izejvielas un ķīmiskās vielas
Izejvielu definīcija
Izejvielas ir vielas dabiskā vai daļēji apstrādātā stāvoklī, ko izmanto kā sākumpunktu citu preču ražošanai. Tie ir rūpniecisko un ražošanas procesu pamatelementi. Šos materiālus var iegūt no dažādiem dabas avotiem, piemēram, zemes, mežiem un lauksaimniecības laukiem. Piemēram, rūdas ir izejvielu veids. Dzelzs rūda, kas galvenokārt sastāv no dzelzs oksīdiem, tiek iegūta no zemes. Tas kalpo kā primārā izejviela dzelzs untērauda. Izmantojot virkni kausēšanas un attīrīšanas procesu, dzelzsrūda tiek pārveidota par dzelzi un pēc tam tālāk pārstrādāta dažādos tērauda izstrādājumos, kas ir būtiski būvniecībai, automobiļu ražošanai un daudzām citām nozarēm. Vēl viens piemērs ir lauksaimniecības produkti. Kvieši ir plaši - izmantota izejviela. To ievāc fermās un var pārstrādāt miltos, ko pēc tam izmanto maizes rūpniecībā, lai pagatavotu maizi, kūkas un citus konditorejas izstrādājumus. Kokvilna ir arī svarīga lauksaimniecības izejviela. To savērpj dzijā un pēc tam ieausta audumā, kas ir tekstilrūpniecības un apģērbu rūpniecības pamats. Meža produkti, piemēram, baļķi, ir izejvielas kokmateriālu un papīra rūpniecībai. Baļķus var sazāģēt zāģmateriālos būvniecībai vai pārstrādāt celulozē papīra ražošanai.
Ķīmisko vielu definīcija
Ķīmiskās vielas attiecas uz vielām, kas ir vai nu tīri ķīmiski savienojumi, vai maisījumi ar atšķirīgām ķīmiskām īpašībām. Tie var būt dabiski vai sintētiski ražoti. Ķīmiskās vielas aptver plašu vielu klāstu, tostarp ķīmiskās zāles, ķīmiskos preparātus un ķīmiskos produktus. Piemēram, skābes un bāzes ir izplatīti ķīmisko vielu veidi. Sērskābe ($$H_2SO_$$) ir spēcīga skābe ar plašu pielietojumu klāstu. Ķīmiskajā rūpniecībā to izmanto tādos procesos kā mēslošanas līdzekļu, mazgāšanas līdzekļu un krāsvielu ražošana. To izmanto arī naftas pārstrādē. Nātrija hidroksīdu (NaOH), stipru bāzi, izmanto papīra, ziepju un mazgāšanas līdzekļu ražošanā. Tas ir iesaistīts arī dažādās ķīmiskās reakcijās laboratorijās un rūpnieciskos apstākļos. Organiskie savienojumi ir vēl viena nozīmīga ķīmisko vielu kategorija. Etanolu ($$C_2H_5O$$), izplatītu organisko ķīmisko vielu, izmanto kā šķīdinātāju daudzās nozarēs, piemēram, farmācijas un kosmētikas rūpniecībā. To izmanto arī kā biodegvielu. Plastmasas, kas izgatavotas no dažādiem organiskiem polimēriem, tiek plaši izmantotas ikdienas dzīvē, sākot no iepakojuma materiāliem un beidzot ar patēriņa precēm. Šīs plastmasas tiek ražotas ķīmiskās polimerizācijas procesos, kā izejvielu izmantojot monomērusmateriāliem.
To atšķiršanas nozīme
Izejvielu un ķīmisko vielu atšķiršanai ir liela nozīme gan rūpnieciskajā ražošanā, gan ikdienas dzīvē. Rūpnieciskajā ražošanā šī atšķirība ir būtiska vairāku iemeslu dēļ. Pirmkārt, tas ietekmē ražošanas procesus. Izejvielām bieži ir nepieciešamas sākotnējās apstrādes darbības, lai tās pārveidotu tālāk izmantojamā formā. Piemēram, jēlnafta, izejviela, ir jārafinē, izmantojot sarežģītus destilācijas un krekinga procesus naftas pārstrādes rūpnīcās, lai ražotu dažādus ķīmiskos produktus, piemēram, benzīnu, dīzeļdegvielu un ķīmiskās izejvielas. Turpretim dažas ķimikālijas var tieši izmantot ķīmiskās reakcijās bez plašas iepriekšējas - apstrādes. Otrkārt, šī diferenciācija ietekmē izmaksu pārvaldību. Izejvielu izmaksas bieži ir saistītas ar tādiem faktoriem kā ieguves, kalnrūpniecības vai audzēšanas izmaksas. Piemēram, vara rūdas, izejvielas, cenu ietekmē ieguves grūtības un raktuvju atrašanās vieta. No otras puses, ķīmiskajām vielām ir izmaksas, kas saistītas ar to sintēzi, attīrīšanu un formulēšanu. Izpratne par šīm izmaksu atšķirībām palīdz uzņēmumiem optimizēt ražošanas izmaksas. Treškārt, produktu kvalitāte ir cieši saistīta ar izejvielu un ķīmisko vielu īpašībām. Izejvielu kvalitāte nosaka galaproduktu pamatīpašības. Augstas kvalitātes - dzelzsrūdas rezultātā tiks iegūts augstas - kvalitātes tērauds. Ķīmisko vielu tīrībai un konsistencei ir izšķiroša nozīme, lai nodrošinātu to produktu kvalitāti un veiktspēju, kuros tās tiek izmantotas. Ikdienas dzīvē izejvielu un ķīmisko vielu atšķiršana ir svarīga arī drošības un pareizas lietošanas dēļ. Piemēram, strādājot ar tīrīšanas līdzekļiem, izpratne par to, vai aktīvās sastāvdaļas ir no izejvielām - atvasinātas vielas vai ķīmiskas vielas, palīdz patērētājiem tos lietot pareizi. Daži tīrīšanas līdzekļi satur spēcīgas ķīmiskas vielas, piemēram, balinātāju (nātrija hipohlorītu), un nepareiza lietošana var izraisīt veselības apdraudējumu, piemēram, ādas kairinājumu vai elpošanas problēmas. Pārtikas gatavošanā ir svarīgi zināt atšķirību starp izejvielām, piemēram, svaigiem dārzeņiem un ķīmiskām piedevām (piemēram, konservantiem un garšas pastiprinātājiem), lai saglabātu pārtikas nekaitīgumu un izdarītu veselīgu uztura izvēli.
