جستجو در تالارهای گفتگو

مقدمه : در سال 1978 كوره هاي قوس الكتريكي طراحي شد در اين كوره ها مي توان به هر ميزان بار جامدفلزي را ذوب كرد اين موضوع فكر استفاده از روش احيا مستقيم را قوت بخشيد. تكنولوژي توليد آهن به روش احيا مستقيم به سه روش رايج انجام مي‌شود : الف) روش H.Y.L اين روش برگرفته از نام اولين كمپاني سازنده مكزيكي بنام HYSA است و اولين واحد صنعتي آن در مكزيك با ظرفيت 75 هزار تن ساخته شد كه از آن استقبال خوبي بعمل نيامد اساس كار در اين روش استفاده از گاز احيا كننده حاصل از تغيير فرم گاز طبيعي به بخار آب و استفاده از آن در راكتور ساكن يا متحرك مي باشد ب) روش پروفر: اين روش توسط يك كمپاني آلماني ابداع گرديد كه مورد استقبال قرار نگرفت و تنها كمتر از 10% آهن اسفنجي به روش احيا مستقيم به اين شيوه توليد ميگردد . ج) روش ميدركس :ابداع اين روش توسط يك كمپاني آمريكايي بوده در اين روش سنگ معدن را در واحدهايي به نام گندله سازي كه در جوار واحد احياء احداث گرديده آسيا شده و پس ازتبديل به گندله به قطر 10الي 15 ميلمتر و پخته شدن وارد كوره احياء ميگردد و در دماي زير نقطه ذوب فولاد بين 950-750 در جه سانتيگراد توسط گاز احيا كننده CO) و H2 ) اكسيژن آن حذف شده و محصول توليدي به صورت جامد كه آهن اسفنجي يا DRI نام دارد توليد مي گردد گاز احياي در فرآيند احيا ء مستقيم با تبديل گاز متان در قسمت ريفرمر در جوار كاتاليزورهايي كه در آن قسمت وجود دارد توليد ميشود عيب اين روش در اينست كه رآكتور احيا و ريفرمر در ارتباط با يكديگر هستند و اگر گوگرد در راكتور احيا توليد شده باشد به ريفرمر رفته و باعث مسموم و خراب شدن كاتاليزور خواهد شد مزاياي روش ميدركس عبارتند : 1- استفاده از گاز احياي دركوره اي تنوره اي با بستر متحرك 2- استفاده از گاز خروجي راكتور احيا براي تغيير فرم گاز طبيعي و توليد گاز احياي 3- انجام فرآيند در فشار پايين 4- امكان بار دهي سرد 5- مصرف انرژي پايين توسعه فرآيندها احياء مستقيم: با روند رو به افزايش توليد فولاد در كوره هاي قوس الكتريكي (EAF) و جهت گيري توليد محصولات كيفي و افزايش قيمت قراضه و كمياب شدن آن تقاضا براي استفاده از آهن اسفنجي در شارژ فلزي كوره هاي فولادسازي بيشتر شده است براي توليد آهن اسفنجي در جهان روشهاي متعددي ابداع گرديده است كه در بين روشهاي احياء مستقيم فرآيندهاي ميدركس ، HYL ، پورفر ، آركس و قائم را مي توان نام برد كه از بين روشهاي فوق ميدركس با مزيت هاي برتري كه مطرح گرديد .نسبت به ساير روشها بيشتر توسعه يافته است بر اساس اطلاعات و آمار حدود 65 درصد از اهن اسفنجي توليدي در دنيا به روش ميدركس توليد شود در اين تكنولوژي ثابت شده كه قابليت كار در يك محدوده وسيعي مواد خام سنگ آهن همراه با نتايج عملي خوب و بازده بالا احياء مي گردد طي سالهاي اخير با اصلاحات انجام شده برخي از فرآيندهاي احياء مستقيم جديد وارد بازار شده اند كه از جمله مي توان فرآيندهاي Circored ,Finemet , Iron carbide كه بر اساس استفاده از پودر سنگ آهن به عنوان ماده خام و در كوره استوانه اي انجام مي شودرا مي توان نام برد ، در فرآيند داناركس (Danarex) اصلاحات عهده اي در كيفيت و قيمت محصولات آهن اسفنجي و بريكت ايجاد نموده اند ولي هنوز به اثبات نرسيده است . در جدول شماره1 پارامترهاي احياء مستقيم در فرآيند ميدركس و HYL با روشهاي جديد مورد مقايسه قرار گرفته است . محصولات احياء مستقيم آهن اسفنجي ، كلوخه ،بريكت و پودر محصولات اصلي فرآيند احياء مستقيم است اين محصولات به صورت جامد متخلخل و با درصد آهن فلزي بالا مي باشند كه يك سطح ويژه كربن عمدتاً به صورت كاربيد (C Fe3‍) در طول فرآيند تشكيل مي شود محصولات احياء مستقيم بستگي به شكل اكسيد آهن شارژ شده و نوع فرآيند احياء مستقيم دارد و ويژگي مشترك فرآيندهاي احياء مستقيم حذف اكسيژن سنگ آهن در دماي زير نقطه ذوب آهن مي باشد . از پارامترهاي اساسي محصولات احياء مستقيم درجه فلز شدگي (درجه متاليزاسيون ) و ميزان درصد كربن مي باشد ودرجه فلزي عبارتست از نسبت آهن فلزي به كل آهن موجود در محصول است و هرچه درجه فلزي آهن اسفنجي بالاتر باشد مصرف انرژي در كوره فولادسازي كمتر و ظرفيت توليد بيشتر مي باشد همچنين درصد كربن در آهن اسفنجي نقش مهمي براي فرايند ذوب در كوره ها ي قوس الكتريك بر عهده دارد و بسته به نوع عمليات فولادسازي درصد كربن را مي توان در مقادير مختلفي تنظيم كرد براي مثال در توليد فولادهاي كم كربن درصد كربن مورد نياز در آهن اسفنجي كم است . درصد گانگ همراه آهن اسفنجي شامل مواد معدني غيرآهني موجود در سنگ آهن مانند