raaka-aineet ja kemikaalit
Raaka-aineiden määritelmä
Raaka-aineet ovat luonnollisessa tai puoliksi - prosessoidussa tilassa olevia aineita, joita käytetään muiden tavaroiden tuotannon lähtökohtana. Ne ovat teollisuuden ja valmistusprosessien perusrakennuspalikoita. Näitä materiaaleja voidaan hankkia useista luonnollisista lähteistä, kuten maasta, metsistä ja pelloilta. Esimerkiksi malmit ovat eräänlainen raaka-aine. Rautamalmia, joka koostuu pääasiassa rautaoksideista, louhitaan maasta. Se toimii ensisijaisena raaka-aineena raudan ja raudan valmistuksessateräs. Sulatus- ja jalostusprosessien aikana rautamalmi muunnetaan raudaksi ja jalostetaan sitten erilaisiksi terästuotteiksi, jotka ovat välttämättömiä rakentamisessa, autoteollisuudessa ja monilla muilla teollisuudenaloilla. Toinen esimerkki ovat maataloustuotteet. Vehnä on laajalti - käytetty raaka-aine. Se kerätään maatiloilta ja voidaan jalostaa jauhoiksi, joita sitten käytetään leipomoteollisuudessa leivän, kakkujen ja muiden leivonnaisten valmistukseen. Puuvilla on myös tärkeä maatalouden raaka-aine. Se kehrätään langaksi ja kudotaan sitten kankaaksi, joka on tekstiili- ja vaatetusteollisuuden perusta. Metsätuotteet, kuten tukki, ovat puu- ja paperiteollisuuden raaka-aineita. Tukit voidaan sahata sahatavaraksi rakentamista varten tai jalostaa massaksi paperintuotantoa varten.
Määritelmä Kemikaalit
Kemikaalit viittaavat aineisiin, jotka ovat joko puhtaita kemiallisia yhdisteitä tai seoksia, joilla on erilaiset kemialliset ominaisuudet. Ne voivat olla luonnossa esiintyviä tai synteettisesti valmistettuja. Kemikaalit kattavat laajan valikoiman aineita, mukaan lukien kemialliset lääkkeet, kemialliset valmisteet ja kemialliset tuotteet. Esimerkiksi hapot ja emäkset ovat yleisiä kemikaaleja. Rikkihappo ($$H_2SO_$$) on vahva happo, jolla on monenlaisia sovelluksia. Kemianteollisuudessa sitä käytetään prosesseissa, kuten lannoitteiden, pesuaineiden ja väriaineiden tuotannossa. Sitä käytetään myös öljyn jalostuksessa. Natriumhydroksidia (NaOH), vahvaa emästä, käytetään paperin, saippuoiden ja pesuaineiden valmistuksessa. Se osallistuu myös erilaisiin kemiallisiin reaktioihin laboratorioissa ja teollisissa ympäristöissä. Orgaaniset yhdisteet ovat toinen merkittävä kemikaaliluokka. Etanolia ($$C_2H_5O$$), joka on yleinen orgaaninen kemikaali, käytetään liuottimena monilla teollisuudenaloilla, kuten lääke- ja kosmetiikkateollisuudessa. Sitä käytetään myös biopolttoaineena. Erilaisista orgaanisista polymeereistä valmistettuja muoveja käytetään laajasti jokapäiväisessä elämässä pakkausmateriaaleista kulutustavaroihin. Nämä muovit valmistetaan kemiallisilla polymerointiprosesseilla käyttämällä monomeereja lähtöaineenamateriaaleja.