Definīcijas
Izejvielas
Vispārīga definīcija
Izejvielas ir vielas, kas ir vai nu nepārstrādātas, vai tikai iepriekš apstrādātas un tiek izmantotas citu preču ražošanā. Tie kalpo kā pamatelementi dažādos ražošanas un rūpnieciskajos procesos. Piemēram, rūdas ir izejvielas, kas tiek iegūtas no zemes. Piemēram, dzelzsrūda ir galvenā izejviela tērauda - ražošanas nozarē. Ieguves laikā tas ir dabiskā stāvoklī, un tam ir nepieciešama turpmāka apstrāde, lai iegūtu dzelzi un pārvērstu to izmantojamos tērauda izstrādājumos. Vēl viens piemērs ir koksne, kas tiek iegūta tieši no mežiem. Baļķus pamatveidā var izmantot celtniecībā, piemēram, koka māju celtniecībā, vai arī tos var pārstrādāt zāģmateriālos mēbeļu izgatavošanai -. Šīs vielas ir sākumpunkts ražošanas ķēdē un ir būtiskas, lai izveidotu plašu galaproduktu klāstu -.
Izejvielu veidi
Metāla rūdas: Tie ir minerāli, no kuriem var iegūt metālus. Piemēram, boksīts ir galvenā alumīnija ražošanas izejviela. Boksīts ir bagāts ar alumīnija oksīdu, un, veicot virkni attīrīšanas procesu, tiek iegūts alumīnijs. Pēc tam alumīniju izmanto dažādās nozarēs, sākot no aviācijas un kosmosa nozares, lai ražotu lidmašīnu detaļas tā vieglo un augsto - izturības īpašību dēļ, līdz iepakošanas nozarei kārbu ražošanai. Vēl viens piemērs ir vara rūda, piemēram, halkopirīts.Varštiek plaši izmantots elektroinstalācijā, jo tai ir lieliska elektrovadītspēja.
Lauksaimniecības produkti, piemēram, kvieši, kokvilna un cukurniedres, ir svarīgas izejvielas. Kvieši ir galvenā pārtikas kultūra, taču tā ir arī izejviela pārtikas - pārstrādes rūpniecībā. To var samalt miltos, no kuriem gatavo maizi, makaronus un citus konditorejas izstrādājumus. Kokvilna ir tekstilrūpniecības izejviela. Šķiedras tiek savērptas dzijā un pēc tam ieaustas audumā, ko izmanto apģērbu, palagu un citu tekstilizstrādājumu izgatavošanai. Cukurniedres izmanto cukura ražošanā. Pēc ekstrakcijas un attīrīšanas procesiem cukurs tiek izmantots pārtikas un dzērienu rūpniecībā, sākot no bezalkoholisko dzērienu saldināšanas līdz konditorejas izstrādājumu izgatavošanai.
Minerāldegvielas, piemēram, ogles, dabasgāze un jēlnafta, ir būtiskas izejvielas, jo īpaši enerģētikas un ķīmiskajā rūpniecībā. Ogles gadsimtiem ilgi ir izmantotas kā enerģijas avots elektroenerģijas ražošanai un tērauda - ražošanas procesā, ražojot koksu. Dabasgāzi izmanto ne tikai apkurei un elektroenerģijas ražošanai, bet arī kā izejvielu dažos ķīmiskos procesos. Jēlnafta, iespējams, ir visdaudzpusīgākā no šīm izejvielām. Tas ir sākumpunkts, lai ražotu plašu produktu klāstu, tostarp benzīnu, dīzeļdegvielu un reaktīvo dzinēju degvielu transportam, kā arī galvenā ķīmiskā izejviela plastmasas, sintētisko šķiedru un dažādu naftas ķīmijas produktu ražošanā.