Mgo,cao,Al203,Sio2 مي باشد كه هر چقدر ميزان گانگ همراه آهن اسفنجي بيشتر باشد مصرف انرژي افزايش و ظرفيت توليد كاهش مي يابد با توجه به اينكه آهن فلزي درآهن اسفنجي تمايل به بازگشت به حالت پابدار اكسيد شدن مي باشد زمانيكه در تماس با يك عامل اكسيد كننده مانند هوا با آب قرار مي گيرد واكنش داده و اكسيد ميشود تخلخل بالا و دانسيته كم و سطح تماس بالا علت اصلي مستعد بودن آهن اسفنجي به اكسد شدن سريع و خودسوزي مي باشد معمولاً حمل و نقل و ذخيره آهن اسفنجي تحت اتمسفر گاز خنثي و شرايط ويژه انجام مي شود . فرآيندهاي فولادسازي توليد فولاد خام به دو روش اصلي انجام مي شود يكي روش سنتي يا توليد در كنورتورهاي اكسيژني و ديگر روش كوره هاي قوس الكتريكي كه در روشهاي فوق مواد اوليه مصرفي متفاوت بوده و متناسب با مواد اوليه موجود در هر كشور و مزاياي هر روش در كشورهاي مختلف از روشهاي فولادسازي مناسب استفاده مي گردد معمولاً مواد اوليه مصرفي در روش كنورتور چدن مذاب همراه با مواد جامد فلزي است كه اين مواد جامد مي تواند قراضه فولادي ، چدن جامد يا آهن اسفنجي باشد كه بر اساس ميزان انرژي گرمايي كه در فرآيند تبديل چدن مذاب به فولاد آزاد مي شود درصد شارژ فلزي جامد تعيين مي گردد . ولي در روش كوره هاي قوس الكتريكي با توجه به اينكه از انرژي الكتريكي براي ايجاد گرما استفاده مي شود شارژ جامد تا 100 درصد امكان پذير است كه آن شامل قراضه هاي فولادي و محصولات احياء مستقيم است . در شركتهايي كه امكان تامين قراضه با كيفيت مناسب و ارزان قيمت فراهم باشد از قراضه در شارژ كوره استفاده مي شود و در واحدهاي فولادسازي كه تامين آهن اسفنجي از لحاظ اقتصادي بصرفه باشد از آن استفاده مي نمائيد . مزيت اصلي آهن اسفنجي شارژ مداوم آن به كوره قوس مي باشد و عمليات شارژ نه تنها باعث حضور درصد نيتروژن كمتري در فولاد مي شود بلكه انعطاف پذيري كارخانه فولاد را براي يك سطح بالاتري از اتوماسيون فرآيند ذوب فراهم مي كند . در نمودار شكل 1 كاربرد انواع روشهاي فولادسازي در جهان و در ايران نشان داده شده است بر اساس اطلاعات اين نمودار بطور ميانگين در جهان حدود 66 درصد فولاد توليدي به روش كنورتورهاي اكسيژن 31 درصد به روش كوره قوس الكتريكي و حدود 3 درصد به ساير روشها مي باشد در صورتيكه در ايران اطلاعات آن بر عكس آمار جهاني بوده و 23 درصد توليد فولاد در ايران به روش كنورتور و 77 درصد به روش كوره قوس الكتريكي مي باشد ايران سومين توليد كننده آهن اسفنجي در جهان وجود منابع غني گاز طبيعي ،معادن نسبتا مناسب سنگ آهن و منابع محدود زغال سنگ در ايران دلايل اصلي در استقبال از فرآيندهاي احياءمستقيم در ايران ميباشد از بين روشهاي احياء مستقيم فرآيندهاي ميدركس ، HYL1,HYL3 ، پورفر و قائم در صنايع فولاد كشور استفاده شده ، 5/11 درصد آهن اسفنجي دنيا در ايران توليد مي شود فولاد مباركه بزرگترين شركت و ايران سومين كشور توليدكننده آهن اسفنجي جهان است بر اساس اطلاعات جدول شماره دو طي 5 سال گذشته اهن اسفنجي جهان به ميزان 17 ميليون تن افزايش يافته است كه از اين مقدار حدود 11 ميليون تن از آن مربوط به هند مي باشد كه طي پنج سال گذشته توليد آهن اسفنجي در آن كشور حدود 3 برابر افزايش يافته است . نتيجه گيري با روند رو به افزايش توليد و مصرف فولاد در جهان و نياز بيشتر به قراضه و افزايش قيمت آن و از طرفي گرايش به توليد فولادهاي كيفي و محدوديت هاي موجود در شارژ چدن خام در كوره هاي فولادسازي تقاضا براي محصولات احياء مستقيم با توجه به ويژگي هاي برجسته آهن اسفنجي و بريكت رو به افزايش مي باشد اين محصولات در واحدهاي احياء مستقيم با ظرفيت بالا توليد و با استفاده از گاز طبيعي و با احياء گندله ، سنگ آهن و كلوخه توليد مي شود شاخص هاي آهن اسفنجي براي مصرف در فولادسازي درجه فلزي بالا ، ميزان كربن و حداقل درصد گانك آن مي باشد . مشكل موجود در آهن اسفنجي اكسيداسيون و خودسوزي آن در تماس با هوا و آب مي باشد كه شرايط حمل و نقل آن را مشكل مي كند . حدود 77 درصد فولاد توليدي در ايران به روش كوره قوس الكتريكي مي باشد و بر اين اساس با وجود منابع عظيم گازي در ايران و معادن سنگ آهن فرآيندهاي احياء مستقيم در كشور توسعه يافته و آهن اسفنجي به عنوان يك ماده اوليه اصلي در كوره هاي فولادسازي و حتي در كنورتورهاي اكسيژن به عنوان جايگزين قراضه مصرف مي گردد لذا با عنايت به مزاياي موجود در توسعه فرآيندهاي احياء مستقيم در ايران و اخذ پتنت در تكنولوژي احياء مستقيم توسط شركت هاي طراحي مهندسي توسعه واحدهاي گندله سازي و احياء مستقيم سهم عمده اي در توسعه فولاد خام كشور خواهد داشت .

