Toshkent yangiyul poligraph service

§. Texnologik jarayonlarda muvozanat

Kimyoviy jarayonlar qaytar va qaytmas jarayonlarga bo‘linadi. Qaytmas jarayonlar faqat bir tomonga boradi. Ishlab chiqarish sharoitida ko‘pgina kimyoviy reaksiyalar amalda qaytmas bo‘ladi. Masalan, gazlar aralashmasidan C0₂ ni tozalashda, gazlar ohakli suvdan o'tkaziladi (yuviladi) bu reaksiya qaytmas reaksiyadir.

C0₂ + Ca(OH)₂ - CaC0₃ + H₂0 - AH

Yoki kolchedanni kuydirish reaksiyasini ko‘rsatish mumkin, bu ham qaytmas reaksiyadir.

4FeS₂ + 110₂ -* 2Fe₂0₃+ 8 S0₂ - AH

Qaytar reaksiyalarda hosil bo‘lgan mahsulot o‘z-o‘zidan yana dastlabki mahsulotga aylanadi.

Geterogen sistemalarda qaytar deb modda yoki issiqlikning bir fazadan boshqa fazaga o‘tishi va aksincha, bomvchi jarayonlarga aytiladi.

Barcha qaytar kimyoviy-texnologik jarayonlar muvozanatga intiladi. Bunda to‘g‘ri va teskari tomonga boruvchi jarayonlaming tezligi tenglashadi, natijada o‘zaro ta’sirlashuvchi sistemada komponentlar nisbati tashqi muhit o‘zgarmaguncha o‘zgarmaydi. Komponentlardan birining harorati, bosimi yoki konsentratsiyasi o‘zgarsa, muvozanat buziladi va sistemada o‘z-o‘zidan yangi sharoitda muvozonatni qayta tiklovchi kimyoviy hamda diffuzion jarayonlar boshlanadi. Kimyoviy muvozonatda termodinamikaning ikkinchi qonunini qo‘llash mumkin. Bu qonunga binoan izotsiyalangan (ajratilgan) sistemada kimyoviy muvozonatning shartlaridan biri bu entropiyaning (S) maksimum qiymatga ega bo‘lishidir. Muvozonat holatdagi har qanday o‘z-o‘zidan boruvchi sistemalar uchun shart bo‘lgan entropiyaning yanada ortishi sodir bo‘lmaydi, ya’ni: ds=0.

Gomogen va geterogen sistemalarda muvozanatda, texnologik rejim asosiy parametrlarning ta’siri Le-Shatele prinsipi bilan aniqlanadi. Le-Shatele prinsipiga muvofiq muvozanatda bo‘lgan sistemaning tashqi ta’sir tufayli muvozonati buzilsa, sistemani muvozonatdan chiqaruvchi ta’sirni kamaytiradigan tomonga yo‘nalgan o‘zgarish sodir bo‘ladi. Misol tariqasida ekzotermik sintez reaksiyasiga Le-Shatele prinsipi qo‘llanilishini ko‘rib o‘tamiz.

mA+nB ^ PD-ДН (1.6)

(bu asosiy model reaksiya hisoblanadi, chunki bu reaksiya ko'pchilik ishlab chiqarish jarayonlari uchun masalan, S0₂ ni S0₃ gacha oksidlash, S0₃ni adsorblanishi, NH₃, HC1, spirtlar, yuqori molekular birikmalar sintezi va boshqalar asosiy reaksiyadir).

Bu tenglama m, n va p lar A, В va D moddalarning molar miqdori, AH — entalpiya o‘zgarishi, ya’ni reaksiyaning issiqlik effekti. Ko'pchilik kimyoviy texnologiya qo‘llanmalarida reaksiyaning issiqlik effekti dp Joul/mol bilan belgilangan:

dp= -AH

Modda hajmini V bilan belgilasak, u vaqtda V_A+V_B>V_D bo'ladi, ya’ni, hajm kamayishi bilan reaksiya boradi. Olinadagan modda miqdoriga ta’sir etuvchi asosiy sharoitlar: harorat-t , bosim R va

reaksiyaga kirishayotgan moddalaming modda konsentratsiyasi — S_A, S_v va S_D Muvozonatni o‘ngga siljishi uchun ya’ni, reaksiya mahsulotini ko'paytirish uchun Le-Shatele prinsipiga muvofiq haroratni va mahsulot (S_D) konsentratsiyasini kamaytirish kerak, ya’ni reaksiya mahsulotini reaksiya zonasidan chiqarib olib turish hamda bosimni va reaksiya zonasida dastlabki moddalar S_A va S_v konsentratsiyasini oshirish kerak. S_A ni oshirish V moddani to'liq reaksiyaga kirishishiga va o‘z navbatida S_v ni oshirish esa, A moddani to‘liq reaksiyaga kirishishiga olib keladi. Bunday amallar ishlab chiqarishda keng qo‘llaniladi, masalan, vodorod xlorid sintezida reaksiyaning umumiy tenglamasiga binoan:

Cl₂+H₂ <=> 2HC1 - AH

Reaksiya mahsuloti (HC1) tarkibida xlor gazining bo'lishi, maqsadga muvofiq emas (chunki u xlorid kislotani ifloslaydi), vodorod gazi esa zararsiz. Shuning uchun ham sanoatda, gazlar aralashmasida vodorod miqdorini ortiqcha olish yo‘li bilan toza (tarkibida C^saqlamagan) vodorod xlorid gazini olish mumkin bo'ladi. Geterogen ekzotermik jarayonlarda Le-Shatele prinsipini qo‘llaganda masalan, gazlar aralashmasini suyuqlikka yutilishida, gazlami suyuq- likdagi muvozonat konsentratsiyasi yoki gazlarning absorbsiya muvozanat darajasi (ya’ni mahsulot unumi) haroratni pasaytirish va bosimni oshirish hamda yutilgan komponentlaming suyuqlik ustidagi parsial bosimini kamaytirish orqali oshiriladi.

Parsial bosimni kamaytirish absorbsiya zonasidan mahsulotni chiqarib turish orqali amalga oshirilishi mumkin. Masalan, mahsulotni, kristallab chiqarib olish orqali (C0₂ ni absorbsiyalashda yuttiruvchi sifatida ohakli sutdan foydalanib, CaC0₃ shaklida cho‘ktirish orqali ajratib olinadi). Gazlar aralashmasida suyuqlikka yutiladigan komponentning konsentratsiyasini (ya’ni parsial bosim­ni) oshirish gazlarni suyuqlikdagi muvozonatni oshiradi. Ammo bunda absorbsiya darajasi o'zgarmasligi mumkin.

Le-Shatele prinsipiga muvofiq qattiq kristall moddalaming suyuq- likda erishi, agar bu jarayon endotermik bo‘lsa, haroratning ko‘ta- rilishi bilan ortadi, chunki kristallik panjaraning yemirilishi uchun sarflanadigan energiya miqdori, odatda, molekulaning solvatlanish issiqligidan ko‘p, ya’ni, ortiq bo'ladi. Bunda bosim amalda ta’sir etmaydi, chunki hajm juda kam o‘zgaradi.