Niiden erottamisen merkitys
Raaka-aineiden ja kemikaalien erottelulla on suuri merkitys sekä teollisessa tuotannossa että jokapäiväisessä elämässä. Teollisessa tuotannossa tämä ero on ratkaiseva useista syistä. Ensinnäkin se vaikuttaa tuotantoprosesseihin. Raaka-aineet vaativat usein alkukäsittelyvaiheita, jotta ne muunnetaan edelleen hyödynnettäväksi. Esimerkiksi raakaöljyä, raaka-ainetta, on jalostettava monimutkaisilla tislaus- ja krakkausprosesseilla öljynjalostamoissa, jotta voidaan tuottaa erilaisia kemiallisia tuotteita, kuten bensiiniä, dieseliä ja kemiallisia raaka-aineita. Sitä vastoin joitain kemikaaleja voidaan käyttää suoraan kemiallisissa reaktioissa ilman laajaa esikäsittelyä -. Toiseksi tämä erilaisuus vaikuttaa kustannusten hallintaan. Raaka-aineiden hinta liittyy usein tekijöihin, kuten louhinta-, kaivos- tai viljelykustannuksiin. Esimerkiksi raaka-aineen kuparimalmin hintaan vaikuttavat kaivostoiminnan vaikeus ja kaivosten sijainti. Toisaalta kemikaaleilla on kustannuksia, jotka liittyvät niiden synteesiin, puhdistukseen ja formulointiin. Näiden kustannuserojen ymmärtäminen auttaa yrityksiä optimoimaan tuotantokustannukset. Kolmanneksi tuotteiden laatu on kiinteästi sidoksissa raaka-aineiden ja kemikaalien luonteeseen. Raaka-aineiden laatu määrää lopputuotteiden perusominaisuudet. Korkealaatuinen - rautamalmi johtaa korkealaatuiseen - teräkseen. Kemikaalien puhtaus ja koostumus ovat ratkaisevan tärkeitä niitä käyttävien tuotteiden laadun ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Arkielämässä raaka-aineiden ja kemikaalien erottaminen toisistaan on myös tärkeää turvallisuuden ja oikean käytön kannalta. Esimerkiksi puhdistusaineita käsiteltäessä ymmärtäminen, ovatko vaikuttavat aineet raaka-aineista - johdettuja aineita tai kemikaaleja, auttaa kuluttajia käyttämään niitä oikein. Jotkut puhdistusaineet sisältävät vahvoja kemikaaleja, kuten valkaisuainetta (natriumhypokloriittia), ja väärä käyttö voi aiheuttaa terveyshaittoja, kuten ihoärsytystä tai hengitysvaikeuksia. Ruoanvalmistuksessa raaka-aineiden, kuten tuoreiden vihannesten ja kemiallisten lisäaineiden (kuten säilöntäaineiden ja arominvahventeiden) välinen ero on olennaista elintarviketurvallisuuden ylläpitämisen ja terveellisten ruokavaliovalintojen kannalta.
Määritelmät
Raaka-aineet
Yleinen määritelmä
Raaka-aineet ovat aineita, jotka ovat joko käsittelemättömiä tai vain esikäsiteltyjä ja joita hyödynnetään muiden tavaroiden valmistuksessa. Ne toimivat perustavanlaatuisina rakennuspalikoina erilaisissa valmistus- ja teollisuusprosesseissa. Esimerkiksi malmit ovat raaka-aineita, joita louhitaan maasta. Esimerkiksi rautamalmi on tärkeä raaka-aine teräksen - valmistusteollisuudessa. Se on louhittaessa luonnollisessa tilassaan ja vaatii lisäkäsittelyä raudan erottamiseksi ja sen muuntamiseksi käyttökelpoisiksi terästuotteiksi. Toinen esimerkki on puu, joka saadaan suoraan metsistä. Tukkeja voidaan käyttää perusmuodossaan rakennustarkoituksiin, kuten puutalojen rakentamiseen, tai niistä voidaan jalostaa puutavaraa huonekalujen valmistukseen -. Nämä aineet ovat tuotantoketjun lähtökohta, ja ne ovat välttämättömiä laajan valikoiman lopputuotteita -.