رئیس شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی با بیان این که تاکنون ٣٨ دانش فنی و کاتالیزور در این شرکت بومی سازی شده گفت:این تعداد تا پایان برنامه پنجم به ١١٠ مورد خواهد رسید. رئیس شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی اظهار کرد: این شرکت به عنوان یک مرکز پژوهشی تخصصی با تکیه بر دانش و فناوری روز جهان موفق شده ٧٦ کاتالیست مورد نیاز در صنعت پتروشیمی را بومی سازی ی کند که امید است تا پایان سال ٩٣ این دستاورد ارزشمند به طور کامل تجاری سازی شود. غلامرضا جوکار با بیان این که شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی آماده همکاری با تمام مجتمع های پتروشیمی کشور است گفت: این شرکت آمادگی کامل دارد تا نیاز تمام صنعت پتروشیمی را برطرف کند و در این مسیر تولید ده ها محصول جدید پژوهش و فناوری سبب تقویت اقتصاد مقاومتی شده و و دستاورد های ارزشمند کسب شده که می تواند ارکان صنعت پتروشیمی ایران را تحکیم بخشیده و ایران در مسیر خود کفائی کامل گام بردارد. رئیس شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی ادامه داد: ١٥ کاتالیست و دانش فنی در سال گذشته بومی سازی شد و آماده واگذاری است و امسال نیز با بومی سازی ١٥ دانش فنی استراتژیک در صنعت پتروشیمی در مجموع ٣٠ دستاورد ارزشمند پژوهشگران ایرانی آماده واگذاری است. جوکار افزود: همزمان با عملکرد موفق مراکز پژوهش و فناوری در سه شهر تهران، ماهشهر و اراک،کارشناسان و متخصصان صنعت پتروشیمی ایران موفق شدند دهها مورد دانش فنی را در داخل کشور بومی سازی کرده و تولید کنند. وی با بیان این که با برنامه ریزی های انجام شده، نقش تولید کنندگان داخلی با بهره گیری از دانش بومی و انتقال دانش فنی به داخل کشور بیشتر از گذشته شده است گفت: پژوهش و فناوری، اساسی ترین گام در توسعه صنعتی و اقتصادی کشور به ویژه صنعت نفت است و در مسیر توسعه پایدار، بومی سازی یک اولویت استراتژیک به شمار می رود. جوکار گفت: در حال حاضر در زمینه ی دانش های مرتبط با کاتالیزورها، مواد شیمیایی، انتقال فناوری به حد مطلوبی از دانش دست یافته ایم که دیگر شرایط تحریم نمی تواند پژوهشگران پتروشیمی را محدود کند. رئیس هیئت مدیره شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی با اشاره به برنامه ریزی های صورت گرفته برای توسعه صنعت پتروشیمی کشور، درباره توان توسعه ای و پژوهش این صنعت، گفت: هم اکنون زنجیره ای از پژوهشگران و فناوران در صنایع پتروشیمی ایران طرح های توسعه را دنبال می کنند. رئیس هیئت مدیره پژوهش و فناوری شرکت پتروشیمی ایران با تاکید بر ارتقای شرکت های دانش بنیان در کشور افزود: حمایت های دولت و توجه ویژه وزارت نفت و مدیران ارشد صنعت پتروشیمی به تولید علم و دستیابی به دانش فنی و داخلی سازی آن، شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی را به رقیبی برای همتایان تبدیل کرده است. منبع: مجله بسپار

معاون وزیر نفت در امور پتروشیمی‌ گفت: ایران با توجه به دستیابی به دانش فنی ساخت کاتالیست های مورد نیاز صنایع پتروشیمی، آماده صادرات آن به دیگر کشورها است. مدیرعامل شرکت ملی صنایع پتروشمی‌ در گفت و گو با خبرنگار شانا اظهار کرد: صنعت پتروشیمی ایران با شتاب در حال توسعه بوده و با تکیه بر دانش و قابلیت های علمی پژوهشگران و کارشناسان خود امروز بسیاری از کاتالسیت های مورد نیاز در داخل کشور تولید می شود. مهندس عبدالحسین بیات افزود: صنعت پتروشیمی‌ به عنوان یک صنعت ارزش آفرین در حال رسیدن به خودکفایی کامل در صنعت کاتالیست‌ها است و تا پایان برنامه پنجم توسعه دانش فنی تولید کاتالیست در کشور به طور کامل بومی سازی خواهد شد. وی افزود: در زمینه دانش‌های فنی مورد نیاز در صنعت پتروشیمی‌ تاکنون چندین دانش استراتژیک کاملا بومی‌سازی شده و وزارت نفت آمادگی دارد از سرمایه‌گذارانی که بخواهند دانش‌های فنی را تجاری سازی کنند، حمایت کند. بیات گفت: ٣٨ مورد دانش فنی کاتالیست‌های صنعت نفت تاکنون بومی‌ و ٥ مورد در هیأت مدیره مصوب و تولید تجاری آنها آغاز شده است. مدیرعامل