веществ до состояния термодинамического равновесия, жизнь на Земле была бы невозможной, так как все живое окислилось бы до воды и оксида углерода (IV). [c.233]

Уже в системной природе вещества заложена иерархия его материальных систем 1) атом химического элемента 2) молекула химического соединения как унитарная система (по Жерару) 3) система реагирующих веществ 4) высокоорганизованная каталитическая система. Эта иерархия в процессе познания вещества программирует иерархию четырех концептуальных систем, включающую 1) учение о составе 2) структурную химию, 3) учение о химическом процессе (по И. Н. Семенову) 4) эволюционную химию. Следовательно, диалектика вещей, — как говорит Ленин,— создает диалектику идей... . Что же касается времени появления кан<дой из концептуальных систем, то оно задается социальными факторами, которые, таким образом, тоже участвуют в создании уровневой структуры и химии, и химической технологии, и химического производства. Последовательное появление сначала технологии основных неорганических веществ, затем технологии органических продуктов, потом технологии глубокой переработки нефти и угля и нефтехимической промышленности — это ведь результат воздействия социальных факторов, но уже через соответствующие концептуальные системы. [c.22]

Химическая кинетика — учение о химическом процессе, его механизме и закономерностях протекания по времени [c.3]

За время обучения химии — науки о химических превращениях веществ — учащиеся не получают ответ на главный вопрос почему протекают химические реакции Практически не обсуждается строение и вытекающие отсюда свойства кристаллических веществ, наиболее распространенных среди неорганических соединений. Отсутствие стройной системы изучения фундаментальных основ теории строения и учения о химическом процессе не позволяет раскрыть причинно-следственные связи, и поэтому учащиеся за химическими формулами и уравнениями часто не видят конкретного вещества с присущей ему совокупностью свойств и не видят сущности химического превращения. [c.3]

Выделяется этап в развитии химии, который характеризуется возникновением (конец XIX в.) и развитием учения о химическом процессе — о его принципиальной возможности и условиях протекания. Это было вызвано резким возрастанием потребностей и масштабов производства продуктов химической переработки нефтяного сырья. Учение о химическом процессе рассматривает энергетику химических процессов, химическое равновесие и условия его смещения, кинетику и механизмы реакций и т. д. [c.6]

Химическая кинетика — это учение о химическом процессе, закономерностях его протекания во времени и механизме. Кинетика химических реакций изучает скорости протекания реакций и зави- симость этих скоростей от различных факторов (концентрации реагирующих веществ, температуры, влияния катализаторов и др.). Различают два типа. химических реакций — гомогенные и гетерогенные. [c.288]

Четвертый этап охватывает период интенсивного развития промышленности и техники в XX в., потребовавшим получения материалов со строго заданными свойствами и в больших масштабах. Этот подход основан на учении о химических процессах. Главное внимание здесь уже сосредоточено не на структуре молекулы, а на неустойчивой упорядоченности системы (ее химической организации). [c.10]

Учением о химическом процессе, закономерностях его протекания и механизме занимается химическая кинетика. Химическая кинетика широко использует следующие методы исследования спектроскопию, масс-спектроскопию, метод радиоактивных индикаторов (меченые атомы), метод электронного парамагнитного резонанса, хемилюминесценцию и др. [c.147]

Учением о химическом процессе, закономерностях его протекания и механизме занимается химическая кинетика. Химическая кинетика широко использует следующие методы исследования спектроскопию, масс-спектроскопию, метод радиоактив- [c.177]

Здесь нет необходимости рассматривать почти чисто философский вопрос о соотношении теоретического и эмпирического в химии, но следует констатировать как факт, что корреляционные соотношения в химии, в том числе и те, которые основаны на принципе ЛСЭ, сегодня находят все более широкое применение и их можно рассматривать как один из вариантов метода математического моделирования в учении о химическом процессе. [c.157]

Главной тенденцией развития современной химии является наиболее полное освоение ее третьего уровня — учения о химических процессах и переход на четвертый уровень—в область эволюционной химии. [c.30]

