الكيمياء علم له تطبيقات واسعة جدًا في الحياة اليومية. ساهم التطور السريع في مجال الكيمياء كثيرًا في التقدم في مختلف المجالات ، مثل الصحة والبيئة والصناعة والمجالات الأخرى التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالكيمياء. إذا انتبهت ، لا يمكن فصل جميع جوانب الحياة عن المنتجات الكيميائية. يعتبر الطعام الذي نتناوله والأدوية ومواد التنظيف مثل الصابون والمنظفات ومعجون الأسنان والنقل جزءًا صغيرًا من المنتجات الكيماوية المستخدمة.
بالطبع يمكن للجميع أن يشعر بفوائد هذه المنتجات الكيماوية المختلفة ، والتي تجعل الحياة أسهل. تجدر الإشارة إلى أن الكيمياء هي جزء من مجال علمي يدرس التكوين والتكوين والبنية وخصائص المادة وتغيراتها والطاقة التي تصاحب هذه التغييرات.
في هذا النقاش ، سنكشف عن عملية صنع العناصر والمركبات. هذه هي العملية المعنية ، والتي تشمل القلويات والتربة القلوية والهالوجين والألمنيوم وغيرها الكثير.
قلوي (صوديوم)
يمكن إنتاج عناصر ومركبات الصوديوم باستخدام عملية داونز ، أي التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم المنصهر. يتبخر المحلول الملحي المحتوي على كلوريد الصوديوم حتى يجف ثم يتم سحق المادة الصلبة المتكونة وذوبانها. وفي الوقت نفسه ، لتقليل تكاليف التسخين ، يتم خلط كلوريد الصوديوم (نقطة الانصهار 8010 درجة مئوية) مع جزء واحد من CaC12 لتقليل درجة حرارة الانصهار إلى 5800 درجة مئوية.
التربة القلوية (المغنيسيوم)
يمكن الحصول على إنتاج عناصر المغنيسيوم والمركبات من خلال عملية داونز. حيث يتم ترسيب المغنيسيوم في صورة هيدروكسيد المغنيسيوم بإضافة Ca (OH) 2 إلى مياه البحر. بعد ذلك ، يضاف حمض الهيدروكلوريك للحصول على الكلوريد ، والذي يتم الحصول عليه بعد ذلك من بلورات كلوريد المغنيسيوم (MgCl.6H2O).
(اقرأ أيضًا: ما هو جهاز جولجي؟)
بعد ذلك ، يتم التحليل الكهربائي لبلورات المغنيسيوم المنصهرة عن طريق إضافة كلوريد المغنيسيوم المتحلل جزئياً بالماء إلى الخليط المنصهر من كلوريد الصوديوم والكالسيوم. يتم ذلك لتجنب تكوين MgO عندما يتم تسخين بلورات MgCl.6H2O. ثم يتشكل المغنيسيوم عند الكاثود.
الهالوجين
- الفلور
يمكن الحصول على تحضير عناصر ومركبات الفلور باستخدام عملية Moissan ، وفقًا لاسم أول شخص عزل الفلور ، H. Moissan (1886). تستخدم هذه العملية طريقة التحليل الكهربائي HF المذاب في KHF2 المنصهر. مع التفاعل: 2 HF H 2 (g) + F 2 (g)
- الكلور
يمكن صنع الكلور باستخدام 3 طرق ، وهي عملية الشماس (الأكسدة) ، حيث يتم خلط حمض الهيدروكلوريك مع الهواء ، ثم يتدفق عبر CuCl 2 الذي يعمل كعامل مساعد ويحدث التفاعل عند درجة حرارة ± 4300 درجة مئوية وضغط 20 ضغط جوي. الطريقة الثانية ، التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم باستخدام الحجاب الحاجز. الطريقة الثالثة هي التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم المذاب.
- البروم
على المستوى الصناعي ، يتم إنتاج البروم عن طريق استخراج مياه البحر. ويرجع ذلك إلى ارتفاع محتوى ماء البحر (حوالي 70 جزء في المليون). في البداية ، يتم تحويل الرقم الهيدروجيني لمياه البحر إلى 3.5 ثم يتفاعل مع Cl 2 (g) لأكسدة Br - إلى Br 2 (g).
- اليود
على المستوى الصناعي ، يتم الحصول على اليود عن طريق تفاعل NaIO 3 مع ثنائي كبريتيت الصوديوم (NaHSO 3 ). يتم ترسيب I 2 الذي تم الحصول عليه وترشيحه وتنقيته.
الألومنيوم
يتم إنتاج عناصر ومركبات الألومنيوم باستخدام عملية Hall-Heroult ، حيث تشتمل هذه المعالجة على مرحلتين ، وهما مرحلة التكرير ومرحلة التحليل الكهربائي.