شرکت ملی صنایع پتروشمی‌افزود: کشورمان آمادگی دارد بخش بزرگی از کاتالیست‌های تولیدی و بومی‌سازی شده در داخل کشور را صادر کند و با قیمتی رقابتی و ارزان‌تر از رقبای بین‌المللی خود در بازار عرضه کند. بیات گفت: باید به سمت تولید ثروت ملی و خودکفایی کامل در صنعت کاتالیست پیش برویم و در سال حماسه سیاسی و حماسه اقتصادی، حماسه‌های جدیدی را محقق کنیم. وی ادامه داد: در زمینه دانش های مرتبط با کاتالیزورها، مواد شیمیایی وانتقال فناوری به حد مطلوبی از دانش دست یافته ایم که دیگر شرایط تحریم نمی تواند پژوهشگران پتروشیمی را محدود کند. به گزارش شانا رئیس شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی چندی پیش گفت: ٣٨ دانش فنی و کاتالیزور در شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی بومی سازی شده و این تعداد تا پایان برنامه پنجم به ١١٠ مورد خواهد رسید. مهندس غلامرضا جوکار افزوده بود: تولید ده ها محصول جدید پژوهش و فناوری سبب تقویت اقتصاد مقاومتی شده و و دستاورد های ارزشمند کسب شده می تواند ارکان صنعت پتروشیمی ایران را تحکیم بخشیده و ایران در مسیر خود کفائی کامل گام بردارد. وی تصریح کرده بود: ٣٠ دانش فنی بومی سازی شده توسط محققان ایرانی آماده واگذاری است. رئیس شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی ادامه داده بود: ١٥ کاتالیست و دانش فنی در سال گذشته بومی سازی شد و آماده واگذاری است و امسال نیز با بومی سازی ١٥ دانش فنی استراتژیک در صنعت پتروشیمی در مجموع ٣٠ دستاورد ارزشمند پژوهشگران ایرانی آماده واگذاری است. منبع : مجله بسپار

ساخت کاتالیزور بیس ایندنیل زیرکونیم دی کلرید برای کوپلیمرشدن اتیلن و پروپیلن و بررسی اثر عوامل مختلف بر مقدار محصول‌دهی مؤلف/مؤلفان : مهدی نکومنش حقیقی, ; حسن عربی, ; مهدی مرتضوی, ; سعید احمدجو, ; غلامحسین ظهوری , ;

پيشرفت‌هاي نانومقياس در زمينه‌هاي کاتاليزور و انرژي خلاصه : در اين مطالعه مروري از کاربردهاي فناوري نانو در زمينه‌هاي کاتاليزور، تبديل انرژي و حفظ و نگهداري انرژي ارائه خواهد شد و چگونگي بکارگيري و مهندسي خواص جديد شيميايي و فيزيکي نانومواد جهت برطرف کردن نيازهاي نسل جديد افزاره‌هاي تبديل انرژي و شيميايي مورد بحث قرار خواهد گرفت. در اين بررسي همچنين ضمن بيان پيشرفت‌هاي اخير فناوري نانو در اين زمينه‌ها، چالش‌هاي اصلي پيشرو براي پيشرفت‌هاي بيشتر ذکر خواهند شد. دانلود

در حالت کلی سینتیک شیمیایی را می‌توان علم مطالعه سیستمهای ناظر بر تجزیه شیمیایی و یا تغییر حالت مولکولها دانست. به عبارت دیگر سینتیک را می‌توان علم مکمل ترمودینامیک دانسته و سیستمهایی را که توزیع انرژی آنها با زمان تغییر می‌نماید مطالعه کرد. نظریه‌هایی که اثرات متقابل شیمیایی را توجیه می‌کنند بطور گسترده‌ای بر اساس نتایج تجربی پایه گذاری شده‌اند که با روشهای ترمودینامیکی و سینتیکی به دست می‌آیند. با یک نگرش سطحی می‌توان مشاهده نمود که برخی از واکنش های شیمیایی آنی بوده و تعدادی کند یا بی‌نهایت کند هستند. همچنین شدت بعضی از واکنشها در آغاز زیاد است، رفته رفته آهسته می‌گردند، برعکس برخی از واکنشها به کندی شروع شده و سپس شتاب می‌گیرند، سینتیک عامل زمان را در واکنشهای شیمیایی مطرح و مورد بحث قرار می‌دهد. تاریخچه از نظر تاریخی مطالعه سرعت واکنشها یکی از قدیمی‌ترین موضوعات شیمی فیزیک بوده است. و نزل در سال 1777 سرعت انحلال فلزات را مطالعه کرد. ویلهمی در سال 1850 هیدرولیز بوسیله اسیدها را مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسید که سرعت واکنشهیدرولیز ساکاروز متناسب با غلظت ساکاروز تجزیه نشده است. ویلهمی را می‌توان پایه گذار سینتیک نامید. درسال 1862 برتلو و سن ژیل نیز نتایج مشابهی روی هیدرولیز استرها در محیط اسیدی داشتند، سرانجام درسال 1863 گولدبرگ و واگ نتایج فوق را تعمیم داده و به صورت قانون اثر غلظت‌ها بیان کردند. مطالعات اولیه سینتیک اولین مطالعات در سینتیک شیمیایی مربوط به اندازه گیری سرعت واکنشها بوده و برای رسیدن به هدف اصلی با توجیه این سرعتها به