Ķimikālijas
Vispārīga definīcija
Ķīmiskās vielas ir vielas, kas tiek ražotas ķīmiskās reakcijās vai piedalās ķīmiskās reakcijās. Tiem ir īpašs ķīmiskais sastāvs un atšķirīgas ķīmiskās īpašības. Šīs īpašības nosaka to uzvedību dažādos ķīmiskos procesos un to pielietojumu. Piemēram, ūdens ($$H_2$$) ir vienkāršs ķīmisks savienojums. Tam ir fiksēts ķīmiskais sastāvs no diviem ūdeņraža atomiem un viena skābekļa atoma. Tā ķīmiskās īpašības, piemēram, spēja izšķīdināt daudzas vielas (padarot to par universālu šķīdinātāju), tā augstā siltumietilpība (kas palīdz regulēt Zemes klimatu un ir svarīga rūpnieciskajos dzesēšanas procesos) un tās loma dažādās ķīmiskās reakcijās padara to par būtisku neskaitāmos lietojumos, sākot no bioloģiskiem procesiem dzīvos organismos līdz rūpnieciskai ražošanai. Ķīmiskās vielas var būt gan dabiskas, gan sintētiskas. Dabiskās ķīmiskās vielas ietver tādas vielas kā gaisā esošais skābeklis, kas ir būtisks elpošanai, un minerālvielas, kas atrodamas zemē. No otras puses, sintētiskās ķīmiskās vielas rada cilvēkiķīmiskisintēze, piemēram, daudzas farmaceitiskās zāles, plastmasa un sintētiskie mēslošanas līdzekļi.
Ķīmisko vielu veidi
Organiskās ķīmiskās vielas ir savienojumi, kas satur oglekļa atomus. Metanols ($$CH_3O$$) ir vienkārša organiska ķīmiska viela. To izmanto kā šķīdinātāju daudzos ķīmiskos procesos, kā izejvielu formaldehīda ražošanai (ko tālāk izmanto plastmasas, sveķu un līmju ražošanā) un dažos gadījumos kā alternatīvu degvielu. Vēl viens piemērs ir etilēns ($$C_2H_$$), kas ir viens no svarīgākajiem naftas ķīmijas rūpniecības pamatelementiem. To izmanto, lai ražotu polietilēnu, vienu no pasaulē izplatītākajām plastmasām, ko izmanto iepakojumā, rotaļlietās un neskaitāmos citos plaša patēriņa produktos.
Neorganiskās ķīmiskās vielas nesatur oglekļa - ūdeņraža saites (ar dažiem izņēmumiem, piemēram, karbonātus un cianīdus, kas joprojām tiek uzskatīti par neorganiskiem). Sērskābe ($$H_2SO_$$) ir ļoti svarīga neorganiska ķīmiska viela. To lielos daudzumos izmanto mēslošanas līdzekļu rūpniecībā, lai ražotu mēslojumu uz fosfātu - bāzes. To izmanto arī metāla apstrādē, piemēram, kodināšanas procesos, lai noņemtu rūsu un nogulsnes no metāla virsmām. Nātrija hlorīds ($$NaC$$), parastā galda sāls, ir vēl viena neorganiska ķīmiska viela. Papildus izmantošanai pārtikā to izmanto ķīmiskajā rūpniecībā hlora un nātrija hidroksīda ražošanai, izmantojot elektrolīzi.
Smalkās ķīmiskās vielas ir augstas - vērtības, specializētas ķimikālijas tiek ražotas salīdzinoši nelielos daudzumos. Piemērs ir farmaceitiskie starpprodukti. Tās ir ķīmiskas vielas, ko izmanto farmaceitisko zāļu sintēzē, bet pašas nav galīgais zāļu produkts. Piemēram, konkrētu starpproduktu var izmantot, lai izveidotu aktīvo vielu jaunās zāles pret vēzi -. Garšvielas ir arī smalkas ķīmiskas vielas. Tādus savienojumus kā vanilīns, kas piešķir vaniļai tai raksturīgo garšu, ražo un izmanto pārtikas un dzērienu rūpniecībā, lai pievienotu aromātu tādiem produktiem kā saldējums, maizes izstrādājumi un dzērieni.
