Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Войти

Все материалы форума размещены в ознакомительных целях. Администрация сайта не несет ответственности за их содержание и последствия их практического применения. Ответственность за содержание материалов несут их авторы.
Правила для пользователей Пиротека
Страниц: « 1 2   Вниз
  Печать  
Автор Тема: Учебник Химии "Для новичков"  (Прочитано 33464 раз)
------
Гость


« Ответ #20 : 14 Сентябрь 2009, 00:17:18 »

Особенности органических реакций

В неорганических реакциях обычно участвуют ионы, они проходят быстро и до конца при комнатной температуре. В органических реакциях часто происходят разрывы ковалентных связей с образованием новых. Как правило, эти процессы требуют особых условий: определенной температуры, времени реакции, и часто наличия катализатора. Обычно протекает не одна, а сразу несколько реакций, поэтому выход целевого вещества зачастую не превышает 50 %. Поэтому при изображении органических реакций используют не уравнения, а схемы без расчета стехиометрии.

Реакции могут протекать очень сложным образом и в несколько стадий, не обязательно так, как реакция условно изображена на схеме. В качестве промежуточных соединений могут возникать карбкатионы R+, карбанионы R?, радикалы R·, карбены CX2, катион-радикалы, анион-радикалы, и другие активные или нестабильные частицы, обычно живущие доли секунды. Подробное описание всех превращений, происходящих на молекулярном уровне во время реакции, называется механизмом реакции.

Реакции классифицируются в зависимости от способов разрыва и образования связей, способов возбуждения реакции, ее молекулярности.

Определение структуры органических соединений

За все время существования органической химии как науки важной задачей было определить структуру органических соединений. Это значит узнать, какие атомы входят в состав соединения, в каком порядке эти атомы связаны между собой и как расположены в пространстве.

Существует несколько методов решения этих задач.
Элементный анализ. Заключается в том, что вещество разлагается на более простые молекулы, по количеству которых можно определить количество атомов, входящее в состав соединения. С помощью этого метода невозможно установить порядок связей между атомами. Часто используется лишь для подтверждения предположенной структуры.
Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния (ИК-спектроскопия и КР-спектроскопия). Вещество взаимодействует с электромагнитным излучением (светом) инфракрасного диапазона (в ИК-спектроскопии наблюдают поглощение, в КР-спектроскопии - рассеяние излучения). Этот свет при поглощении возбуждает колебательные и вращательные уровни молекул. Опорными данными являются число, частота и интенсивность колебаний молекулы, связанных с изменением дипольного момента (ИК-спектроскопия) или поляризуемости (КР-спектроскопия). Методы позволяют установить наличие определенных функциональных групп в молекуле. Часто используются и для того чтобы подтвердить идентичность исследуемого вещества с некоторым уже известным веществом путем сравнения спектров.
Масс-спектроскопия. Вещество при определенных условиях (электронный удар, химическая ионизация и др.) превращают в ионы без потери атомов (молекулярные ионы) и с потерей (осколочные). Позволяет определить молекулярный вес и иногда позволяет установить наличие различных функциональных групп.
Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Основан на взаимодействии ядер, обладающих собственным магнитным моментом (спином) и помещенных во внешнее постоянное магнитное поле, с электромагнитным излучением радиочастотного диапазона. Один из главных методов, который может быть использован для определения химической структуры. Метод используют также для изучения пространственного строения молекул, динамики молекул. В зависимости от ядер, взаимодействующих с излучением различают, например:
Метод протонного магнитного резонанса (ПМР). Позволяет определить положение атомов водорода 1H в молекуле.
Метод ЯМР 19F. Позволяет определить наличие и положение атомов фтора в молекуле.
Метод ЯМР 31P. Позволяет определить наличие, положение и валентное состояние атомов фосфора в молекуле.
Метод ЯМР 13С. Позволяет определить число и типы атомов углерода в молекуле. Используется для исследования формы углеродного скелета молекулы.