شناخت مکانیسم کامل واکنش مورد مطالعه پی می‌بریم. البته از آنجا که سرعت اندازه گیری شده یک حالت آماری متوسط مولکولهای شرکت کننده در واکنش می‌باشد، سینتیک شیمیایی اطلاعی از حالت انرژیتیکی یا وضع فضایی مولکولها را بطور جداگانه ارائه نمی‌دهد ولی با این وصف مطالعه جنبشی واکنشهای شیمیایی در تفکیک مکانیسمهای پیچیده به مراحل ساده ، دارای توانایی و قدرت قابل توجهی می‌باشد. مکانیسم کلی واکنشهای پیچیده‌ای که واکنشگرها تغییرات مرحله‌ای انجام می‌دهند، تنها با مطالعه سینتیکی سرعت یعنی فرایند حاکم بر واکنش از طریق مطالعه سینتیکی قابل تشریح می‌باشد. استفاده همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی ترمودینامیک شیمیایی هم مانند سینتیک شیمیایی شاخه مهمی از شیمی فیزیک است. در ترمودینامیک عامل زمان ، در کار نیست و در آن از تعادل و حالت ابتدایی و انتهایی سیستم بحث می‌شود. بی آنکه از سرعت رسیدن به تعادل سخن گفته شود. در بیشتر موارد عملی اکثر اطلاعات مورد نیاز با استفاده همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی بدست می‌آید. برای مثال در فرایندهای برای تهیه آمونیاک داریم: زمانی که واکنش گرمازا باشد طبق اصل لوشاتلیه تهیه آمونیاک در فشار بالا و دمای پایین امکانپذیر است. ولی عملا در دمای سرعت واکنش به اندازه‌ای کند است که به عنوان یک فرایند صنعتی مقرون به صرفه نمی‌باشد. لذا اگر چه در فرایند‌ هابر با استفاده از فشارهای زیاد تعادل در جهت تولید آمونیاک پیشرفت می‌کند، عملا در حضور کاتالیزور و دمای (عوامل ترمودینامیکی) سرعت رسیدن به تعادل به مراتب افزایش می‌یابد. در نتیجه برای مشخص نمودن شرایط انجام این واکنش از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی استفاده می‌شود. تفاوتهای سینتیک و ترمودینامیک علم ترمودینامیک بیشتر مبتنی بر تغییر انرژی و آنتروپی است که معمولا همراه با تغییر در سیستم می‌باشد و با استفاده از انرژی آزاد یک واکنش و همچنین ثابت تعادل آن امکان انجام یا عدم انجام یک واکنش شیمیایی را پیش‌بینی می‌کند. اما نتایج ترمودینامیکی به هیچ وجه نمی‌تواند سرعت تغییرات شیمیایی و یا مکانیسم تبدیل واکنش دهنده‌ها اطلاعاتی به ما بدهد. به عنوان مثال اکسیژن و نیتروژن موجود در جو زمین می‌توانند با آب اقیانوسها وارد واکنش شده و اسید نیتریک رقیق تولید کنند. بر اساس اطلاعات ترمودینامیکی ، این واکنش به صورت خودبه‌خودی می‌تواند انجام شود. اما طبق اطلاعات سینتیکی خوشبختانه سرعت آن خیلی کم می‌باشد. تفاوت مهم دیگر بین سینتیک و ترمودینامیک این است که طبق اصول اساسی ترمودینامیک مقدار ثابت تعادل برای واکنشها مستقل از مسیری است که واکنش دهنده‌ها را به فراورده تبدیل می‌کند اما در سینتیک مسیر واکنش بسیار اهمیت دارد، زیرا کلیه مراحل و مکانیسم واکنشهای شیمیایی را تشکیل می‌دهد. سرعت واکنش ، عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است. نگاه کلی سرعت یک واکنش ، روند تبدیل مواد واکنش دهنده به محصول در مدت زمان معینی را نشان می‌دهد. سرعت واکنشها یکی از مهمترین بحثها در سینیتیک شیمیایی است. شیمیدانها همیشه دنبال راهی هستند که سرعت واکنش مفید را بالا ببرند تا مثلا در زمان کوتاه بازده بالایی داشته باشند و یا در پی راهی برای کاهش سرعت یا متوقف ساختن برخی واکنشهای مضر هستند. بعنوان مثال رنگ کردن سطح یک وسیله آهنی روشی برای متوقف ساختن و یا کم کردن سرعت زنگ زدگی و جلوگیری از ایجاد اکسید آهن است. طبقه بندی واکنشها برحسب سرعت هدف از مطالعه سرعت یک واکنش این است که بدانیم آن واکنش چقدر سریع رخ می‌دهد. ترمودینامیک شیمیایی ، امکان وقوع واکنش را پیش‌بینی می‌کند، اما سینتیک شیمیایی چگونگی انجام یک واکنش و مراحل انجام آن و سرعت پیشرفت واکنش را بیان می‌کند. از لحاظ سرعت ، واکنشها به چند دسته تقسیم می‌شوند: واکنشهای خیلی سریع که زمان انجام این واکنشها خیلی کم و حدود 0,0001 ثانیه است. واکنشهای سریع که زمان انجام این واکنشها کم و در حدود حساسیت انسان به زمان (ثانیه) است. واکنشهای معمولی ، اکثر واکنشهایی