Ķīmiskās izejvielas
Ķīmiskās izejvielas ir ķīmisko vielu ražošanā izmantotās pamatvielas. Tiem ir izšķiroša nozīme izejvielu jēdziena savienošanā ar ķīmisko vielu jēdzienu. Būtībā tie ir izejmateriāli, no kuriem iegūst sarežģītākus ķīmiskos produktus. Piemēram, jēlnafta ir svarīga ķīmiskā izejviela. Veicot virkni rafinēšanas procesu, piemēram, destilējot, krekinga un riforminga, jēlnaftu var pārveidot par dažādiem ķīmiskiem produktiem. Benzīns, dīzeļdegviela un petroleja ir daži no jēlnaftas rafinēšanas rezultātā iegūtajiem degvielas produktiem. Turklāt daudzas naftas ķīmijas preces, piemēram, etilēns, propilēns un benzols, tiek iegūtas arī no jēlnaftas. Šīs naftas ķīmijas preces pēc tam tiek izmantotas kā celtniecības bloki plastmasas, sintētiskā kaučuka un sintētisko šķiedru ražošanā. Vēl viens piemērs ir sāls (nātrija hlorīds). Sāls ir ķīmiska izejviela, ko izmanto hlora un nātrija hidroksīda ražošanā, izmantojot sālījuma elektrolīzi (sāls šķīdums ūdenī). Hloru izmanto PVC (polivinilhlorīda) plastmasas ražošanā, kā arī ūdens attīrīšanā, lai dezinficētu ūdens krājumus. Nātrija hidroksīdam ir daudz pielietojumu, tostarp ziepju, mazgāšanas līdzekļu ražošanā un papīra - ražošanas nozarē. Ķīmiskās izejvielas ir ķīmiskās rūpniecības pamats, kas ļauj radīt plašu ķīmisko produktu klāstu, ko lietojam ikdienā, sākot no materiāliem mūsu mājās un produktiem, ko patērējam līdztehnoloģijaskas virza mūsdienu sabiedrību.
Ražošana un apstrāde
Izejvielu ražošana
Izejvielu ražošana bieži sākas ar ieguvi no dabīgiem avotiem. Metālu rūdām process parasti sākas ar ieguvi. Piemēram, dzelzsrūdas ieguves gadījumā tiek veiktas lielas - mēroga atklātās - bedres vai pazemes raktuves. Atklātās - bedrīšu raktuvēs sprāgstvielas tiek izmantotas, lai sadalītu iežu, kurā atrodas rūda, un pēc tam tiek izmantotas lielas zemes - pārvietošanas iekārtas, piemēram, ekskavatori un pašizgāzēji, lai noņemtu virskārtu un iegūtu rūdu. Kad dzelzsrūda ir iegūta, tā tiek iepriekš apstrādāta, kas parasti ietver sasmalcināšanu un sijāšanu. Lielā - izmēra rūda tiek sasmalcināta mazākos gabalos, izmantojot drupinātājus, un pēc tam sijāta, lai atdalītu dažādas - izmēra daļiņas. Šī sākotnējā apstrāde padara rūdu piemērotāku turpmākai apstrādei kausēšanas stadijā, lai iegūtu dzelzi.
Lauksaimniecības produktiem kā izejvielām ir atšķirīgs ražošanas process. Kā piemēru ņemiet kviešus. Pirmkārt, zemnieki sagatavo augsni, arot, ecējot un pievienojot mēslojumu, lai radītu piemērotu vidi sēklu dīgšanai. Pēc tam tiek iesētas kviešu sēklas, un augšanas periodā ražu apūdeņo un aizsargā no kaitēkļiem un slimībām. Kad kvieši sasniedz gatavību, tos novāc, izmantojot ražas novākšanas kombainus. Pēc ražas novākšanas kviešus bieži žāvē, lai samazinātu to mitruma saturu līdz uzglabāšanai un turpmākai pārstrādei piemērotam līmenim. Šis žāvēšanas process palīdz novērst bojāšanos uzglabāšanas laikā un ir svarīgs sagatavošanās posms, pirms kvieši tiek samalti miltos.
Dabas resursiem, piemēram, kokmateriāliem, ražošanas process sākas ar koku atlasi mežā. Mežizstrādātāji rūpīgi izvēlas kokus, kas atbilst noteiktiem kritērijiem, piemēram, sugai, izmēram un kvalitātei. Pēc tam atlasītie koki tiek nocirsti, zari un lapas tiek noņemtas. Baļķi tiek izvesti no meža, parasti ar kravas automašīnām vai atsevišķos gadījumos ar pludināšanu pa upi vietās ar piemērotiem ūdensceļiem. Nonākot kokzāģētavā, baļķus nomizo un pēc tam sagriež dažāda izmēra zāģmateriālos atbilstoši tirgus prasībām.
Ķīmisko vielu ražošana
Ķīmiskās reakcijas
Ķīmisko vielu ražošana ir ļoti atkarīga no ķīmiskajām reakcijām. Viens no visizplatītākajiem reakciju veidiem ir sintēze, kurā divas vai vairākas vielas apvienojas, veidojot jaunu savienojumu. Piemēram, ražojot amonjaku ($$NH_$$), slāpekļa gāze ($$N_$$) un ūdeņraža gāze ($$H_$$) reaģē zem augsta spiediena un katalizatora klātbūtnē atbilstoši reakcijai: $$N_2 + 3H_2 \\rightleftharpoons 2NH_$$. Šī reakcija ir ļoti svarīga, jo amonjaks tiek plaši izmantots mēslošanas līdzekļu ražošanā, kas ir būtiski mūsdienu lauksaimniecībai.
Svarīgas ir arī sadalīšanās reakcijas. Piemēram, ražojot skābekli dažos rūpnieciskos procesos, ūdeņraža peroksīds ($$H_2O_$$) sadalās ūdenī ($$H_2$$) un skābeklī ($$O_$$) atbilstoši reakcijai: $$2H_2O_2 \\rightarrow 2H_2O+O_$$. Šo sadalīšanās reakciju var katalizēt, lai palielinātu skābekļa ražošanas ātrumu.
