Механохимия тарихы мен даму тарихы
Химиктер кейде химиялық реакцияларды бастау үшін механикалық күшті қолданды. 1820 жылы Жас Майкл Фарадей күміс хлориді ұнтағы мен мырыш үгіндісін ұнтақтау арқылы таза күмісті алу туралы жазды
жүктеу/скачать 1,63 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- "механохимия
- Вильгельм Оствальд
Химиктер кейде химиялық реакцияларды бастау үшін механикалық күшті қолданды. 1820 жылы Жас Майкл Фарадей күміс хлориді ұнтағы мен мырыш үгіндісін ұнтақтау арқылы таза күмісті алу туралы жазды.Химиктер кейде химиялық реакцияларды бастау үшін механикалық күшті қолданды. 1820 жылы Жас Майкл Фарадей күміс хлориді ұнтағы мен мырыш үгіндісін ұнтақтау арқылы таза күмісті алу туралы жазды.Фарадей бұл әдісті кездейсоқ "құрғақ әдіс" деп атады, өйткені химиялық реакцияны бастау үшін сұйық еріткіш қажет болмады, бұл әдіс 1800 жылдардың алғашқы онжылдықтарында химиктер арасында жақсы танымал болғанын білдіреді. 1891 жылы Вильгельм Оствальд бұл аймақты "механохимия"деп атады. Механохимия әдістерін есіне алған адамдардың бірі Филадельфиядан келген Мэттью Кэри Ли болды. Үйде жеке зертханада жұмыс істеген реклюзивті Химик Кэри Ли механикалық әсердің химиялық әсерлерді қалай тудыруы мүмкін екендігі туралы алғашқы жүйелі зерттеулер жүргізді. 1892-1894 жылдар аралығындағы бірқатар эксперименттерде Кэри Ли механикалық күш қолдану арқылы әртүрлі химиялық қосылыстарды жоюға тырысты. Ол статикалық қысым әртүрлі қосылыстардың шағын фракцияларын бұзуы мүмкін болса да, ысқылау химиялық реакцияларды әлдеқайда тиімді анықтады. Қызықты дерек Кэри Ли 1886 жылы саяжайына келгенде оның күміс түсі дұрыс емес еді. Немесе кем дегенде бір бөлігі болды. Ли ондаған жылдар бойы күмісті зерттеген. Оны фотосуреттің химиясы қызықтырды, ал күміс ерітінділері кескіндерді түсіру үшін өте маңызды болды. Жақында Лиа күміс коллоидтың жаңа түрін ойлап тапты. Ол алтыннан басталып, жарықпен әрекеттескенде ақ түске өзгерді. Ол оны «аллотропты күміс» деп атады және оның үш үлгісін өзімен бірге саяжайына әкелді. Бір үлгі қағазға жайылған, екіншісі шыны табақтарға жайылған, ал үшіншісі шыны түтіктерге еркін оралған. Пойызбен және пароходпен 600 мильдік сапардың басында бәрі алтын болды. Бірақ келген кезде түтіктерде сақталған күміс ешқашан жарыққа ұшырамай ақ болып кеткен. Ли бұл қызық өзгеріс туралы ойлады. Қандай да бір механикалық күш кінәлі болуы керек, деп ойлады ол. Бұл рельстерді міну кезінде соққылар мен секірулер болмас еді, әйтпесе барлық үлгілер әсер еткен болар еді. Керісінше, оның пайымдауынша, бір-біріне үйкеліс бөлшектердің үйкелісі химиялық өзгерісті бастады. Ол тағы үш үлгіні жинап, оларды 2400 мильдік пойыз сапарына жіберу арқылы өз гипотезасын тексерді. Жеткізу қайтарылған кезде, Лидің дұрыстығы дәлелденді — бос оралған екі басқару элементі ақ түсті, ал мақта жүнімен тығыз оралған үлгі өзінің бастапқы алтын түсін сақтап қалды. Бұл қарапайым эксперимент Леа механикалық күштің химиялық реакцияларды бастау жолдары туралы түсініктерінің біріншісі болды. Ең бастысы, ол механикалық күш бірегей реакциялар мен өнімдерді тудыруы мүмкін екенін ашуды жалғастырады . Үш жылға созылған зерттеулер механикохимияны жеке сала ретінде, ал Ли оның әкесі ретінде белгілейді. Алғашында Ли екі жылдай оның күміс коллоидының («аллотропты күміс») үлгілерін қалай өзгертуге болатынын зерттеді. Ол жарық пен физикалық күштің ұқсас өзгерістерді тудыруы мүмкін екенін анықтады. Мысалы, шыны