В отличие от первых трех в последнем методе используется неосновной изотоп элемента, поскольку ядро основного изотопа углерода - 12С имеет нулевой спин и не может наблюдаться методом ядерного магнитного резонанса, так же как и ядро 16O - единственного природного изотопа кислорода.
Метод ультрафиолетовой спектроскопии (УФ-спектроскопия) или Спектроскопия электронных переходов. Метод основан на поглощении электромагнитного излучения ультрафиолетовой и видимой области спектра при переходе электронов в молекуле с верхних заполненных уровней на вакантные уровни (возбуждение молекулы). Чаще всего используется для определения наличия и характеристик коньюгированных ?-систем.
Методы аналитической химии. Позволяют определить наличие некоторых функциональных групп по специфическим химическим реакциям, факт протекания которых можно фиксировать визуально или с помощью других методов.
Рентгеноструктурный анализ.

Описанных выше методов, как правило, полностью хватает для определения структуры неизвестного вещества.
« Последнее редактирование: 03 Март 2013, 01:46:57 от ФхФ »
------
Гость


« Ответ #21 : 18 Сентябрь 2009, 00:01:17 »

Окислитель

Окисли?тель — вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие во время химической реакции электроны, иными словами, окислитель — это акцептор электронов.

В зависимости от поставленной задачи (окисление в жидкой или в газообразной фазе, окисление на поверхности) в качестве окислителя могут быть использованы самые разные вещества.
Электрохимическое окисление позволяет окислять практически любые вещества на аноде, в растворах или в расплавах. Так, самый сильный неорганический окислитель, элементарный фтор, получают электролизом расплавов фторидов.

Смесь горючего с окислителем является основой всякого пиротехнического состава. Сгорание горючих веществ на воздухе протекает обычно медленнее, чем сгорание их за счет кислорода окислителя, и поэтому смеси, не содержащие в себе окислителя используются пиротехниками реже, чем составы с окислителями. Кроме кислородных соединений, в качестве окислителей используются иногда и вещества, не содержащие в себе кислорода.

Окислителями могут быть и простые вещества — неметаллы, находящиеся при обычных условиях в твердом состоянии. Так, в форме горения могут протекать реакции соединения между высококалорийными металлами (Mg, Al, Zr и др.) и такими неметаллами, как сера, фосфор, а также азот, углерод и бор. Однако использование реакций такого типа пока ограничено. В некоторых многокомпонентных осветительных и зажигательных составах используется реакция:

2Al + 3S => Al2S3 + 140 ккал (582 кДж)

что соответствует выделению 0,9 ккал (3,75 кДж) на 1 г смеси. Из сложных веществ в качестве окислителей могут быть использованы только те, для разложения которых с выделением кислорода, галогенов или серы требуется значительно меньше тепла, чем то, которое выделяет при своем окислении горючее. Наибольшее выделение тепла, не считая кислорода, наблюдается при соединении металлов с фтором или хлором. Сравнительно малопрочные химические связи галогены имеют в соединениях с углеродом. Известны смеси с бескислородным балансом, окислителями в которых являются хлор — ганические или фторор — ганические соединения.
« Последнее редактирование: 03 Март 2013, 01:47:33 от ФхФ »
------
Гость


« Ответ #22 : 18 Сентябрь 2009, 00:06:35 »

Взрыв

Взрыв — физический или химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме (по сравнению с количеством выделяющейся энергии), приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов. При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва. Взрывы классифицируют по происхождению выделившейся энергии на:
химические,
физические
взрывы ёмкостей под давлением (баллоны, паровые котлы)
Взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE)
взрывы при сбросе давления в перегретых жидкостях
взрывы при смешивании двух жидкостей, температура одной из которых намного превышает температуру кипения другой
кинетические (падение метеоритов)
ядерные
электрические (например при грозе).