Raaka-aineiden tyypit
Metallimalmit: Nämä ovat mineraaleja, joista voidaan erottaa metalleja. Esimerkiksi bauksiitti on alumiinituotannon pääraaka-aine. Bauksiitti sisältää runsaasti alumiinioksidia, ja useiden jalostusprosessien avulla saadaan alumiinia. Alumiinia käytetään sitten useilla teollisuudenaloilla ilmailuteollisuudesta lentokoneiden osien valmistukseen sen keveyden ja korkean lujuusominaisuuksien vuoksi pakkausteollisuudessa tölkkien valmistukseen. Toinen esimerkki on kuparimalmi, kuten kalkopyriitti.KupariSitä käytetään laajalti sähköjohdoissa erinomaisen sähkönjohtavuutensa vuoksi.
Maataloustuotteet, kuten vehnä, puuvilla ja sokeriruoko, ovat tärkeitä raaka-aineita. Vehnä on peruselintarvikekasvi, mutta se on myös raaka-aine elintarviketeollisuudessa -. Se voidaan jauhaa jauhoiksi, joista valmistetaan leipää, pastaa ja muita leivonnaisia. Puuvilla on tekstiiliteollisuuden raaka-aine. Kuidut kehrätään langaksi ja kudotaan sitten kankaaksi, josta valmistetaan vaatteita, lakanoita ja muita tekstiilituotteita. Sokeriruokoa käytetään sokerin valmistuksessa. Uutto- ja puhdistusprosessien jälkeen sokeria käytetään elintarvike- ja juomateollisuudessa virvoitusjuomien makeuttamisesta makeisten valmistukseen.
Mineraalipolttoaineet, kuten kivihiili, maakaasu ja raakaöljy, ovat tärkeitä raaka-aineita erityisesti energia- ja kemianteollisuudessa. Kivihiiltä on käytetty vuosisatojen ajan energianlähteenä sähköntuotannossa ja teräksen - valmistusprosessissa koksin tuotannon kautta. Maakaasua ei käytetä vain lämmitykseen ja sähköntuotantoon, vaan myös raaka-aineena joissakin kemiallisissa prosesseissa. Raakaöljy on ehkä monipuolisin näistä raaka-aineista. Se on lähtökohta laajan tuotevalikoiman, mukaan lukien bensiinin, dieselin ja lentopolttoaineen kuljetukseen, tuotannossa, ja se on myös keskeinen kemiallinen raaka-aine muovien, synteettisten kuitujen ja erilaisten petrokemian tuotteiden tuotannossa.
Kemikaalit
Yleinen määritelmä
Kemikaalit ovat aineita, jotka joko syntyvät kemiallisissa reaktioissa tai osallistuvat kemiallisiin reaktioihin. Niillä on erityinen kemiallinen koostumus ja erilaiset kemialliset ominaisuudet. Nämä ominaisuudet määräävät niiden käyttäytymisen erilaisissa kemiallisissa prosesseissa ja niiden sovelluksissa. Esimerkiksi vesi ($$H_2$$) on yksinkertainen kemiallinen yhdiste. Siinä on kiinteä kemiallinen koostumus kahdesta vetyatomista ja yhdestä happiatomista. Sen kemialliset ominaisuudet, kuten kyky liuottaa monia aineita (joka tekee siitä yleisen liuottimen), korkea lämpökapasiteetti (joka auttaa säätelemään maapallon ilmastoa ja on tärkeä teollisissa jäähdytysprosesseissa) ja sen rooli erilaisissa kemiallisissa reaktioissa tekevät siitä välttämättömän lukemattomissa sovelluksissa elävien organismien biologisista prosesseista teolliseen valmistukseen. Kemikaalit voivat olla joko luonnollisia tai synteettisiä. Luonnonkemikaaleja ovat aineet, kuten ilman happi, joka on välttämätöntä hengittämiselle, ja maaperässä olevat mineraalit. Synteettiset kemikaalit sen sijaan ovat ihmisten luomiakemiallinensynteesi, kuten monet farmaseuttiset lääkkeet, muovit ja synteettiset lannoitteet.