Cits veids ir pārvietošanas reakcijas. Iegūstot varu no tā rūdas, var rasties pārvietošanas reakcija. Ja vara - saturoša rūda reaģē ar dzelzi, dzelzs var izspiest savienojumā varu. Piemēram, ja vara sulfāts ($$CuSO_$$) reaģē ar dzelzi ($$F$$), reakcija ir $$Fe + CuSO_4 \\rightarrow FeSO_4+C$$. Šo reakciju izmanto, lai iegūtu varu tīrākā veidā.
Ņemsim sērskābes ražošanu kā - dziļāku piemēru. Sērskābe tiek ražota vairāku - posmu procesā. Pirmkārt, ja sēru izmanto kā izejmateriālu, tas tiek sadedzināts skābekļa klātbūtnē, veidojot sēra dioksīdu ($$SO_$$): $$S + O_2 \\rightarrow SO_$$. Pēc tam sēra dioksīds tiek tālāk oksidēts par sēra trioksīdu ($$SO_$$) katalizatora, piemēram, vanādija pentoksīda ($$V_2O_$$) klātbūtnē: $$2SO_2+O_2 \\xrightarrow[]{V_2O_5} 2SO_$$. Visbeidzot, sēra trioksīds tiek absorbēts koncentrētā sērskābē un pēc tam atšķaidīts ar ūdeni, lai iegūtu vēlamo sērskābes koncentrāciju. Absorbcijas posma reakcija ir $$SO_3 + H_2SO_4 \\rightarrow H_2S_2O_$$ (oleums) un pēc tam $$H_2S_2O_7 + H_2O \\rightarrow 2H_2SO_$$.
Ražošanas procesi
Ķīmisko vielu ražošanā tiek iesaistīti vairāki plaši izplatīti procesi. Destilācija ir plaši izmantots process. Piemēram, jēlnaftas rafinēšanā destilāciju izmanto, lai atdalītu dažādas sastāvdaļas, pamatojoties uz to viršanas temperatūru. Jēlnafta tiek karsēta destilācijas tornī, un, temperatūrai paaugstinoties, dažādos torņa līmeņos iztvaiko dažādi ogļūdeņraži. Vieglāki ogļūdeņraži, piemēram, benzīns, iztvaiko zemākā temperatūrā un tiek savākti torņa augšējā daļā, savukārt smagāki komponenti, piemēram, dīzeļdegviela un smēreļļas, iztvaiko augstākā temperatūrā un tiek savākti zemākā līmenī.
Kristalizācija ir vēl viens svarīgs process. Inražošanujūras ūdens sāls, piemēram, jūras ūdens vispirms tiek iztvaicēts, lai palielinātu sāls koncentrāciju. Ūdenim iztvaikojot, sāls sasniedz piesātinājuma punktu un sāk kristalizēties. Pēc tam sāls kristālus var atdalīt no atlikušā sālījuma, filtrējot vai centrifugējot. Šo procesu izmanto, lai iegūtu tīru sāli no sarežģītā jūras ūdens maisījuma.
Filtrēšanu izmanto, lai atdalītu cietās vielas no šķidrumiem vai gāzēm. Farmaceitisko preparātu ražošanā, piemēram, pēc ķīmiskas reakcijas produkts var būt maisījumā ar nereaģējušām izejvielām, katalizatoriem un citiem piemaisījumiem. Filtrēšanu var izmantot, lai noņemtu cietos piemaisījumus, piemēram, filtrējot katalizatora daļiņas no reakcijas maisījuma. Atkarībā no maisījuma veida un nepieciešamā atdalīšanas līmeņa tiek izmantoti dažāda veida filtri, piemēram, papīra filtri, membrānfiltri vai saķepināta metāla filtri.
Ekstrakcija ir process, ko izmanto, lai atdalītu vēlamo komponentu no maisījuma, izmantojot piemērotu šķīdinātāju. Dabisku produktu, piemēram, ēterisko eļļu, iegūšanai no augiem izmanto šķīdinātāju, piemēram, heksānu vai etanolu. Augu materiālu iemērc šķīdinātājā, un ēteriskās eļļas izšķīst šķīdinātājā. Pēc tam šķīdinātāja - ēterisko eļļu maisījumu atdala no augu atliekām, un pēc tam šķīdinātāju atdala, parasti destilējot, lai iegūtu tīru ēterisko eļļu.
Ķīmisko izejvielu loma ražošanā
Ķīmiskās izejvielas ir ķīmiskās ražošanas pamatā. Tās ir izejvielas, no kurām tiek veidots plašs ķīmisko produktu klāsts. Piemēram, etilēns ir svarīga ķīmiskā izejviela. Tas kalpo par pamatu polietilēna ražošanai, kas ir viena no visplašāk izmantotajām plastmasām. Polimerizācijas reakcijas rezultātā etilēna monomēri ($$CH_2=CH_$$) tiek savienoti kopā, veidojot polietilēna garas - ķēdes polimērus ($$(-CH_2 - CH_2 -)_$$). Polietilēns tiek izmantots neskaitāmos lietojumos, sākot no iepakojuma materiāliem, piemēram, plastmasas maisiņiem un pudelēm, līdz celtniecības materiāliem, piemēram, caurulēm.