Химические взрывы

Единого мнения о том, какие именно химические процессы следует считать взрывом, не существует. Это связано с тем, что высокоскоростные процессы могут протекать в виде детонации или дефлаграции (горения). Детонация отличается от горения тем, что химические реакции и процесс выделения энергии идут с образованием ударной волны, и вовлечение новых порций взрывчатого вещества в химическую реакцию происходит на фронте ударной волны, а не путём теплопроводности и диффузии, как при горении. Как правило, скорость детонации выше скорости горения, однако это не является абсолютным правилом. Различие механизмов передачи энергии и вещества влияют на скорость протекания процессов и на результаты их действия на окружающую среду, однако на практике наблюдаются самые различные сочетания этих процессов и переходы детонации в горение и обратно. В связи с этим обычно к химическим взрывам относят различные быстропротекающие процессы без уточнения их характера.

Существует более жёсткий подход к определению химического взрыва как исключительно детонационному. Из этого условия с необходимостью следует, что при химическом взрыве, сопровождаемом окислительно-восстановительной реакцией (сгоранием), сгорающее вещество и окислитель должны быть перемешаны, иначе скорость реакции будет ограничена скоростью процесса доставки окислителя, а этот процесс, как правило, имеет диффузионный характер. Например, природный газ медленно горит в горелках домашних кухонных плит, поскольку кислород медленно попадает в область горения путём диффузии. Однако, если перемешать газ с воздухом, он взорвётся от небольшой искры — объёмный взрыв.

Индивидуальные взрывчатые вещества как правило, содержат кислород в составе своих собственных молекул, притом, их молекулы, по сути метастабильные образования. При сообщении такой молекуле достаточной энергии (энергии активации) она самопроизвольно диссоциирует на составляющие атомы, из которых образуются продукты взрыва, с выделением энергии, превышающей энергию активации. Подобными свойствами обладают молекулы нитроглицерина, тринитротолуола и др. Нитраты целлюлозы (бездымный порох), чёрный порох, который состоит из механической смеси горючего вещества (древесный уголь) и окислителя (различные селитры), в обычных условиях не склонны к детонации, но их по традиции относят к взрывчатым веществам. См. порох.

Оценка энергии взрыва

При оценке энергии мощного взрыва можно использовать то, что давление это, в сущности, объёмная плотность энергии. Поэтому, зная перепад давлений в ударной волне, необходимый для производства данных разрушений, и объём области разрушений, можно посчитать энергию взрыва, как произведение перепада давления на объём. Например, оценка энергии взрыва тунгусского метеорита легко получается из площади вывала леса. Действительно, из того, что ураганный ветер (50 м/с) легко валит деревья, получаем оценку перепада давления, потребного на повал дерева ? v2/2~1 кг/м? 2500 м? /с?/2~ 1 кПа Площадь вывала леса 2000 км? .Поскольку поперечные размеры области вываленного леса заметно больше толщины тропосферы (10 км) и взрывная волна, скорее всего, будет отражаться назад от области низкой плотности. Получаем оценку объёма, затронутого взрывом ~20000 км?=2 1013м?. Полная энергия, т.о. 2 1019Дж, переводя в тонны тротилового эквивалента получаем ~5 1010 т.т.э=50 мегатонн тротилового эквивалента.

Ядерные взрывы

Ядерный взрыв — это неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции расщепления атома или реакции термоядерного синтеза. Искусственные ядерные взрывы в основном используются в качестве мощнейшего оружия, предназначенного для уничтожения крупных объектов и скоплений (однако единственное военное применение ядерного оружия было против мирного населения (Хиросима и Нагасаки)) войск противника[1].
« Последнее редактирование: 03 Март 2013, 01:47:55 от ФхФ »
------
Гость


« Ответ #23 : 18 Сентябрь 2009, 00:11:44 »

Детона?ция

Детона?ция (нормальная) — сверхзвуковой комплекс, состоящий из ударной волны и экзотермической химической реакции за ней.
Механизм превращения энергии на фронте детонационной волны существенно отличается от механизма дефлаграции — волны медленного горения, сопровождающейся дозвуковыми течениями.