که در آزمایشگاهها با آنها سر و کار داریم از این نوع هستند و در حدود دقیقه‌ها یا چند ساعت طول می‌کشند. واکنشهای کند که در حدود روزها و هفته‌ها طول می‌کشند. واکنشهای خیلی کند که در حدود سالها و قرنها طول می‌کشند. فقط تعداد اندکی از واکنشهای شیمیایی در سراسر فرآیند با سرعت ثابتی پیش می‌روند. بیشتر واکنشها در آغاز واکنش که غلظت واکنش‌دهنده‌ها بالا است با سرعت پیش رفته و با کم شدن غلظت از سرعت کاسته شده و با کامل شدن واکنش به صفر می‌رسد. برخی از واکنشها هم سرعت آنها پس از مدتی ثابت می‌ماند. چنین واکنشهایی ، واکنشهای تعادلی نام دارند. عوامل مؤثر بر سرعت واکنش عوامل گوناگونی بر سرعت واکنش تاثیر دارند که بطور مختصر در مورد هر کدام توضیحی ارائه می‌شود. حالت فیزیکی واکنش دهنده‌ها برای انجام یک واکنش ، واکنش‌دهنده‌ها باید با هم مخلوط شوند تا در مجاورت همدیگر قرار گیرند. اگر واکنش‌دهنده‌ها هم‌فاز باشند، یعنی همگی گاز یا بصورت حل شده در حلالی باشند، واکنش با سرعت بیشتری رخ می‌دهد. غلظت غلظت بیشتر واکنش‌دهنده‌ها باعث ایجاد برخورد بیشتر بین آنها می‌شود و هر چه تعداد برخوردها بیشتر باشد، تعداد برخوردهای موثر هم بالا می‌رود بنابراین سرعت واکنش هم بیشتر می‌شود. دما از مهمترین عوامل مؤثر بر سرعت واکنشهای شیمیایی است. در برخی از واکنشها با افزایش چند درجه سانتی‌گراد ، سرعت واکنش ممکن است چند برابر بیشتر شود. البته استثناهایی هم وجود دارد. کاتالیزور کاتالیزورها سرعت یک واکنش شیمیایی را که از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است، تغییر می‌دهند. بنابراین نمی‌توانند واکنشهایی را که از نظر ترمودینامیک امکان‌پذیر نیستند، به انجام برسانند. کاتالیزورها با پیش بردن یک واکنش از مسیر دیگر انرژی فعالسازی را کم کرده و باعث افزایش سرعت واکنشها می‌شوند. نقش برخورد در سرعت واکنش برای انجام یک واکنش شیمیایی ، باید مولکولهای واکنش‌دهنده آنقدر به هم نزدیک شوند تا بین آنها برخورد ایجاد شود. این برخوردها وقتی منجر به انجام واکنش می‌شوند که مؤثر باشند، یعنی جهت‌گیری و انرژی برخوردها طوری باشد که بر اثر برخورد برخی پیوندها شکسته شده و پیوندهای جدیدی تشکیل شوند که نتیجه این عمل تولید مولکولهای جدید یعنی محصول است. سرعت هر واکنش شیمیایی متناسب است با تعداد برخورد مولکولها در واحد زمان. اگر تمام برخوردهای مولکولها منجر به انجام واکنش شود، مدت زمان انجام واکنشها باید خیلی کمتر باشد. طبق محاسبات مختلف از هر 1014 برخورد ، فقط یک برخورد به واکنش منجر می‌شود. یعنی برخوردهایی موجب انجام واکنش می‌شوند که انرژی حاصل از برخورد برابر یا بیشتر از انرژی فعالسازی باشد. انرژی فعالسازی حداقل انرژی لازم که بایستی واکنش‌دهنده‌ها بگیرند تا بتوانند وارد واکنش شوند. انرژی فعالسازی برای تمام واکنش‌های شیمیایی چه گرماگیر و چه گرماده وجود دارد و معمولا از انرژی برخورد میان مولکولها تامین می‌شود. برگرفته از سایت دانشنامه رشد

یک کاتالیزور نمکی جدید که برای محیط زیست بی خطر است ، جایگزین کاتالیزورهای فلزی سمی رایج شود پژوهشگران رشته شیمی در کشور ژاپن یک کاتالیزور نمکی جدید را کشف کردند که کاملا سبز و دوستدار محیط زیست است و می تواند در تولید دارو جایگزین کاتالیزورهای فلزی سمی رایج شود. به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز ، محققان دانشگاه ناگویا تکنیکی را برای تولید دارو به روشی زیستی و بدون استفاده از موادی که می توانند محیط زیست را سمی کنند پیدا کردند. در این کاتالیزور به جای استفاده از فلزات سنگینی که به عنوان واکنش دهنده در بسیاری از واکنشهای شیمیایی تولید دارو به کار می روند از عنصر “ید” استفاده می کند. بیشتر داروهایی که استفاده رایج دارند با مولکولهایی به نام “کایرال” که بسیار پر خطرند ساخته می شوند. در شیمیایی و فیزیکی سنتز مولکولهای کایرال حاضر در داروها کار ساده نیست به خصوص با توجه به اینکه تنها یکی از اشکال کایرال دارای خواص شیمیایی و فیزیکی درست برای فعال کردن دارو است، تولید این مواد دشوارتر می شود.