С развитием математического моделирования процессов и реакторов и исследованием с помощью математических методов динамических процессов нестационарной кинетики математика сделалась органическим вплетением в логические основания и химии, и химической технологии. И если в настоящее время учение о химических процессах называют и химической физикой (школа И, Н. Семенова), и физической кинетикой, то цементирующим элементом в системе, которая включала в себя химические и физические представления о химико-технологическом процессе, является скорее всего именно математика. И что особенно интересно и важно — это то, что в этой системе происходит развитие одновременно и параллельно и химических, и физических, и технических, и математических знаний. Дело в том, что решение кинетических задач оказалось невозможным в рамках классической теории дифференциальных уравнений. Сложный нелинейный характер протекания химических процессов выдвинул ряд новых задач, решение которых обогатило собственно и математику. В последние несколько лет создалась новая дисциплина, пограничная между математикой и химией, а фактически между математикой и теорией химической технологии, которая призвана решать задачи химии в основном в связи с созданием промышленного химического процесса, — математическая химия, призванная служить надежным теоретическим основанием учения о химических процессах. [c.163]

Антиномия понятий структуры и динамики, существовавшая во все времена истории структурной химии, начиная с Берцелиуса и до 60-х годов текущего столетия, таким образом, полностью исключается в ходе приближения химических знаний к наиболее глубоким слоям сущности внутреннего строения молекул. Это открывает новые возможности прогнозирования реакционной способности веществ с целью управления химическим процессом. Вместе с тем на этой ступени эволюции понятия структуры становятся ясными не только дальнейшие, по существу безграничные перспективы развития структурной химии, но и пределы ее использования, т. е. необходимость подъема химических знаний на уровень третьей концептуальной системы — учения о химическом процессе. [c.97]

Учение о химическом процессе в том виде, в каком оно сегодня функционирует в качестве системы химических знаний, формировалось н течение почти целого столетия, начиная с 1880-х годов. Несмотря на то, что это учение мы рассматриваем как единую концептуальную систему, составляющую один дискретный уровень химических знаний, в целом ее нельзя представить как плавно поднимающуюся кривую познания. Развитие представлений о химическом процессе как очень сложном объекте, подобно развитию структурной химии, происходило как экстенсивными, так и интенсивными путями каждое новое открытие, если оно вносило коренные изменения во взгляды на объект, неизменно приводило к появлению таких представлений, которые утверждали нечто принципиально новое и бо- [c.107]

Логические основы учения о химическом процессе [c.108]

Синтез представлений о двойственной реакционной способности веществ и многокомпонентности кинетических систем. Выводы о двойственной реакционной способности веществ имеют основополагающее значение для учения о химическом процессе они являются логической основой этого учения как новой концептуальной системы. Дело в том, что в классической химии на уровне ее второй концептуальной системы химические реакции обычно интерпретировались как взаимодействие только двух реагентов А+В. Но такой взгляд на хи.мический процесс был грубой идеализацией. В ходе более детального изучения химических процессов постепенно стало выясняться, что в любых. хи.мнческих реакциях, проводимых с целью получения из исходных реагентов А и В продукта С, принимают участие еще и другие компоненты, в частности, случайно [c.109]

В 1940-х годах появился и встречный поток работ, направленный на создание теоретического фундамента учения о химических процессах, происходящих в больших промышленных системах. Этот поток исходил от технологов и наряду с названными исследованиями химиков явился вкладом в формирование теории химической технологии. [c.152]

Примечательным является то обстоятельство, что и химики, и технологи в этот период отчетливо осознавали методологическое значение работ, направленных на исправление классической кинетики [27, с. 362], а точнее на ее синтез с физической кинетикой химических процессов и создание кинетики реальных химических процессов , [27, с. 356]. Так, например, рассмотрев тенденции развития химической кинетики, С. 3. Рогинский в 1941 г. обратил особое внимание на изменения, происшедшие в современной кинетике за последние десятилетия, превратившие кинетику из учения о скоростях химических реакций в упрощенных условиях в учение о химических процессах во всем их многообразии и сложности. Этот новый период в развитии кинетики только начался и неудивительно обилие нерешенных и спорных проблем [28]. [c.153]