Kemikaalityypit
Orgaaniset kemikaalit ovat yhdisteitä, jotka sisältävät hiiliatomeja. Metanoli ($$CH_3O$$) on yksinkertainen orgaaninen kemikaali. Sitä käytetään liuottimena monissa kemiallisissa prosesseissa, raaka-aineena formaldehydin valmistukseen (jota käytetään edelleen muovien, hartsien ja liimojen valmistuksessa) ja joissakin tapauksissa vaihtoehtoisena polttoaineena. Toinen esimerkki on eteeni ($$C_2H_$$), joka on yksi petrokemian teollisuuden tärkeimmistä rakennuspalikoista. Siitä valmistetaan polyeteeniä, joka on yksi maailman yleisimmistä muoveista, jota käytetään pakkauksissa, leluissa ja lukemattomissa muissa kulutustuotteissa.
Epäorgaaniset kemikaalit eivät sisällä hiili-- vetysidoksia (joitakin poikkeuksia lukuun ottamatta, kuten karbonaatit ja syanidit, joita pidetään edelleen epäorgaanisina). Rikkihappo ($$H_2SO_$$) on erittäin tärkeä epäorgaaninen kemikaali. Sitä käytetään suuria määriä lannoiteteollisuudessa fosfaatti---pohjaisten lannoitteiden valmistukseen. Sitä käytetään myös metallinkäsittelyssä, esimerkiksi peittausprosesseissa ruosteen ja hilseilyn poistamiseksi metallipinnoilta. Natriumkloridi ($$NaC$$), tavallinen ruokasuola, on toinen epäorgaaninen kemikaali. Elintarvikekäytön lisäksi sitä käytetään kemianteollisuudessa kloorin ja natriumhydroksidin valmistukseen elektrolyysin avulla.
Hienokemikaalit ovat arvokkaita -, erikoiskemikaaleja, joita valmistetaan suhteellisen pieniä määriä. Farmaseuttiset välituotteet ovat esimerkki. Nämä ovat kemikaaleja, joita käytetään farmaseuttisten lääkkeiden synteesissä, mutta jotka eivät itse ole lopullisia lääkevalmisteita. Tiettyä välituotetta voidaan esimerkiksi käyttää aktiivisen aineen rakentamiseen uudessa syöpää - torjuvassa lääkkeessä. Mausteet ovat myös hienoja kemikaaleja. Yhdisteitä, kuten vanilliinia, joka antaa vaniljalle ominaisen maun, valmistetaan ja käytetään elintarvike- ja juomateollisuudessa lisäämään makua tuotteisiin, kuten jäätelöön, leivonnaisiin ja juomiin.
Kemialliset raaka-aineet
Kemialliset raaka-aineet ovat kemikaalien valmistuksessa käytettyjä perusaineita. Niillä on ratkaiseva rooli yhdistettäessä raaka-aineiden käsite kemikaalien käsitteeseen. Pohjimmiltaan ne ovat lähtöaineita, joista monimutkaisempia kemiallisia tuotteita johdetaan. Esimerkiksi raakaöljy on tärkeä kemiallinen raaka-aine. Raakaöljy voidaan muuttaa useiksi erilaisiksi kemiallisiksi tuotteiksi useiden jalostusprosessien, kuten tislauksen, krakkauksen ja reformoinnin, avulla. Bensiini, diesel ja kerosiini ovat eräitä raakaöljyn jalostuksesta saatavia polttoainetuotteita. Lisäksi monet petrokemian tuotteet, kuten eteeni, propeeni ja bentseeni, ovat myös peräisin raakaöljystä. Näitä petrokemian tuotteita käytetään sitten rakennuspalikoina muovien, synteettisen kumin ja synteettisten kuitujen tuotannossa. Toinen esimerkki on suola (natriumkloridi). Suola on kemiallinen raaka-aine, jota käytetään kloorin ja natriumhydroksidin valmistukseen suolaveden (suolan vesiliuos) elektrolyysin kautta. Klooria käytetään PVC (polyvinyylikloridi) -muovien valmistuksessa sekä vedenkäsittelyssä vesistöjen desinfiointiin. Natriumhydroksidilla on lukuisia käyttökohteita, mukaan lukien saippuoiden, pesuaineiden valmistuksessa ja paperinvalmistuksessa -. Kemialliset raaka-aineet ovat perusta, jolle kemianteollisuus on rakennettu, ja se mahdollistaa laajan valikoiman kemiallisia tuotteita, joita käytämme jokapäiväisessä elämässämme kodeissa olevista materiaaleista ja kuluttamistamme tuotteista.teknologioitajotka ohjaavat modernia yhteiskuntaa.