Принципиальная возможность явления детонации следует из того, что при прохождении через фронт всякой ударной волны вещество нагревается. Если ударная волна достаточно сильна, то это нагревание может поджечь горючую смесь, что и приводит к детонации. Возникающая при этом поверхность нормального разрыва называется детонационной волной. Изменение термодинамических параметров среды при прохождении через фронт детонационной волны описывается детонационной адиабатой.

Чаще всего в обычной жизни детонация встречается в автомобильных моторах. Двигатели внутреннего сгорания, реализующие цикл Отто, при детонации быстро разрушаются, так как рассчитаны на медленное горение горючей смеси. Быстрое детонационное сгорание резко повышает давление в камере сгорания, что приводит к быстрому выходу двигателя из строя. При сильной детонации - меньше чем за минуту. Топливо с более высоким октановым числом лучше противостоит детонации.

Явление детонации лежит в основе действия бризантных взрывчатых веществ, широко применяемых как в военном деле, так и в гражданской хозяйственной деятельности при производстве взрывных работ.

Ряд важных результатов в теории детонации принадлежит советскому физику-теоретику Якову Борисовичу Зельдовичу.
« Последнее редактирование: 03 Март 2013, 01:51:18 от ФхФ »
------
Гость


« Ответ #24 : 26 Сентябрь 2009, 23:57:33 »

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Взры?вчатые вещества? (ВВ) — химические соединения или их смеси, способные в результате определённых внешних воздействий или внутренних процессов взрываться, выделяя тепло и образуя сильно нагретые газы. Процесс, который происходит в таком веществе, называется детонацией. Традиционно к взрывчатым веществам также относят соединения и смеси, которые не детонируют, а горят с определенной скоростью (метательные пороха, пиротехнические составы).

Существует ряд веществ, также способных к взрыву (например, ядерные и термоядерные материалы, антивещество). Также существуют методы воздействия на различные вещества, приводящие к взрыву (например, лазером или электрической дугой). Обычно такие вещества не называют «взрывчатыми».

Терминология

Сложность и разнообразие химии и технологии ВВ, политические и военные противоречия в мире, стремление к засекречиванию любой информации в этой области привели к неустойчивым и разнообразным формулировкам терминов. Действующая редакция 2005 года принятой ООН Согласованной на глобальном уровне системы классификации опасности и маркировки химической продукции (СГС) даёт следующие определения:

2.1.1.1 Взрывчатое вещество (или смесь) — твердое или жидкое вещество (или смесь веществ), которое само по себе способно к химической реакции с выделением газов при такой температуре и таком давлении и с такой скоростью, что это вызывает повреждение окружающих предметов. Пиротехнические вещества включаются в эту категорию даже в том случае, если они не выделяют газов.

Пиротехническое вещество (или смесь) — вещество или смесь веществ, которые предназначены для производства эффекта в виде тепла, огня, звука или дыма или их комбинации в результате самоподдерживающихся экзотермических химических реакций, протекающих без детонации.
« Последнее редактирование: 03 Март 2013, 01:51:28 от ФхФ »
------
Гость


« Ответ #25 : 27 Сентябрь 2009, 00:00:56 »

Общая характеристика ВВ

Любое взрывчатое вещество обладает следующими характеристиками:
способность к экзотермическим химическим превращениям
способность к самораспространяющемуся химическому превращению

Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:
скорость взрывчатого превращения (скорость детонации или скорость горения)
давление детонации
теплота (удельная теплота) взрыва
состав и объём газовых продуктов взрывчатого превращения
максимальная температура продуктов взрыва (температура взрыва).
чувствительность к внешним воздействиям
критический диаметр детонации
критическая плотность детонации

При детонации разложение ВВ происходит настолько быстро (за время от 10-6 до 10-2 сек), что газообразные продукты разложения с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объёме, близком к начальному объёму заряда. Резко расширяясь, они являются основным первичным фактором разрушительного действия взрыва.