Математическое моделирование в учении о химическом процессе [c.154]

Одним из вариантов математических моделей в том же учении о химическом процессе является моделирование в химической технологии. Как было уже сказано, для большинства химико-техно-логических процессов действие всех факторов на направление и скорость реакций учесть крайне трудно, а иногда и невозможно. Поэтому химики при планировании эксперимента прибегают теперь к математическим моделям, которые позволяют без подробного знания о характере сложнейшего взаимодействия всех факторов системы получить сведения, необходимые для создания наиболее рационального проекта технологической установки. [c.157]

Знакомство с этими противоположными концепциями интересно как раз в смысле выяснения различий меи<ду третьей и четвертой концептуальными системами химии, т. е. между учением о химическом процессе без привнесений в него идей бионики и эволюционной химии, которую ведь тоже следует рассматривать как учение о химическом процессе, но только как учение о высших формах химизма. [c.176]

Уже только поэтому она,— и пока только она,— может служить основанием эволюционной химии как новой концептуальной системы, возвышающейся над третьей концептуальной системой — учением о химическом процессе. Самостоятельность этой системы химических знаний и наивысший уровень, который она занимает в иерархии всех в целом концептуальных систем химии (см. рис. 1), определяются также особенностями ее объекта. К последнему относятся во-первых, совершенно своеобразные химические про- [c.200]

В этом направлении можно видеть множество интереснейших проблем, решение которых позволит достроить химическую кинетику как единое учение о химическом процессе. Но уже и сегодня можно говорить об этом направлении как о стратегически важном в практическом отношении. Причем интересно и в высшей степени важно то, что химия высоких энергий оказывается способной резко снижать затраты энергии на единицу продукции. [c.234]

Современное определение предмета химической кинетики значительно шире, пежелп то, которое дается автором книги. Химическая кинетика — это учение о химическом процессе, закономерностях его протекания во времени и механизме.— Прим. ред. [c.13]

С момента зарождения и в последующий более чем вековой период эво-лющш учения о химическом процессе в теоретической и прикладной химии накоплен громаднейший информационный потенциал в ввдё несистематширо-ванных и необработанных сведений о физических и химических свойствах веществ. Сегодняшние исследователи- химики и химики-технологи все еще вынужденно пользуются информациями, представленными в многотомных справочниках в виде таблиц и графических зависимостей. Несмотря на существенные достижения теории информации, системного анализа, подобия, кибернетики и других естественно-математических наук, акт альнейшей и нерешенной до конца остается проблема математической обработки первичной информации [c.6]

Учение о химическом процессе должно ответить на иопросы почему протекает химическая реакция Как она протекает Каким образом можно управлять химической реакцией для получения необходимых продуктов [c.112]

В учении о химическом процессе, которому посвящена вторая чааь данного курса, рассматриваются две проблемы направление процесса и условия равновесия химических систем, определяемые фундаментальными законами термодинамики, а также скорости химических превращений, определяемые законами химической кинетики. [c.186]

О преимуществах в решении всех главнейших проблем химии и, в частности, проблем управления реакциями синтеза вещества с заданными свойствами, которые появляются в связи с подъемом с уровня структурной химии на уровень учения о химических процессах, убедительно рассказал Н. Н. Семенов [12, с. 64]. Но в настоящее время этот уровень представляет собой еще во многом неосвоенную область. Пока не решены очень многие вопросы, относящиеся к выяснению природы промежуточных частиц (карбо-ний-ионы, ион-радикалы). Недостаточно ясными остаются вопросы о механизмах циклического переноса электронов, об их распространенности, о совмещенности с другими механизмами. Трудно осваивается в практике управления процессами теория абсолютных скоростей реакций. Масса белых пятен остается в области катализа. А главное, еще далеко не достаточно разработаны вопросы кинетики, макрокинетики и гидродинамики больших реакторных систем, лимитирующие решение сложнейшей проблемы масштабного перехода от лабораторных исследований к промышленным агрегатам. Все это пока целинные земли третьего уровня химии. О них подробнее см, гл, IV, [c.30]