Tuotanto ja käsittely
Raaka-aineiden tuotanto
Raaka-aineiden tuotanto alkaa usein louhinnalla luonnollisista lähteistä. Metallimalmien osalta prosessi alkaa tyypillisesti louhinnalla. Esimerkiksi rautamalmin louhinnassa tehdään laajamittaista - avolouhosta - tai maanalaista kaivostoimintaa. Avokaivoksessa - räjähteitä käytetään malmin sisältävän kiven murtamiseen, ja sitten suuria maansiirtolaitteita, kuten kaivinkoneita ja kippiautoja, käytetään malmin poistamiseen ja malmin poistamiseen. Kun rautamalmi on louhittu, se käy läpi esikäsittelyn, johon yleensä kuuluu murskaus ja seulonta. Suuri --kokoinen malmi murskataan pienemmiksi paloiksi murskaimilla ja seulotaan sitten eri --kokoisten hiukkasten erottamiseksi. Tämä esikäsittely tekee malmista sopivamman jatkokäsittelyyn sulatusvaiheessa raudan uuttamiseksi.
Maataloustuotteet raaka-aineina noudattavat erilaista tuotantoprosessia. Otetaan vehnä esimerkkinä. Ensin viljelijät valmistelevat maaperän kyntämällä, äestämällä ja lisäämällä lannoitteita luodakseen sopivan ympäristön siementen itämiselle. Sitten kylvetään vehnän siemenet, ja kasvukauden aikana sato kastellaan ja suojataan tuholaisilta ja taudeilta. Kun vehnä on kypsä, se korjataan leikkuupuimureilla. Sadonkorjuun jälkeen vehnä kuivataan usein, jotta sen kosteuspitoisuus laskee varastointia ja jatkojalostusta varten sopivalle tasolle. Tämä kuivausprosessi auttaa estämään pilaantumista varastoinnin aikana ja on tärkeä esivaihe ennen vehnän jauhamista jauhoiksi.
Luonnonvarojen, kuten puutavaran, tuotantoprosessi alkaa puiden valinnalla metsässä. Metsästäjät valitsevat huolellisesti puut, jotka täyttävät tietyt kriteerit, kuten lajin, koon ja laadun. Valitut puut kaadetaan ja oksat ja lehdet poistetaan. Tukit kuljetetaan ulos metsästä, yleensä kuorma-autoilla tai joissain tapauksissa koskenlaskulla alueilla, joilla on sopivat vesiväylät. Tukit kuoritaan sahalla ja leikataan sitten erikokoisiksi sahatavaraksi markkinoiden vaatimusten mukaan.
Kemikaalien tuotanto
Kemialliset reaktiot
Kemikaalien tuotanto on erittäin riippuvainen kemiallisista reaktioista. Yksi yleisimmistä reaktioista on synteesi, jossa kaksi tai useampia aineita yhdistyvät muodostaen uuden yhdisteen. Esimerkiksi ammoniakin ($$NH_$$) tuotannossa typpikaasu ($$N_$$) ja vetykaasu ($$H_$$) reagoivat korkeassa paineessa ja katalyytin läsnä ollessa reaktion mukaisesti: $$N_2 + 3H_2 \\rightleftharpoons 2NH_$$. Tämä reaktio on ratkaiseva, koska ammoniakkia käytetään laajasti lannoitteiden valmistuksessa, jotka ovat välttämättömiä nykyaikaiselle maataloudelle.