مواد خود ترمیم شونده موادی با قابلیت ترمیم در مقابل خراش و خمش می‌باشند که امروزه توجه زیادی را در علم مواد به خصوص در مواد پلیمری با این خاصیت به خود جلب کرده‌اند. با استفاده از این مواد هواپیماها می‌توانند ایمنی سفر خود را حتی در صورت آسیب دیدن حفظ کنند، پل‌ها می‌توانند در حین زلزله و بعد از زلزله پایدار بمانند، کشتی‌ها می‌توانند با وجود صدمه دیدن در دریاهای بزرگ شناور بمانند، تجهیزات نفتی و خط لوله‌ها می‌توانند در برابر آسیب های طبیعی مقاومت کنند. به علت نیاز به ارتقاء پایداری، ایمنی و زیبایی محصولات، بازارهای آینده بیشتر نیازمند این مواد خواهد بود. کاتالیزورهای پنهان پیشرفت های تازه‌ای در زمینه مواد خود ترمیم شونده توسط تیم تحقیقاتی دانشگاه Eindhoven هلند انجام شده است. در این مواد کاتالیزور‌های پلیمریزاسیون همگن و پنهان بکار رفته است که با قرار گرفتن در معرض نیروهای مکانیکی مانند خمش، خراش، پارگی و یا افزایش تنش فعال می‌شوند. قبلاً نیز کاتالیست هایی ساخته شده بود که با انرژی حرارتی و نور و مواد ترمیم کننده فعال می‌شدند. کاتالیست تولیدی این گروه تحقیقاتی شامل هسته‌ی فلزی (نقره یا روتنیوم) ترکیب شده با یک جفت لیگاند آلی است که به انتهای زنجیر پلیمر متصل می شود. در غیاب فلز نیز این دو لیگاند کار کاتالیزوری را انجام می‌دهند. ماده‌ی ساخته شده توسط گروه در محلول حل شد و در آزمایشی با اعمال نیروی مکانیکی بوسیله منبع پالس‌های فراصوت، پیوند بین کمپلکس فلز و یکی از لیگاندهای آلی متصل به زنجیر (ضعیف ترین نقطه در زنجیر) شکسته می شود. در نتیجه مرکز هسته‌ی فلزی آزاد و به عنوان کاتالیزور پلیمریزاسیون عمل می‌کند. تحت شرایط نرمال (نبود تنش مکانیکی) این کاتالیزور‌های پنهان، دست نخورده باقی می‌مانند. با جدا شدن یکی از لیگاندهای پلیمری، کاتالیست فعال شده و واکنش پلیمریزاسیون انجام می شود. به این ترتیب حضور این کاتالیزورهای پنهان در مواد و پوشش‌ها باعث ترمیم ماده تحت تنش های اعمال شده به ترک ها و خمیدگی‌ها می‌شود. هدف این گروه استفاده از این کاتالیزورها در ساختار ماده است تا ماده توانایی ترمیم تحت تنش های مکانیکی اضافی را پیدا کند. در کار آزمایشگاهی تنش های ایجاد شده توسط مایع فرا صوت، انتهای پلیمر متصل به یون فلزی را برای انجام پلیمریزاسیون در ماده می‌شکند. این نوع مهندسی مولکولی دو نوع واکنش متفاوت را ممکن می‌سازد: پلیمریزاسیون و واکنش های انتقال استریفیکاسیون. در ضمن این گروه تحقیقاتی برای آزمایش تنها از روش فرا صوتی استفاده کرده است. فعال سازی فراصوتی در محلول های مایع، شامل چند کمبود و نقص از جمله عدم کنترل روی نیروهای مکانیکی و بازگشت ناپذیر بودن فعال سازی کاتالیزور می باشد. محققان انتظار داشتند وقتی پالس‌های فراصوتی قطع می‌شوند پلیمرهای لیگاند دار و فلز، پیوند تشکیل داده و کاتالیست دوباره تشکیل شود. به هر حال وقتی ترکیب در مواد شبکه ای با اتصال عرضی یا پوشش ها اتفاق می‌افتد، این محدودیت برای این کاتالیست های جدید کم می‌شود. اگرچه این کار امیدهای زیادی را نشان می‌دهد، این گروه قصد دارد در کار بعدی پایداری کاتالیست و توانایی آنرا برای فعالیت افزایش دهد. نتایج این تحقیقات در مجله Nature Chemistry منتشر شده است. شبیه سازی سیستم گردش خون دانشمندان دانشگاهIllinois یک شبکه سه بعدی عروقی ساخته‌اند که بسیار شبیه سیستم لنفاوی (عروقی) بدن است که مکانیسم خود ترمیم شوندگی را بهبود می‌دهد. همانطور که در زخم پوست، خون جلوی آسیب را می‌گیرد، با ایجاد خراش در این مواد پلیمری جدید، عامل ترمیم کننده موجود در شبکه فعال می‌شود تا با کاتالیست برای پر کردن شکاف های سطح واکنش دهد. ترک های پوشش به واسطه مواد ترمیمی موجود در شبکه زیرلایه، خود به خود ترمیم می شوند. مواد ترمیمی موجود در شبکه میکروکانال ها (قرمز رنگ) در اثر تماس با ذرات کاتالیست (بنفش) در ناحیه ترک تشکیل پلیمر می دهند. این ماده به صورت دو لایه می باشد. زیرلایه (قسمت قرمز رنگ) حاوی مجموعه ای