Vēl viens piemērs ir benzols, ko izmanto kā ķīmisku izejvielu daudzu svarīgu ķīmisko vielu ražošanā. Tā ir galvenā sastāvdaļa neilona, sintētiskās šķiedras, sintēzē. Benzols tiek pakļauts virknei ķīmisku reakciju, ieskaitot nitrēšanu, reducēšanu un polimerizāciju, lai galu galā iegūtu neilonu. Neilons tiek izmantots tekstilrūpniecībā apģērbu izgatavošanai, kā arī dažādu industriālu izstrādājumu, piemēram, virvju un riepu, ražošanā, pateicoties tā augstajai izturībai un izturībai.
Mēslošanas līdzekļu ražošanā amonjaks, ko iegūst no slāpekļa un ūdeņraža (ķīmiskās izejvielas), ir būtiska ķīmiskā izejviela. Amonjaku var tālāk reaģēt ar citām vielām, lai iegūtu dažāda veida mēslošanas līdzekļus. Piemēram, tas var reaģēt ar slāpekļskābi, veidojot amonija nitrātu ($$NH_4NO_$$), kas ir plaši izmantots mēslojums uz slāpekļa - bāzes. Šie mēslošanas līdzekļi ir būtiski, lai nodrošinātu augus ar augšanai nepieciešamajām barības vielām un palielinātu lauksaimniecības produktivitāti. Tādējādi ķīmiskajām izejvielām ir neaizstājama loma dažādu ķīmisko produktu ražošanā, kas ir būtiski mūsdienu dzīvei, sākot no materiāliem, kurus mēs izmantojam ikdienā, līdz produktiem, kas virza dažādas nozares.
Lietojumprogrammas
Izejvielu pielietojumi
Izejvielas tiek plaši izmantotas dažādās nozarēs, veidojot daudzu produktu un procesu pamatu. Būvniecības nozarē koksne un akmens ir galvenās izejvielas. Koksne, piemēram, priede un ozols, tiek izmantota māju celtniecībā. To izmanto ierāmēšanai, veidojot konstrukcijas karkasu, kas atbalsta ēku. Koka dabiskā izturība un apstrādājamība padara to piemērotu tādiem uzdevumiem kā sienu, grīdu un jumtu celtniecība. No otras puses, akmens tiek izmantots dažādiem mērķiem. Granītu un marmoru bieži izmanto darba virsmām un dekoratīviem elementiem ēkās to izturības un estētiskās pievilcības dēļ. Kaļķakmens tiek izmantots cementa ražošanā, kas ir galvenā betona sastāvdaļa, kas ir pasaulē visplašāk izmantotais būvmateriāls.
Enerģētikas nozarē ogles un dabasgāze ir būtiskas izejvielas. Ogles ir izmantotas gadsimtiem ilgi, lai ražotu elektroenerģiju un nodrošinātu siltumu. Termoelektrostacijās ogles sadedzina, lai iegūtu tvaiku, kas darbina turbīnas, kas savienotas ar ģeneratoriem, ražojot elektrību. Lai gan dažās attīstītajās valstīs tā izmantošana ir samazinājusies vides apsvērumu dēļ, tai joprojām ir nozīmīga loma daudzu jaunattīstības valstu enerģijas sadalījumā. Dabasgāzi izmanto arī māju un uzņēmumu apkurei. Salīdzinot ar oglēm un naftu, tas ir tīrāks -, kur deg fosilais kurināmais. Turklāt dabasgāze tiek izmantota kā izejviela dažos ķīmiskos procesos, piemēram, mēslošanas līdzekļu un dažu naftas ķīmijas produktu ražošanā.
Tekstilrūpniecība lielā mērā ir atkarīga no izejvielām, piemēram, kokvilnas. Kokvilna ir dabiska šķiedra, kas tiek savērpta dzijā un pēc tam austa vai adīta audumā. Kokvilnas audums tiek plaši izmantots apģērbu ražošanā, pateicoties tā elpojamībai, maigumam un komfortam. To izmanto, lai izgatavotu T - kreklus, džinsus, apakšveļu un daudzus citus apģērba veidus. Kokvilnu izmanto arī mājas tekstilizstrādājumu ražošanā, piemēram, palagu, dvieļu un aizkaru ražošanā.
Ķīmisko vielu pielietojumi
Rūpniecībā
Ķimikālijām ir būtiska loma daudzās nozarēs. Pašā ķīmiskajā rūpniecībā katalizatori ir būtiskas ķīmiskas vielas. Piemēram, Hābera - Bosch procesā amonjaka ražošanai tiek izmantoti katalizatori uz dzelzs - bāzes. Šie katalizatori samazina aktivācijas enerģiju, kas nepieciešama reakcijai starp slāpekli un ūdeņradi, veidojot amonjaku, padarot procesu efektīvāku un izmaksu ziņā efektīvāku. Savukārt amonjaks tiek izmantots mēslošanas līdzekļu ražošanā, kas ir ļoti svarīgi mūsdienu lauksaimniecībai, lai palielinātu ražu.