Myös hajoamisreaktiot ovat tärkeitä. Esimerkiksi hapen tuotannossa joissakin teollisissa prosesseissa vetyperoksidi ($$H_2O_$$) hajoaa vedeksi ($$H_2$$) ja hapeksi ($$O_$$) reaktion mukaan: $$2H_2O_2 \\rightarrow 2H_2O+O_$$. Tämä hajoamisreaktio voidaan katalysoida lisäämään hapen tuotantonopeutta.
Siirtymäreaktiot ovat toinen tyyppi. Kun kuparia uutetaan sen malmista, voi tapahtua syrjäytysreaktio. Jos kuparia - sisältävä malmi reagoi raudan kanssa, rauta voi syrjäyttää kuparin yhdisteessä. Jos esimerkiksi kuparisulfaatti ($$CuSO_$$) reagoi raudan ($$F$$) kanssa, reaktio on $$Fe + CuSO_4 \\rightarrow FeSO_4+C$$. Tätä reaktiota käytetään kuparin saamiseksi puhtaammassa muodossa.
Otetaan rikkihapon tuotanto syvyysesimerkkinä -. Rikkihappoa tuotetaan monivaiheisella --vaiheprosessilla. Ensinnäkin, jos rikkiä käytetään lähtöaineena, se poltetaan hapen läsnä ollessa, jolloin muodostuu rikkidioksidia ($$SO_$$): $$S + O_2 \\rightarrow SO_$$. Sitten rikkidioksidi hapetetaan edelleen rikkitrioksidiksi ($$SO_$$) katalyytin, kuten vanadiinipentoksidin ($$V_2O_$$) läsnä ollessa: $$2SO_2+O_2 \\xrightarrow[]{V_2O_5} 2SO_$$. Lopuksi rikkitrioksidi absorboidaan väkevään rikkihappoon ja laimennetaan sitten vedellä halutun rikkihappopitoisuuden tuottamiseksi. Absorptiovaiheen reaktio on $$SO_3 + H_2SO_4 \\rightarrow H_2S_2O_$$ (oleum) ja sitten $$H_2S_2O_7 + H_2O \\rightarrow 2H_2SO_$$.
Valmistusprosessit
Kemikaalien valmistuksessa on mukana useita yleisiä prosesseja. Tislaus on laajalti käytetty prosessi. Esimerkiksi raakaöljyn jalostuksessa tislaamalla erotetaan eri komponentit niiden kiehumispisteiden perusteella. Raakaöljyä kuumennetaan tislaustornissa, ja lämpötilan noustessa eri hiilivedyt höyrystyvät tornin eri tasoilla. Kevyemmät hiilivedyt, kuten bensiini, höyrystyvät alemmissa lämpötiloissa ja kerätään tornin yläosaan, kun taas raskaammat komponentit, kuten diesel ja voiteluöljyt, höyrystyvät korkeammissa lämpötiloissa ja kerätään alemmille tasoille.
Kiteyttäminen on toinen tärkeä prosessi. VuonnatuotantoaEsimerkiksi meriveden suolasta haihdutetaan ensin merivesi suolapitoisuuden lisäämiseksi. Veden haihtuessa suola saavuttaa kyllästyspisteensä ja alkaa kiteytyä. Suolakiteet voidaan sitten erottaa jäljellä olevasta suolavedestä suodattamalla tai sentrifugoimalla. Tätä menetelmää käytetään puhtaan suolan saamiseksi monimutkaisesta meriveden seoksesta.
Suodatusta käytetään erottamaan kiinteät aineet nesteistä tai kaasuista. Lääkkeiden valmistuksessa tuote voi esimerkiksi kemiallisen reaktion jälkeen olla seoksessa reagoimattomien lähtöaineiden, katalyyttien ja muiden epäpuhtauksien kanssa. Suodattamista voidaan käyttää poistamaan kiinteitä epäpuhtauksia, kuten suodattamaan katalyyttihiukkaset pois reaktioseoksesta. Erityyppisiä suodattimia, kuten paperisuodattimia, kalvosuodattimia tai sintrattuja metallisuodattimia, käytetään riippuen seoksen luonteesta ja vaaditusta erotusasteesta.