از میکروکانال ها، مانند یک سیستم عروقی، می باشد که یک مایع ترمیمی را حمل می کنند. پوشش پلیمری (لایه سطحی) حاوی ذرات کاتالیست (به رنگ بنفش) می باشد که در آن پخش شده است و در اثر تماس با مایع ترمیمی پلیمریزاسیون انجام می شود. تا زمانی که ترکی در سطح ایجاد نشده است، مواد ترمیمی در داخل میکروکانال ها در حالت مایع باقی می ماند. زمانی که ترک رشد می کند و به زیر لایه می رسد، مایع ترمیمی از داخل میکروکانال ها به بیرون تراوش نموده، در اثر تماس با کاتالیست پلیمر تشکیل شده و ترک پر می شود. نکته حائز اهمیت این است که ترک در یک نقطه تا هفت بار می تواند ترمیم شود. ترمیم تحت نور ماورا بنفش مطالعات دیگری بر روی مواد خود ترمیم شونده توسط دانشمندان مواد دانشگاه می‌سی سی پی جنوبی منجر به تولید پوشش‌های بی نظیری شده است. به طور مثال یکی از این پلیمرها شامل سه ماده‌ی شیمیایی اصلی پلی یورتان، چیتوسان(CHI) و اکستان(OXE) است که ماده تحت تاثیر اشعه فرابنفش خورشید ترمیم می‌شود. چیتوسان CHI چقرمه بوده و بسیار حساس به نور ماورا بنفش است و پوشش خارجی خرچنگ ها و حشرات را تشکیل می‌دهد، ونیز اکستان OXE از چهار حلقه‌ی ناپایدار تشکیل شده است. وقتی تنش‌های اضافی منجر به ایجاد خراش بر روی پلی یورتان می‌شود، حلقه‌های OXE باز شده و تمایل زیادی را برای تشکیل پیوند نشان می‌دهند. به طور همزمان اشعه UV خورشید CHI را برای ایجاد پیوندهای جدید با حلقه‌‌های باز شده‌ی فعال OXE آماده می‌کند و به این ترتیب مکان آسیب دیده ترمیم شده و سطحی صاف بدست می‌آید. یک خراش در فیلم پلی یورتان با قابلیت خود ترمیمی، در معرض نور UV ترمیم می شود. از چپ به راست: خراش اولیه، خراش پس از ۱۵ دقیقه، و پس از ۳۰ دقیقه که خراش تقریباً به طور کامل از بین رفته است. ترک هایی که با افزایش دما از بین می روند یک پلیمر با باندهای ضعیف برگشت پذیر که قادر به ترمیم خود در گرماست توسط شیمیدان های انگلیسی و امریکایی ساخته شده است. این پروژه تلاشی برای طراحی پلیمرهایی با خاصیت جمع شدگی و برگشت پذیری است. این گروه یک ساختار پلیمری را طراحی کرد که با استفاده از برهم‌کنش‌های آروماتیک الکتریکی کنار هم قرار می‌گیرند و با حرارت دادن به دماهای معتدل به راحتی آسیب را برطرف می‌نمایند. در پلیمرهای خود ترمیم شونده قبلی اغلب به واکنش های قوی و مواد افزودنی برای راحت‌تر کردن پروسه‌ی ترمیم نیاز بود. در سیستم هایی که از دو پلیمر استفاده می‌شود، اغلب یکی بزرگتر از دیگری است. پلیمر بزرگتر به طور طبیعی تاه می‌خورد تا برهمکنش‌های جاذب با بخش های گیرنده کم الکترون قیچی مانند بیشینه شود. پلیمر کوچکتر خطی، با یک گروه آروماتیک انتهایی داخل تاهای پلیمر بزرگ قرار می‌گیرد. اجزاء آروماتیک کنار هم جمع شده و تشکیل سیستم هایی با باندهای ضعیف می‌دهند. اما اگر تعداد آنها کافی باشد در سراسر ماده پیوندهای قوی ایجاد می‌شود. اتصالات عرضی غیر کوالانسی زنجیرهای پلی‌ایمید. گروه های انتهایی غنی از الکترون (قرمز) در پلی‌ایمید با زنجیر تاه خورده فاقد الکترون (آبی) جا می گیرد. در دمای اتاق این مخلوط پلیمر، تشکیل ماده ای منعطف با خاصیت ترمیم شوندگی می‌دهد. وقتی دما بالا می رود، پیوندهای نگه دارنده‌ی ساختار سست شده و به پلیمر اجازه جاری شدن به ناحیه‌ی آسیب دیده را می‌دهد. در یک آزمایش یک فیلم شکسته شده با فشار دادن ساده به دو انتها و حرارت دادن در C° ۸۰ می‌تواند ترمیم شود. بر اساس نتایج بدست آمده توسط این گروه، پلیمر کوچکتر مثل یک نرم کننده یا حلال برای پلیمر بزرگتر عمل می‌کند و به مخلوط اجازه می‌دهد تا مثل مایع جاری شود. وقتی مخلوط سرد می‌شود پیوندها دوباره تشکیل شده و ظاهر اصلی و استحکام ماده دوباره برمی‌گردد و فقط ممکن است اندکی تغییر در رنگ مشاهده شود . در دمای اتاق ماده به خاطر تجمع آروماتیکی رنگ قرمز خونی دارد. با گرم کردن ماده تا ۶۰-۶۵°C این رنگ از بین می‌رود و با سرد کردن ماده دوباره رنگ برمی‌گردد. در ضمن ماده ویسکوزیته‌ی پایینی را نشان می دهد.