таяқшаны күміс коллоидпен жабылған фотопластинканың үстінен басып, пластинкаға жарық түскендей, дамитын бейнелер жасалды. Механикалық күш фотохимиялық әсер тудыруы мүмкін болса, Ли ол әдетте жылу әсерінен туындайтын әсерлерді де тудыруы мүмкін бе деп ойлады. «Ли энергияның кез келген түрі, соның ішінде механикалық, күміс галогенид молекулаларын бұзуға қабілетті екенін көрсетті», - деп жазды Такакс. Ли 24 сағат бойы үлгілерді бір шаршы дюймге 100 000 фунт статикалық қысымға ұшыратып, үш түрлі қосылыстардың үлгілерін прессте қалай басып алғанын сипаттады. Түсінің өзгеруі күміс атомдарының кейбірінің галогенидтерден бөлінгенін анық көрсетті. Бірақ кесу күші статикалық қысымнан да тиімдірек болды. Ли фарфор ерітіндісінде күміс галогенидтерін ұнтақтау үшін қолмен ұстайтын пестелді пайдаланды. ( Тритурация – бұл әрекеттің техникалық термині.) 10 минуттық қырқудан кейін күміс хлоридінде түсі өзгерген жолақтар пайда бола бастады; сынама тағы 5 минут ұнтақтаудан кейін негізінен ыдырайды. 1893 және 1894 жылдары Леа химиялық байланыстардағы механикалық күш туралы зерттеулерін кеңейтетін тағы үш мақаланы жариялады. Біріншіден, ол жарық немесе жылу әсерінен түсін өзгертетін белгілі 15 материалды жаншақтағанда не болғанын көру үшін статикалық прессін көтерді. Олардың кейбіреулері статикалық қысым астында әртүрлі дәрежеде ыдырайды. Лидің келесі мақаласы химиялық өзгерістерді «механикалық импульс» арқылы жүзеге асыруға болмайтын 19 ғасырдағы жалпы догмаға бағытталған. Леа бұл жұмыс үшін физик-химик Вильгельм Оствальд ұсынған сөзді қабылдады : механикохимия. Минометпен кем дегенде 17 материалға шабуыл жасаған Ли механикалық күш кейбір материалдарды жылу сияқты, кейде тиімдірек ыдырататынын көрсетті. Одан да маңыздысы, Ли механикохимия термохимиямен мүмкін емес нәрселерді жасай алатынын анықтады. Мысалы, сынап хлоридін қыздыру оны керемет етті (қатты күйден газға секірді), бірақ оны ұнтақтау молекулаларды ыдыратады. Такакстың айтуынша, оның еңбектері Лидің жылу мен механикалық әрекеттің әсерлерін ажырата алғанын және нәтижелерді сандық бағалауда оны «механохимияның нағыз негізін қалаушы» еткен жұмыс екенін көрсетеді. «Ол механикалық әрекеттің химиялық өзгерістерді тудыруы мүмкін екенін көрсетіп қана қойған жоқ. . . Ол сонымен бірге бұл өзгерістердің кейде жылу әсерінен болатын өзгерістерден ерекшеленетінін дәлелдеді». Бірақ Лидің түсініктері тым кеш болды және химиялық негізгі ағымнан тым алыс жерде болды. Лидің өмірінде химияның әлеуметтік құрылымы айтарлықтай өзгерді. Жеке зертханаларында жұмыс істейтін джентльмен ғалымдардың ықпалы азайды. Оның орнына зерттеулер университеттер, мемлекеттік бюролар және өнеркәсіптік компаниялар қолдайтын зертханаларда өркендеді. Университеттердің кеңеюі өнеркәсіпте және мемлекеттік органдарда жалақы алатын жұмысқа қабылданған химиктер санының өсуін тудырды. Химия дамып келе жатқан химиялық тәсілдер осы жаңа сарапшылар ұрпағы мойындаған әдістер болды. Ұсақ ұнтақтау 19 ғасырдың соңғы бірнеше онжылдықтарында цемент клинкері мен кендерін өңдеу үшін маңызға ие болды, кейінірек ол ұнтақ металлургиясында да қолданыла бастады. Ұнтақтау көп энергияны қажет етеді, сондықтан оның тиімділігін арттырған жөн. Тиісті беттік белсенді қоспалар бұзылуға ықпал етеді және осылайша өндірістік процестерде энергияны айтарлықтай үнемдейді. Олар сондай-ақ бөлшектердің қол жетімді мөлшерін азайтады, ұсақтауға ықпал етеді және агломерацияны азайтады. Ұнтақтайтын