Farmācijas rūpniecībā ķimikālijas izmanto zāļu komponentu sintezēšanai. Daudzas zāles ir sarežģīti ķīmiski savienojumi, kas rodas vairāku ķīmisku reakciju rezultātā. Piemēram, aspirīna sintēze ietver salicilskābes reakciju ar etiķskābes anhidrīdu katalizatora klātbūtnē. Iegūtā acetilsalicilskābe ir aspirīna aktīvā sastāvdaļa, ko plaši izmanto kā pretsāpju, drudža mazināšanas un pretiekaisuma līdzekli -.
Elektronikas rūpniecībā ķimikālijas tiek izmantotas dažādos procesos. Piemēram, pusvadītāju ražošanā tiek izmantotas tādas ķīmiskas vielas kā silīcija dioksīds. Silīcija dioksīds tiek izmantots kā izolators integrālajās shēmās. Tas palīdz izolēt dažādus komponentus uz pusvadītāju mikroshēmas, novēršot nevēlamu elektrisko strāvu plūsmu starp tām un nodrošinot pareizu elektroniskās ierīces darbību. Ķīmiskās vielas tiek izmantotas arī kodināšanas procesos, kas rada sarežģītus rakstus uz pusvadītāju plāksnēm.
Automobiļu rūpniecībā ķimikālijas izmanto dažādu komponentu ražošanā. Plastmasa, kas izgatavota no ķīmiskiem polimēriem, tiek izmantota automašīnu interjerā un ārpusē. Piemēram, polipropilēnu izmanto bamperu, paneļu un salona apdares izgatavošanai. Šīs plastmasas ir vieglas, izturīgas, un tās var veidot dažādās formās, samazinot transportlīdzekļa svaru un uzlabojot degvielas efektivitāti. Ķimikālijas tiek izmantotas arī smērvielu ražošanā, kas ir būtiskas dzinēja un citu automašīnas kustīgo daļu vienmērīgai darbībai.
Ikdienas dzīvē
Ķīmiskās vielas ir neatņemama mūsu ikdienas sastāvdaļa, bieži vien produktos, kurus lietojam, pat neapzinoties to ķīmisko būtību. Tīrīšanas līdzekļos mazgāšanas līdzekļi ir lielisks piemērs. Mazgāšanas līdzekļi satur virsmaktīvās vielas, kas ir ķīmiskas vielas, kas samazina ūdens virsmas spraigumu, ļaujot tam efektīvāk iekļūt un noņemt netīrumus un taukus. Tie satur arī citas ķīmiskas vielas, piemēram, veidotājus, kas palīdz mīkstināt ūdeni un uzlabo mazgāšanas līdzekļa tīrīšanas jaudu. Balinātāji, cita veida tīrīšanas līdzeklis, satur ķīmiskas vielas, piemēram, nātrija hipohlorītu vai ūdeņraža peroksīdu, kas ir spēcīgi oksidētāji, kas var noņemt traipus un iznīcināt baktērijas.
Pārtikas piedevas ir ķīmiskas vielas, ko pievieno pārtikai, lai uzlabotu tās garšu, izskatu un glabāšanas laiku -. Konservantus, piemēram, nātrija benzoātu un kālija sorbātu, izmanto, lai novērstu mikroorganismu augšanu pārtikā, pagarinot tā glabāšanas laiku -. Garšas pastiprinātāji, piemēram, mononātrija glutamāts (MSG), tiek pievienoti ēdienam, lai uzlabotu tā garšu. MSG mijiedarbojas ar garšas receptoriem uz mēles, pastiprinot pikanto garšu, kas pazīstama kā umami.
Kosmētika satur arī plašu ķīmisko vielu klāstu. Smaržas un odekoloni satur aromātiskas ķīmiskas vielas, kas ir atbildīgas par to patīkamajām smaržām. Šīs aromātiskās ķīmiskās vielas var būt dabiskas, piemēram, ēteriskās eļļas, kas iegūtas no augiem, vai sintētiskas, kas iegūtas ķīmiskās sintēzes ceļā. Pigmenti tiek izmantoti kosmētikā, piemēram, lūpu krāsās, acu ēnās un tonālos krēmos, lai pievienotu krāsu. Piemēram, titāna dioksīds ir izplatīts pigments, ko izmanto daudzos kosmētikas līdzekļos. Tas nodrošina baltu krāsu, kā arī UV - bloķējošas īpašības, kas var būt noderīgas sauļošanās līdzekļos un dažos ādas - kopšanas līdzekļos.
Ķīmisko izejvielu nozīme lietojumos
Ķīmiskās izejvielas ir saikne starp pamatvielām un daudzveidīgo ķīmisko vielu klāstu, ko izmanto dažādos lietojumos. Kā piemēru ņemiet metanolu. Metanols ir vienkārša ķīmiska izejviela ar ķīmisko formulu $$CH_3O$$. Enerģētikas nozarē metanolu var izmantot kā alternatīvu degvielu. To var sajaukt ar benzīnu vai izmantot tieši dažos dzinējos, piedāvājot tīrāku - degšanas iespēju salīdzinājumā ar tradicionālajiem fosilajiem kurināmajiem.