Различают 2 основных вида действия ВВ: бризантное и фугасное.

Существенное значение при обращении и хранении ВВ имеет их стабильность.

ВВ широко используются и в промышленности для производства различных взрывных работ. Ежегодный расход ВВ в странах с развитым промышленным производством даже в мирное время составляет сотни тысяч тонн. В военное время расход ВВ резко возрастает. Так, в период 1-й мировой войны в воюющих странах он составил около 5 миллионов тонн, а во 2-й мировой войне превысил 10 миллионов тонн. Ежегодное использование ВВ в США в 1990-х годах составляло около 2 миллионов тонн.

В Российской Федерации запрещена свободная реализация взрывчатых веществ, средств взрывания, порохов, всех видов ракетного топлива, а также специальных материалов и специального оборудования для их производства, нормативной документации на их производство и эксплуатацию.

Классификация ВВ

По составу:
Индивидуальные химические соединения.
Большинство таких соединений представляют собой кислородосодержащие вещества, обладающие свойством полностью или частично окисляться внутри молекулы без доступа воздуха. Существуют соединения, не содержащие кислород, но обладающие свойством взрываться (азиды, ацетилениды, диазосоединения и др.). Они, как правило, обладают неустойчивой молекулярной структурой, повышенной чувствительностью к внешним воздействиям и относятся к веществам с повышенной взрывоопасностью.
Взрывчатые смеси-композиты.
Состоят из двух и более химически не связанных между собой веществ. Многие взрывчатые смеси состоят из индивидуальных веществ, не имеющих взрывчатых свойств (горючих, окислителей и регулирующих добавок). Регулирующие добавки применяют:
для снижения чувствительности ВВ к внешним воздействиям
Для этого добавляют различные вещества — флегматизаторы (парафин, церезин, воск, дифениламин и др)
для увеличения теплоты взрыва
Добавляют металлические порошки, например, алюминий, магний, цирконий, бериллий и др)
для повышения стабильности при хранении и применении
для обеспечения необходимого физического состояния
Например, для повышения вязкости суспензионных ВВ применяют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ)
для обеспечения функций контроля над применением ВВ
В состав ВВ могут вводиться специальные вещества-маркеры, по наличию которых в продуктах взрыва устанавливается происхождение ВВ

по физическому состоянию:
газообразные
жидкие
При нормальных условиях таким ВВ является, например, нитроглицерин, нитрогликоль и др.
гелеобразные
При растворении нитроцеллюлозы в нитроглицерине образуется гелеобразная масса, получившая название «гремучий студень».
суспензионные
Большая часть промышленных ВВ представляют собой суспензии смесей аммиачной селитры с различными горючими и добавками в воде (акватол, ифзанит, карбатол)
эмульсионные
твердые
В военном деле применяются преимущественно твёрдые (конденсированные) ВВ. Твердые ВВ могут быть
монолитными
порошкообразными
гранулированными
пластичные
эластичные

По форме работы взрыва:
инициирующие (первичные)
Инициирующие ВВ предназначаются для возбуждения взрывчатых превращений в зарядах других ВВ. Они отличаются повышенной чувствительностью и легко взрываются от простых начальных импульсов (удара, трения, накола жалом, электрической искры и т. д.). Основой инициирующих ВВ являются гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца (ТНРС), тетразен, диазодинитрофенол (или их смеси).