- في مرحلة التكرير ، في هذه المرحلة ، يتم تنقية الألمنيوم المنتج من البوكسيت المحتوي على أكسيد الحديد (Fe203) والسيليكا عن طريق إذابة البوكسيت إلى NaOH (aq). أكسيد الحديد (Fe203) وهو قلوي لا يذوب في محلول هيدروكسيد الصوديوم. رد الفعل: Al 2 O 3 (s) + 2NaOH (ag) → 2NaAlO 2 (ag) + H2O
ثم يتم تحمض المحلول لترسيب Al (OH) 3 (s). يمكن إنتاج Al2O3 النقي بتسخين Al (OH) 3 ، ثم ترشيحه للحصول على Al2O3. التفاعل: NaAlO 2 (ag) + HCl (ag) + H2O → Al (OH) 3 (s) + NaCl (ag) 2Al (OH) 3 (s) → Al 2 O 3 (s) + 3H 2 O (g )
- مرحلة التحليل الكهربائي، آل 2 O 3 مختلطة (مع وجود درجة انصهار 2030 ° C) مع الكريوليت (نا 3 آلف 6 ) (للحد من درجة انصهار إلى 1000 درجة مئوية). يتم تحليل محلول Al 2 O 3 في الكريوليت باستخدام الكربون ككاثود وأنود.
نتروجين
يتم إنتاج عناصر ومركبات غاز النيتروجين (N2) عن طريق الإسالة والتقطير التجزيئي للهواء. يتم تقطير النيتروجين السائل أولاً لأن درجة غليانه أصغر من الأكسجين. بعد ذلك ، يمكن صنع غاز النيتروجين (N2) عن طريق تفاعل محلول NH4Cl (كلوريد الأمونيوم) و NaNO3 (نتريت الصوديوم).
الأكسجين
يتم تحضير عناصر ومركبات الأكسجين (O2) عن طريق تحلل الأملاح التي تحتوي على الكثير من الأكسجين. بعض المركبات التي تحتوي على كميات كبيرة من الأكسجين مثل كلورات البوتاسيوم وبرمنجنات البوتاسيوم ونترات البوتاسيوم وغيرها تنتج غاز الأكسجين عند التسخين القوي.
الكبريت
يمكن الحصول على تحضير العناصر ومركبات الكبريت عن طريق الاستخراج من خلال عملية فراش. يتم تسييل الكبريت الموجود تحت الأرض عن طريق تمرير الماء شديد الحرارة عبر الأنبوب الخارجي لترتيب ثلاثة أنابيب متحدة المركز.
يتم إخراج الكبريت السائل عن طريق ضخ الهواء الساخن. بعد ذلك يُسمح للكبريت بالتجميد ، بحيث يكون للكبريت الناتج بهذه الطريقة نقاء يصل إلى 99.6٪ لأن الكبريت لا يذوب في الماء.
سيليكون
يمكن الحصول على تحضير العناصر ومركبات السيليكون عن طريق خلط السيليكا وفحم الكوك (كعامل اختزال) وتسخينه في فرن كهربائي عند المصطلح 3.0000C مع تفاعل SiO2 (l) + C (s) Si (l) + 2 CO (g).
حديد
يمكن تصنيع عناصر ومركبات الحديد عن طريق التفجير في جهاز يسمى فرن الانفجار وهو مصنوع من الطوب شديد المقاومة للحرارة. حيث يوجد 3 أنواع من المواد المدرجة في هذا الفرن ، وهي خام الحديد المتناثر بالرمل ، والحجر الجيري (CaCO3) لربط الشوائب ، والكربون (فحم الكوك) كعامل اختزال.
النحاس
يتم استخلاص النحاس من نحاس البيريت بطريقة استخلاص المعادن من المعادن الحرارية ، وهذا يتضمن عملية تقليل المعادن. حيث يتضمن هذا الاستخراج خطوات هي التكسير والتركيز ، والتحميص ، والصهر أو الصهر ، والتقطير. المراحل هي:
- يتم استخراج النحاس من النحاس البيريت.
- يتم سحق النحاس أولاً ثم يتم تصفيته.
- يتركز الخام المسحوق بواسطة عملية تعويم رغوي.
- يتم تحميص الخام المركز في فرن عاكس مزود بإمداد هواء مجاني.
- يخلط الخام المحمص مع فحم الكوك والرمل ثم يصهر في فرن صهر في وجود الهواء.
- في الصهر ، يحتوي المصهور بشكل أساسي على كبريتيد النحاس مع كمية صغيرة من كبريتيد الحديدوز ، والذي يُعرف باسم غير اللامع ويتم نقله إلى محول بيسمر.
- في محول Bessemer ، يتصلب المعدن ويحرر غاز ثاني أكسيد الكبريت ، مما يؤدي إلى ظهور بثور في المعدن المعروف باسم النحاس أو نفطة النحاس.
- يتم بعد ذلك تكرير 99٪ من النحاس النقي ، المعروف باسم النحاس المنفّط. علاوة على ذلك ، يتم إجراء التنقية عن طريق التكرير بالتحليل الكهربائي.