қоспалардың негізгі механохимиясын Ребиндер,Гери және Попов жүйелі түрде зерттеді, ол оның атымен аталған әсерлерді тапты. Полимерлерді қолданудың артуы олардың механикалық әсер ету мінез-құлқын зерттеуді қажет етті, мысалы, ұнтақтау кезінде соққылар. Ең типтік әсер-молекулалардың қысқаруына байланысты деградация. Кейінірек өңдеу полимерленуді де тудыруы мүмкін екендігі анықталды, сондықтан оның полимер химиясында әмбебап құралға айналу мүмкіндігі бар. Полимерлердің механохимиясы бойынша алғашқы жұмыстарды Баренбойм қарастырды. Бұл кітаптың негізгі тақырыбы-деградация, бірақ ол сонымен қатар сополимерлердің түзілуін және полимерлердің құрылымы мен қасиеттерін өзгертуді талқылайды. Барамбоиннің кітабы бастапқыда орыс тілінде жарық көрді; ағылшын тіліне мұқият өңделген аудармасы 1964 жылы жарық көрді. Шамасы, бұл тек механохимия саласына арналған алғашқы кітап. 20 ғасырдың бірінші жартысы Сырғу нәтижесінде химиялық реакцияларды түсіндіру үшін ыстық нүкте моделі кеңейтілді. Көптеген ғалымдар бұл көзқарасты қабылдағанымен, басқалары сырғанау байланыстарды тікелей бұзады және нәтижесінде пайда болған бос байланыстар химиялық реактивтілікті тудырады деп сендірді. 1933 жылдың өзінде Финк пен Хофманн сырғанау кезінде металл беттерінің тез тотығуы механикалық әсердің нәтижесі деп мәлімдеді және температураның байқалған жоғарылауы үйкелістің тікелей нәтижесі емес, реакцияның себебі емес, тотығудың салдары деп мәлімдеді Фрезерлік құрылғылар саласындағы прогресс Практикалық механохимияның ең маңызды құралы-шар(доп) диірмені, сондықтан механохимиядағы прогресс ұнтақтау технологиясы мен диірмен дизайнындағы жаңа жетістіктермен тығыз байланысты. Мұнда біздің тақырып үшін ерекше маңызы бар бірнеше эпизодтар сипатталған. Ерітінді мен пестиль тас дәуірінен бері ұнтақтаудың негізгі құралы болды және бүгінгі күнге дейін пайдалы. Қуатты тұтыну аз және оны анықтау қиын болса да, миномет пен пестиль механикалық әсерден туындаған реакциялардың кейбір сапалы зерттеулері үшін өте қолайлы, бірнеше маңызды тарихи эксперименттер көрсеткендей. Ретш 1923 жылы ерітіндідегі қолмен ұнтақтауды имитациялайтын алғашқы механикалық диірменді жасады. Механохимия және механикалық легирлеу үшін арнайы жасалған диірмендердің дамуы жалғасты. Мысалы, Калка мен Радлинский шағын барабан диірменінде ұсақтау шарларының қозғалысын басқару және күшейту үшін магниттерді қолданатын бір шарлы диірменді ойлап тапты.Кейінірек олар тағы бір қуатты және жан-жақты жабдықты жасау үшін электр разрядын фрезерлеумен біріктірді. Zoz компаниясы simoloyer сериясын әзірледі - өндіріс ауқымын кеңейтуге ықпал ететін көлемі 1 л-ден шағын сериялы өндіріске дейінгі энергетикалық көлденең аттриторлар. Қол жетімді диірмендердің егжей-тегжейлі сипаттамасын Сурья Нараянаның механикалық легирлеу кітабынан табуға болады. Механикалық процестер Табиғи Жер сілкінісі жер қойнауындағы және басқа тектоникалық белсенді планеталардағы тау жыныстарын ұсақтайды. Өзендер сонымен қатар тау жыныстарын жиі үгітеді, жаңа минералды беттерді ашады және жағалаудағы толқындар жартастарды жарып тастайды және шөгінділерді үгітеді. Өзендер мен мұхиттар сияқты, мұздықтардың механикалық күші олардың ландшафттарға әсерімен дәлелденеді. Мұздықтар төмен қарай жылжи отырып, тау жыныстарын үгітеді, механикохимиялық реакцияларға қатыса алатын сынған минералды беттерді тудырады. жүктеу/скачать 1,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|