Узловой проблемой, связывающей химию с химической технологией и химическим производством, является проблема масштабного перехода от лабораторного эксперимента к промышленному реактору. Структурные теории вовсе не касались этой проблемы. Решение ее, по крайней мере со второй четверти XX в., всецело приходится на химическую технологию, которая выступает в качестве главной предпосылки развития химической термодинамики, химической кинетики,. чакрокинетики, т. е. всех тех разделов современной химии, которые составляют учение о химическом процессе. [c.106]

В отличие от структурных теорий, рассматриваюпдих реакционную способность химических соединений в однофакторном аспекте, т. е. в зависимости лишь только от структуры их молекул как потенциальных реагентов, учение о химическом процессе рассматривает химические свойства изучаемых соединений как многофакторную функцию, обусловленную не только структурными особенностями их молекул, но и теми условиями, в которых они претерпевают качественные превращения. Поэтому переход [c.106]

Рост исследований многофакторности кинетических систем — первая и основная тенденция развития учения о химическом процессе [c.111]

Выделение хи.мической термоднна1Мики в са1мостоятельиое направление учения о химическом процессе обычно связывают с появлением в 1884 г. Очерков по химической динамике [6] Я. Г. Вант-Гоффа. В этом труде Ваит-Гофф подвел термодинамический фундамент под закон действующих масс, выразив его через предложенные им понятия и термины — константу равновесия К и [c.112]

Совсем другой эффект воздействия гидродинамических факторов был открыт в условиях функционирования гетерогенно-катали-тичеоких систем в различных типах проточных реакторов, созданных в результате новейших успехов в учении о химическом процессе, Достоинства гетерогенного катализа хорошо известны. Они заключаются не только в резком повышении окорости процесса в заданном направлении за счет активации молекул реагента при их контакте с твердым катализатором, но также еще в удобстве отделения катализаторов от продуктов реакции. Однако вместе с решением многих важных задач, связанных с ускорением и управлением химическим процессом, применение гетерогенного катализа вызвало и трудности. Оказалось, что скорость реального химического процесса, протекающего посредством катал изаторов, определяется законами не только химической, но и физической — диффузионной—кинетики, так как диффузия реагентов часто является [c.143]

В одном из недавно изданных учебников по общей химии [22] высказано такое утверждение Химическая термодинамика и кинетика непосредственно связаны с практикой (выход продукта реакции и скорость его образования). Теория же строения не обладает этой особенностью, хотя ее значение для развития химии велико, ибо она является предпосылкой учения о химическом процессе . Это в высшей степени справедливое утверждение в иной фор ме нами высказывалось и в предыдущих главах и в начале настоящей главы. С риском некоторой назойливости мы не можем здесь не высказать его еще раз, потому что ни учение о составе, ни структурная химия как два первых уровня развития-химических знаний не содержат теоретически обоснованных положений о направлении реакций, о шредельных выходах продуктов, а тем более о скоростях химических процессов. Такие положения формируются лишь на уровне третьей концептуальной системы, которая только и способна стать научной основой высокоорганизованного и экономически эффективного промышленного производства материалов с заданными свойствами на базе широко доступного-сырья. [c.144]

Н. Н. Семенов рассмотрел основные вехи из истории учения о химическом процессе и обратил внимание на то резкое различие, которое существовало между первым периодом развития формальной. оимичеокой кинетики, когда химики искусственно ограничивали поле своих исследований изучением реакций, подчиняющихся простым закономерностям , и последующими периодами, которые характеризовались включением в орбиту исследований все новых термодинамических, гидродинаМ1ических и кинетических факторов, таких, как влияние стенки реактора, примесей, теплоты от экзотермических реа кций, — словом всего того, что отличает реальные процессы от их приближенных идеальных моделей. Нобелевскую лекцию Н. Н. Семенов закончил выводами, подчеркивающими значение исследований в области учения о химическом процессе для развития химической технологии, в частности, для совершенствования способов химической переработки неф пи — окисления и крекинга углеводородов, дегидрогенизации, получения полимеров. Я убежден, — заявил он в заключение, — что необходимо развивать и ускорять работу по изучению механизма различных типов химических реакций. Вряд ли без этого можно существенно обогатить Х1имиче0кую технологию, а также добиться решающих успехов в биологии. Естественно, что на этом пути стоят огромные трудности. Химический процесс есть то основное явление, которое отличает химию от физики, делает первую более сложной наукой. Создание [c.147]