В военном деле и в промышленности инициирующие ВВ применяются для снаряжения капсюлей-воспламенителей, капсюльных втулок, запальных трубок, различных электровоспламенителей, артиллерийских и подрывных капсюлей-детонаторов, электродетонаторов и др. Они используются также в различных средствах пироавтоматики: пирозарядах, пиропатронах, пирозамках, пиротолкателях, пиромембранах, пиростартёрах, катапультах, разрывных болтах и гайках, пирорезаках, самоликвидаторах и др.
бризантные (вторичные)
Бризантные ВВ менее чувствительны к внешним воздействиям, и возбуждение взрывчатых превращений в них осуществляется главным образом с помощью инициирующих ВВ. В качестве бризантных ВВ применяются обычно различные нитросоединения (тротил, нитрометан и др.), N-нитрамины (тетрил, гексоген, октоген, этилен-N,N'-динитрамин и др.), нитраты спиртов (нитроглицерин, нитрогликоль), нитраты целлюлозы и др. Часто эти соединения применяют в виде смесей между собой и с другими веществами.
Бризантные взрывчатые смеси часто называют по виду окислителя:
хлоратиты (окислитель — хлорат калия)
перхлоратиты (окислитель — перхлорат калия, перхлорат аммония)
аммониты (окислитель — нитрат аммония)
оксиликвиты (окислитель — жидкий кислород) и др.

Бризантные ВВ применяют для снаряжения боевых частей ракет различных классов, снарядов реактивной и ствольной артиллерии, артиллерийских и инженерных мин, авиационных бомб, торпед, глубинных бомб, ручных гранат и т. д.
В ядерных боеприпасах бризантные ВВ используются в зарядах, предназначенных для перевода ядерного горючего в надкритическое состояние.
В различных вспомогательных системах ракетно-космической техники бризантные ВВ применяют в качестве основных зарядов для разделения конструкционных элементов ракет и космических аппаратов, отсечки тяги, аварийного выключения и подрыва двигателей, выброса и отсечки парашютов, аварийного вскрытия люков и др.



В авиационных системах пироавтоматики бризантные ВВ используются для аварийного отделения кабин, взрывного отброса винтов вертолётов и т. д.
Значительное количество бризантных ВВ расходуется в горном деле (вскрышные работы, добыча полезных ископаемых), в строительстве (подготовка котлованов, разрушение скальных пород, разрушение ликвидируемых строительных конструкций), в промышленности (сварка взрывом, импульсная обработка металлов и др.). Существуют произведения монументального искусства, изготовленные с помощью ВВ (монумент Crazy Horse в штате Южная Дакота, США).
метательные
Метательные ВВ (пороха и ракетные топлива) служат источниками энергии для метания тел (снарядов, мин, пуль и т. д.) или движения ракет. Их отличительная особенность — способность к взрывчатому превращению в форме быстрого сгорания, но без детонации.
пиротехнические
Пиротехнические составы применяются для получения пиротехнических эффектов (светового, дымового, зажигательного, звукового и т. д.). Основной вид взрывчатых превращений пиротехнических составов — горение.
« Последнее редактирование: 03 Март 2013, 01:51:41 от ФхФ »
------
Гость


« Ответ #26 : 27 Сентябрь 2009, 00:03:16 »

По методу приготовления зарядов:
прессованные
литые (взрывчатые сплавы)
патронированные

По направлениям применения:
военные
промышленные
для горного дела (добыча полезных ископаемых, производство стройматериалов, вскрышные работы)
Промышленные ВВ для горных работ по условиям безопасного применения подразделяют на
непредохранительные
предохранительные
для строительства (плотин, каналов, котлованов, дрожных выемок и насыпей)
для сейсморазведки
для разрушения строительных конструкций
для обработки материалов (сварка взрывом, упрочнение взрывом, резание взрывом)
специального назначения (например, средства расстыковки космических аппаратов)
антисоциального применения (терроризм, хулиганство), при этом часто используются низкокачественные вещества и смеси кустарного изготовления.
опытно-экспериментальные.
« Последнее редактирование: 03 Март 2013, 01:51:51 от ФхФ »
Страниц: « 1 2   Вверх
  Печать  

Powered by SMF 2.0.13 | SMF © 2006-2008, Simple Machines LLC

© 2018 piroforum.info Копирование материалов сайта запрещено.