نانوکاتالیست‌ها

[pesare baba 2250]

خش اول: انواع واکنش‏هاي شيميايي ترکيب يک يا چند ماده‏ی مختلف و به وجود آمدن ماده يا مواد جديد، واکنش شيميايي نام دارد. بر اساس این تعريف، يک ماده نيز ممکن است با خودش واکنش داده، و محصول جديدي را توليد نماید. به اين واکنش‏ها پليمری شدن (Polymerization) گويند که در ادامه توضيح داده مي‏شود. واکنش‏ها انواع مختلف دارند و به صورت‏هاي مختلف طبقه‏بندي مي‏شوند.

در يک دسته‏بندي واکنش‏هاي شيميايي به صورت زير تقسيم مي‏شوند:

1- تركيبي

2- سوختن

3- تجزيه

4- جابه‌جايي يگانه

5- جابه‌جايي دوگانه

اين 5 دسته واکنش، دسته‏هاي اصلي واکنش‏هاي شيميايي هستند، و بقيه‏ی واکنش‏ها به گونه‏اي زيرمجموعه‏ی اين پنج دسته قرار مي‏گيرند. 1- واکنش ترکيبي:

واکنش ترکيبي، واكنشي است كه در آن چند ماده باهم تركيب مي‏شوند و فرآورده يا فرآورده‏هاي تازه‏اي با ساختاري پيچيده‏تر توليد مي‏كنند. واکنش ترکيبي به صورت زير تعريف مي‏شود:

aA + bB + cC + ... → rR + sS + qQ

در اين گروه، واکنش‏هاي زيادي قرار مي‏گيرند؛ مانند:

الف) واکنش بين يک نافلز با اکسيژن

در اثر واکنش، اکسيد نافلزي توليد مي‏شود که اگر اين اکسيد با آب واکنش دهد، توليد اسيد مي‏نماید. در اثر حذف يک مولکول آب از اسيد توليد شده، ماده‏ی توليدي اصطلاحاً «انيدريد» ناميده مي‏شود.

اکسيد نافلزي → نافلز + اکسيژن

اسيد → اکسيد نافلزي + آب

 

S + O₂ → SO₂

SO₂ + 2H₂O → H₂SO₄

ب) واکنش بين يک فلز با اکسيژن

در اثر این واکنش اکسيد فلزي توليد مي‏شود که چنانچه با آب واکنش دهد، توليد باز(قليا) مي‏نماید.

اکسيد فلزي → فلز+ اکسيژن

باز → اکسيد فلزي+آب

Na + O₂ → Na₂O

Na₂O + H₂O → 2NaOH

ج) واکنش‏هاي خنثي شدن

اين واکنش به چند دسته تقسيم مي‏شود:

1- واکنش بين يک اکسيد فلزي و يک اکسيد نافلزي: در اثر اين واکنش آب توليد نمي‏شود. بلکه تنها نمک، محصول توليدي خواهد بود:

Na₂O₂ + SO₂ → Na₂SO₃

2- واکنش بين آمونياک و يک هاليد هيدروژن:

NH₃ + HCl → NH₄Cl

3- واکنش بين اسيد و آمونياک:

NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

د) واکنش‏هاي پليمري

در واکنش‏هاي پليمري، همان‌طور که در بالا توضيح داده شد، در اثر ترکيب شدن يک مولکول ساده با خودش، مولكول‏هايي به نام پليمر (بسپار) که بسيار بزرگ هستند، تشکيل مي‏شوند.

