Химическая термодинамика

Хими'ческая термодина'мика, см. Термодинамика химическая .

Химическая технология

Хими'ческая техноло'гия, наука о процессах, методах и средствах массовой химической переработки сырья и промежуточных продуктов.

  Х. т. возникла в конце 18 в. и почти до 30-х гг. 20 в. состояла из описания отдельных химических производств, их основного оборудования, материальных и энергетических балансов. По мере развития химической промышленности и возрастания числа химических производств возникла необходимость изучения и установления общих закономерностей построения оптимальных химико-технологических процессов, их промышленной реализации и рациональной эксплуатации.

  Основная задача Х. т. — сочетание в единой технологической системе разнообразных химически превращений с физико-химическими и механическими процессами: измельчением и сортировкой твёрдых материалов (см., например, Дробление ), образованием и разделением гетерогенных систем (см., например, Фильтрование , Центрифугирование , Отстаивание , Диспергирование ), массообменом (см. Ректификация , Абсорбция , Адсорбция , Кристаллизация , Экстракция ) и теплообменом , фазовыми превращениями (см. Фазовый переход ), сжатием газов, созданием высоких и низких температур, электрических, магнитных, ультразвуковых полей и т.д. К Х. т. относятся также транспортировка, складирование и хранение сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов, контроль и автоматизация производственных процессов, выбор конструкционных материалов для промышленной аппаратуры, а также типов и единичных мощностей аппаратов.

  Методы Х. т. используют не только в химической, но и во многих др. отраслях промышленности: нефтехимических, металлургических, строительных материалов, стекольной, текстильной, целлюлозно-бумажной, фармацевтической, пищевой и др.

  Теоретические основы Х. т. — учение о процессах и аппаратах и химическая кибернетика (в т. ч. математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов, автоматизированные системы управления).

  Для решения задач Х. т. используются достижения в развитии всех разделов химии (особенно физической химии), физики, механики, биологии, математики, технической кибернетики (в т. ч. автоматизированных систем управления), промышленной экономики и т.д.

  Х. т. классифицируется по различным принципам: 1) по сырью (например, технология переработки минерального, растительного или животного сырья; технология угля, нефти и т.п.); 2) по потребительскому, или товарному, признаку (например, технология удобрений, красителей, фармацевтических препаратов); 3) по группам периодической системы элементов (например, технология щелочных металлов, тяжёлых металлов и др.); 4) по типам химических реакций и процессов (технология хлорирования, сульфирования, электролиза и т.п.).

  Развитие Х. т. идёт по пути комплексного использования сырья и энергии в пределах данного производства или в кооперации с др. производствами, конструирования высокопроизводительной аппаратуры из химически стойких материалов, разработки непрерывных и замкнутых («безотходных») процессов, исключающих загрязнение воздушного и водного бассейнов вредными промышленными отходами, расширения диапазонов температур и давлений, использования каталитических реакций, применения процессов в псевдоожиженном слое, развития систем автоматизации, контрольно-измерительной техники и т.п.

  Лит.: Вольфкович С. И., Егоров А. П., Эпштейн Д. А., Общая химическая технология, т. 1, М. — Л., 1952; Общая химическая технология, под ред. С. И. Вольфковича. т. 2, М., 1959; Кафаров В. В., Методы кибернетики в химии и химической технологии 2 изд., М., 1971.

Химическая физика

Хими'ческая фи'зика, научная область, пограничная между химией и новыми разделами физики. Возникновение Х. ф. было подготовлено многими выдающимися открытиями в физике начала 20 в. (см. Атомная физика , Квантовая механика ). Как следствие быстрого прогресса физики появились новые возможности теоретического и экспериментального решения химических проблем, а это, в свою очередь, привело к расширению исследований с применением физически методов. Складывались современные представления о строении и электрических свойствах атомов и молекул, природе межмолекулярных сил и элементарного акта химического взаимодействия. После открытия нем. учёным М. Боденштейном неразветвлённых цепных реакций (1913) и установления В. Нернстом принципиального химического механизма таких реакций начался новый этап развития кинетики химической . Механизм химических реакций рассматривается как сложная совокупность элементарных химических процессов с участием молекул, атомов, свободных радикалов, ионов, возбуждённых частиц. Открыты и изучены ранее неизвестные типы химических реакций, например цепные разветвленные реакции (Н. Н. Семенов , С. Хиншелвуд ), и явления, свойственные этому типу реакций; создана теория процессов горения и взрывов, базирующаяся на химической кинетике (Семенов).

  Впервые термин «Х. ф.» в понимании, близком к современному, ввёл немецкий учёный А. Эйкен, опубликовав «Курс химической физики» (1930). До этого (1927) вышла книга В. Н. Кондратьева, Н. Н. Семенова и Ю. Б. Харитона «Электронная химия», название которой в известной мере раскрывает смысл термина «Х. ф.». В 1931 был организован институт химической физики АН СССР; с 1933 в США издаётся «Журнал химической физики» (Journal of Chemical Physics).

  Уже с 20—30-х гг. к Х. ф. стали относить работы по изучению строения электронной оболочки атома; квантово-механической природы химических сил; строения и свойств молекул, кристаллов и жидкостей; проблем химической кинетики — природы элементарных актов химического взаимодействия, свойств свободных радикалов, квантовомеханической теории реакционной способности соединений, фотохимических реакций и реакций в разрядах, теории горения и взрывов.

  Современный этап в развитии Х. ф. характеризуется широким применением многочисленных весьма эффективных физических методов, дающих большой объём информации о структуре атомов и молекул и механизмах химических реакций. Это спектрально-оптические методы, масс-спектрометрия, метод молекулярных пучков, рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, электромагнитные методы определения поляризуемости, магнитной восприимчивости, электронография и ионография, нейтронография и нейтроно-спектроскопические методы, электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс, ядерный квадрупольный резонанс, двойные резонансы, метод спинового эха, химическая поляризация электронов и ядер, гамма-резонансная спектроскопия, методы установления структурных и динамических свойств молекул с помощью мезонов и позитронов, методы определения импульсов электронов в молекулах, импульсные методы изучения быстрых процессов (импульсный радиолиз, импульсный, в том числе лазерный, фотолиз), ударно-волновые и др. методы.

  Растет значение квантовой химии , применение ЭВМ для расчёта электронного строения и свойств химических соединений и выполнения др. расчётов, необходимых для развития теории химических реакций.