Ķīmiskajā rūpniecībā metanols kalpo kā būtiska izejviela citu ķīmisko vielu ražošanā. Oksidācijas reakcijā to var pārvērst formaldehīdā. Pēc tam formaldehīdu izmanto plastmasas, sveķu un līmju ražošanā. Piemēram, urīnvielas - formaldehīda sveķus plaši izmanto skaidu plātņu un saplākšņa ražošanā. Šie koka - kompozītmateriāli tiek izmantoti būvniecības un mēbeļu rūpniecībā.
Metanolu var izmantot arī etiķskābes ražošanā, izmantojot karbonilēšanas reakciju. Etiķskābi izmanto etiķa ražošanā, taču tai ir arī rūpniecisks pielietojums. To izmanto celulozes acetāta ražošanā, ko izmanto cigarešu filtru, fotofilmu un dažu veidu tekstilizstrādājumu ražošanā.
Farmācijas rūpniecībā metanolu var izmantot kā šķīdinātāju dažu zāļu sintēzē. Tas var būt arī izejmateriāls farmaceitisko starpproduktu sintēzei, ko tālāk apstrādā, lai iegūtu galaproduktus. Tas parāda, kā vienu ķīmisko izejvielu, piemēram, metanolu, var pārveidot par dažādām ķīmiskām vielām, kas atbilst dažādu nozaru un mūsu ikdienas vajadzībām, izceļot ķīmisko izejvielu nozīmi kopējā ķīmiskajā un rūpnieciskajā ekosistēmā.
Atšķirību un savstarpējo saistību sintezēšana
Atšķirības
Rezumējot, izejvielām un ķīmiskajām vielām ir atšķirīgas īpašības. Izejvielas ir izejvielas ražošanas ķēdē, bieži vien salīdzinoši neapstrādātā vai minimāli - apstrādātā stāvoklī. Tie tiek iegūti tieši no dabas, piemēram, metālu rūdām, lauksaimniecības produktiem un dabas resursiem, piemēram, kokmateriāliem. To galvenais uzdevums ir kalpot par pamatelementiem turpmākai apstrādei. Piemēram, dzelzsrūda ir izejviela, kas ir jākausē, lai iegūtu dzelzi, ko pēc tam var izmantot dažādos ražošanas procesos.
Savukārt ķīmiskās vielas ir vielas ar noteiktu ķīmisko sastāvu un īpašībām, kuras bieži rodas ķīmisku reakciju rezultātā. Tie var būt gan dabiski, gan sintētiski. Ķimikālijām ir izšķiroša nozīme ķīmisko procesu veicināšanā, un tās tiek izmantotas plašā lietojumu klāstā, sākot no rūpnieciskās ražošanas līdz ikdienas - dzīves produktiem. Piemēram, sērskābe ir ķīmiska viela, ko izmanto daudzos rūpnieciskos procesos, tostarp mēslošanas līdzekļu ražošanā un metālapstrādē.
Ražošanas un pārstrādes ziņā izejvielas galvenokārt iegūst no dabīgiem avotiem, un tām tiek veikta iepriekšēja apstrāde, piemēram, smalcināšana, sijāšana un žāvēšana. Tomēr ķīmiskās vielas tiek ražotas, izmantojot sarežģītas ķīmiskas reakcijas un ražošanas procesus, piemēram, destilāciju, kristalizāciju un polimerizāciju.
Starpsavienojums (tostarp ķīmiskās izejvielas)
Neskatoties uz atšķirībām, izejvielas un ķīmiskās vielas ir savstarpēji cieši saistītas, un ķīmiskās izejvielas ir galvenā saikne starp tām. Ķīmiskās izejvielas ir ķīmisko vielu ražošanas izejvielas. Daudzas izejvielas pēc noteiktas apstrādes var izmantot kā ķīmiskas izejvielas. Piemēram, jēlnafta ir izejviela, kas ir arī vitāli svarīga ķīmiskā izejviela. Rafinēšanas procesos to var pārveidot par dažādām ķīmiskām vielām, piemēram, benzīnu, dīzeļdegvielu un naftas ķīmijas preparātiem, piemēram, etilēnu un benzolu. Pēc tam šīs naftas ķīmijas preces tiek izmantotas plastmasas, sintētisko šķiedru un citu ķīmisko produktu ražošanai.
Sāls ir vēl viens piemērs. Kā izejvielu to var izmantot kā ķīmisku izejvielu hlora un nātrija hidroksīda ražošanā, izmantojot elektrolīzi. Hloru un nātrija hidroksīdu savukārt izmanto daudzos rūpnieciskos procesos un citu ķīmisko vielu ražošanā. Tas parāda, kā izejvielas ķīmisko izejvielu starpposmā tiek pārveidotas par daudzveidīgām ķīmiskām vielām, kas ir būtiskas mūsdienu dzīvei. Gan izejvielām, gan ķimikālijām ar ķīmiskajām izejvielām, kas darbojas kā tilts, ir neaizstājama loma rūpnieciskajā ražošanā un ekonomiskajā attīstībā, ļaujot radīt milzīgu produktu klāstu, uz ko paļaujamies savā ikdienas dzīvē un dažādās nozarēs.