ما معنى تنشيط التفاعلات الكيميائية

1 إجابة واحدة
مهندسة مدنية

التفاعلات الكيميائية هي العمليات التي يتم فيها كسر الروابط في المركبات المتفاعلة وينتج عنها مركبات جديدة تختلف عن بعضها بالخواص الفيزيائية والكيميائية، وفي سبيل تنشيط الجزيئات والذرات من أجل الانتقال المادي والتحول الكيميائي تحتاج التفاعلات الكيميائية إلى طاقة تنشيط، حيث يرمز إلى طاقة التنشيط Ea ويمكن تمثيل وحساب سرعة التفاعل والحركة الكيميائية من خلال معادلة أرهينيوس: k = Aexp (−Ea/RT) حيث:

  • K: ثابت يمثل معدل التفاعل.
  • A: معدل تصادم الجزيئات.
  • R: الثابت العام للغازات ويساوي 8,314 J·K-1·mol-1
  • T: درجة الحرارة وتقاس بالكالفن.

وبالتالي فإن تنشيط التفاعلات الكيميائية هي عملية يتم من خلالها تحفيز التفاعل من خلال مركب يسمى عامل التنشيط.

يتم استخدام المنشط الكيميائي للتفاعلات في حال إنتاج الكربون المستخدم في التنشيط من الفحم أو الخشب، حيث يتم طحن المواد الخام إلى جزيئات ناعمة وصغيرة جدًّا من أجل خلطها مع محلول عالي التركيز مثل كلوريد الزنك أو حمض الفوسفوريك أو حمض الكبريتيك ثم يتم تطبيق معالجة حرارية في جو خامل من أجل تجفيف هذا الخليط بحيث تكون درجة حرارة الوسط بين 400-700 درجة مئوية، بعد ذلك يتم إزالة العامل المنشط من خلال الماء والغسيل، وأخيرًا تتم عملية فصل المنتج عن املاط المركب والعمل على تجفيفه من أجل التطبيق.

تتم معالجة المركبات في عملية التنشيط الكيميائي من خلال عامل التنشيط الكيميائي، على سبيل المثال سنستخدم حمض الفوسفوريك كعامل تنشيط كيميائي حيث يتم تسخينه في فرن التنشيط بدرجة حرارة تترواح بين 450 و700 درجة مئوية، ثم يتم إزالة الحمض من الكربون من خلال غسيل الفحم بالماء، حيث تستقبل وحدة استعادة المواد الكيميائية المرشح من أجل إعادة التدوير، ومن ثم تبدأ عملية تجفيف الكربون كما في الشكل التالي:

يعمل المركب المنشط على منع تشكيل القطران وغيره من المركبات الثانوية من خلال التجفيف، وبفضل هذه العملية تحدث زيادة في وزن الكربون الذي يتم إنتاجه بنسبة أكبر من الزيادة التي تحدث عند التنشيط الحراري أو التنشيط الفيزيائي، كما يتم استخدام كلوريد الزنك لتحضير الكربون المنشط بعملية التنشيط الكيميائي، والجدير بالذكر أن كلوريد الزنك هو من أكثر المواد الكيميائية المستخدمة في التنشيط على الرغم من بعض المشاكل البيئية التي يسببها عند اتحاده مع بقايا الزنك، حيث ينتج كربون منشط ذو مسامية ممتازة وإنتاجية عالية، إلا أن العوامل الرئيسة التي تؤخر من جودة المسامية هي:

  • الكمية المضافة من كلوريد الزنك.
  • المعالجة الحرارية ودرجة حرارتها.

كما تحدث تغيرات في بلورة وبنية السليلوز من خلال استخدام أنهدريد الأملاح العضوية وغير العضوية بالإضافة إلى أنهدريد الأملاح الغازية وهذا ما يؤدي إلى التداخل المتجانس لليوريا.

التنشيط الكيميائي هو عملية التي يتم فيها تكوين نوع واحد مُحَفّز (C) من تفاعل ثنائي لنوعين مختلفين من المركبات (B وA):

A+B→C (E)

E: الطاقة الاهتزازية.

تعتبر عملية التنشيط الكيميائي أفضل من عملية التنشيط الفيزيائي لعدة أسباب وهي:

  1. إنتاج زائد في كمية الكربون النهائي.
  2. تعتبر عملية التنشيط الكيميائي عملية قصيرة وتنتهي بخطوة واحدة.
  3. تنتج درجات حرارة منخفضة لعملية التفاعل.
  4. مسامية متطورة وجيّدة.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما معنى تنشيط التفاعلات الكيميائية"؟