در واکنش نشان داده شده در شکل بالا، تعداد بسيار زيادي اتيلن با يکديگر ترکيب شده و پلي‌اتيلن توليد مي‏شود. نکته: البته این واکنش در دماهای بسیار بالا، و در حضور کاتالیزور انجام می‌شود؛ که در مقاله بعدی توضیح داده خواهد شد. ه) واکنش‌هاي فوتوسنتز

در اين واکنش‏ها، از ترکيب گاز دي‌اکسيدکربن و آب، با کمک نور خورشيد، قند و اکسيژن توليد مي‏شود:

6CO₂ (g) + 6H₂O (g) → C₆H₁₂O₆ (aq) + 6O₂ (g)

2- واكنش سوختن:

واكنشي است كه طي آن يك ماده به سرعت با اكسيژن تركيب، و طي آن مقدار زيادي انرژي توليد مي‏شود که اين انرژي به صورت نور و گرما آزاد خواهد شد. امروزه، هنوز هم از واكنش سوختن براي تأمين انرژي استفاده

مي‏شود؛ زيرا سوخت‏هاي فسيلي اصلي‏ترين و ارزان‏ترين منبع توليد انرژي هستند.

به جز سوختن هيدروكربن‏ها، واكنش فلزهاي قليايي و قليايي خاكي ( به جزء Be) و نيز بعضي تركيب‏هاي ديگر از نوع سوختن بوده و با آزاد كردن گرما و نور شديد همراه هستند.

واکنش‏هاي سوختن به قرار زيرند:

نکته: اگر یک ماده به آهستگی با اکسیژن ترکیب شود، و گرما یا نور قابل‌ملاحظه‌ای تولید نکند؛ این وانش اکسایش نام دارد نه سوختن. مانند ترکیب شدن آهسته‌ی آهن با اکسیژن هوا وتولید زنگ آهن (Fe₂O₃) که نمونه‌ای از واکنش اکسایش می‌باشد. 3- واكنش تجزيه

واكنش تجزيه، واكنشي است كه طي آن يك ماده‏ی پيچيده به مواد ساده‏تري تبديل مي‏شود.

واکنش تجزيه به سه صورت انجام مي‏شود:

1- آب‌کافت (هيدروليز)

به کمک آب يک ماده به چند ماده‏ی ساده‏تر تبديل مي‏شود:

Na₂SO₄ → 2Na⁺ + SO₄^-2

2- برق‌‌کافت (الکتروليز)

برق‌كافت يك فرآيند تجزيه‏اي است كه طي آن، يك تركيب به کمک انرژي الکتريکي، به عناصر تشكيل دهنده‏اش تبديل (تجزيه) مي‏شود.

فلز + نافلز → نمک مذاب

2NaCl → 2Na + Cl₂

3- با کمک گرما

در اثر حرارت دادن، ترکيبي به ترکيبات ساده‏تر تبديل مي‏شود:

2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂

4- واكنش جابه‌جايي يگانه :

دراين واكنش يك عنصر يا يون جايگزين عنصر يا يون ديگري در يك تركيب مي‏شود. اين واكنش به صورت زير مي‏باشد:

A + BC → AC + B

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Zn + 2AgNO₃ → 2Ag + Zn (NO₃)₂

نکته: هر هالوژن که در جدول تناوبی، بالاتر از هالوژن دیگر قرار داشته باشد (به غیر از فلوئور)، می‌تواند جانشین هالوژن پایین‌تر شده و آن را خارج نماید. اما عکس این قضیه صادق نمی‌باشد. یعنی، هالوژن پایین‌تر، در مقابل هالوژن بالاتر بی‌اثر خواهد بود:

انجام ناپذیر → I₂ + 2NaCl

علت شرکت نکردن فلوئور در این واکنش‌ها این است که،‌واکنش فلوئور با آب بسیار شدید است، و از آن‌جا که این واکنش‌های در محیط آبی انجام می‌شود، فلوئور پیش از خارج کردن هالوژن‌ پایین‌تر از خود، با آب وارد واکنش می‌شود.

F₂ + H₂O → HF + 1/2 O₂

5- واكنش جابه‌جايي دوگانه:

واكنشي است كه در آن، جاي دو اتم يا يون در دو ماده باهم عوض مي‏شود. اين واكنش به صورت زير نشان داده مي‏شود:

AB + CD → AD + CB

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

واکنش يک اسيد و يک باز. در اثر اين واکنش، نمک و آب توليد خواهد شد. که بر حسب قدرت اسيد و باز نمک توليدي يا اسيدي خواهد بود و يا بازي. نویسنده: حامد همتی