Важно отметить также и то, что влияние макрофакторов обнаруживается независимо от того, проводится процесс в лабораторных условиях или в промышленности. На это обстоятельство впериые обратил внимание А. В. Фрост, и оно представляет интерес в двух отношениях. Во-первых, оно указывает на определенные возможности в лабораторных условиях создать менее идеализированные модели химических процессов. И, во-вторых, оно служит еще одним подтверждением того, что развитие учения о химическом процессе — это единая линия постоянного углубления знаний о лабораторном химическом процессе, обусловленная его объектной многофакторностью. Рано или поздно она должна была привести к знаниям о закономерностях, присущих промышленному химическому процессу. И тот и другой — реальные процессы, идеализированы лишь их модели. И поэтому если сегодня еще химическая кинетика остается разделом химии, тогда как макрокинетика становится теоретической основой химической технологии, то это распределение является преходящим, эфемерным. Развитие именно химической кинетики в конце концов привело к созданию макрокинетики. И отношения между химической кинетикой и макрокинетикой стали основой отношений между химией и химической технологией. Здесь пролегает раздел между ними, который оказывается все более условным, и одновременно начинается их синтез, приобретающий все более абсолютный характер. [c.154]

Из множества вопросов, относящихся к математическому моделированию в химии, здесь достаточно обратить внимание только на те, которые выделяют учение о химическом процессе как наиболее рационально математизированную концептуальную систему химии. В связи с этим нельзя не привести мнение основателя физической органической химии Л, Гаммета, исключительно метко и остроумно отличившего рациональную математизацию учения о химическом процессе от увлечения математикой в тех областях, где красота уравнений важнее их соответствия эксперименту [32, с. 11]. [c.154]

Начиная с 1950-х годов синтез каучука стали осуществлять из нефтяных углеводородов на основе достижений химии на уровне третьей концептуальной системы, т. е. учения о химическом процессе. Производство каучука достигло грандиозных масштабов при двадцати-, тридцатикратном сокращении на это рабочей силы, энергии и полном отказе от пищевого сырья. Дивинил, изопрен и другие мономеры синтетического каучука теперь получают как дегидрогенизацией С —Сз-парафинов, так и пиролизом тяжелых нефтяных фракций. [c.222]

Эго означает, что на разных уровнях развития химии существуют теории различной степени эвристичности одни теории (и среди них первое место занимает теория периодической системы) позволяют осуществлять точные и далеко идущие прогнозы открытий, а другие — только в ограниченных пределах. И в этом отношении можно заметить определенную логическую закономерность по мере того, как химическое знание поднимается от первой концептуальной системы на вторую, третью и четвертую, т. е. на все более высокие уровни своего развигия, точность эвристических прогнозов ( попадание в цель ) уменьшается, зато число и величина наиболее вероятных областей все более крупных научных открытий в химии (плои адь мишени) увеличиваются. Или, иначе говоря, сегодня в русле учения о химическом процессе и эволюционной химии трудно предвидеть открытие какого-либо процесса с точным описанием его параметров и других характеристик (как были описаны свойства 110-го или даже 115-го химического элемента). Но зато легче указать наиболее вероятные области революционизирующих научных открытий. И объясняется такая закономерность тем, что на первых двух уровнях развития химии материальными объектами исследования (а следовательно, открытия и описания) являются предметы — элементы и их соединения, отражение которых в сознании характеризуется неизмеримо меньшей информационной емкостью, чем отражение процессов как объектов третьего и четвертого уровней. [c.229]