Uutto on prosessi, jolla haluttu komponentti erotetaan seoksesta käyttämällä sopivaa liuotinta. Luonnontuotteiden, kuten eteeristen öljyjen, uuttamisessa kasveista käytetään liuotinta, kuten heksaania tai etanolia. Kasvimateriaali liotetaan liuottimessa, ja eteeriset öljyt liukenevat liuottimeen. Tämän jälkeen liuotin - eteeristen öljyjen seos erotetaan kasvijäännöksestä ja liuotin poistetaan sitten tavallisesti tislaamalla puhtaan eteerisen öljyn saamiseksi.
Kemiallisten raaka-aineiden rooli tuotannossa
Kemialliset raaka-aineet ovat kemian tuotannon ytimessä. Ne ovat lähtöaineita, joista valmistetaan laaja valikoima kemiallisia tuotteita. Esimerkiksi eteeni on tärkeä kemiallinen raaka-aine. Se toimii rakennuspalikkana polyeteenin tuotannossa, joka on yksi yleisimmin käytetyistä muoveista. Polymerointireaktion kautta eteenimonomeerit ($$CH_2=CH_$$) liitetään yhteen muodostaen polyeteenin pitkäketjuisia - polymeerejä ($$(-CH_2 - CH_2 -)_$$). Polyeteeniä käytetään lukemattomissa sovelluksissa pakkausmateriaaleista, kuten muovipusseista ja pulloista, rakennusmateriaaleihin, kuten putkiin.
Toinen esimerkki on bentseeni, jota käytetään kemiallisena raaka-aineena monien tärkeiden kemikaalien valmistuksessa. Se on avainkomponentti synteettisen nailonin synteesissä. Bentseeni käy läpi sarjan kemiallisia reaktioita, mukaan lukien nitraus, pelkistys ja polymerointi, jolloin lopulta syntyy nailonia. Nailonia käytetään tekstiiliteollisuudessa vaatteiden valmistukseen sekä erilaisten teollisuustuotteiden kuten köysien ja renkaiden valmistukseen sen lujuuden ja kestävyyden vuoksi.
Lannoitteiden valmistuksessa typestä ja vedystä (kemialliset raaka-aineet) valmistettava ammoniakki on kemian perusraaka-aine. Ammoniakki voidaan edelleen reagoida muiden aineiden kanssa erityyppisten lannoitteiden valmistamiseksi. Se voi esimerkiksi reagoida typpihapon kanssa tuottaen ammoniumnitraattia ($$NH_4NO_$$), joka on yleisesti käytetty typpi---pohjainen lannoite. Nämä lannoitteet ovat välttämättömiä, jotta kasvit saavat kasvuun tarvittavat ravinteet ja lisäävät maatalouden tuottavuutta. Kemiallisilla raaka-aineilla on siis korvaamaton rooli nykyajan elämän kannalta välttämättömien monipuolisten kemiallisten tuotteiden valmistuksessa, aina päivittäisistä materiaaleista eri teollisuudenaloja ohjaaviin tuotteisiin.
Sovellukset
Raaka-aineiden sovellukset
Raaka-aineille on laaja käyttökohde useilla eri toimialoilla ja ne muodostavat perustan monille tuotteille ja prosesseille. Rakennusteollisuudessa puu ja kivi ovat perusraaka-aineita. Puuta, kuten mäntyä ja tammea, käytetään talojen rakentamisessa. Sitä käytetään kehystykseen, rakennusta tukevan rungon luomiseen. Puun luonnollinen lujuus ja työstettävyys tekevät siitä sopivan esimerkiksi seinien, lattioiden ja kattojen rakentamiseen. Kiveä sitä vastoin käytetään moniin tarkoituksiin. Graniittia ja marmoria käytetään usein rakennusten työtasoissa ja koriste-elementeissä niiden kestävyyden ja esteettisen houkuttelevuuden vuoksi. Kalkkikiveä käytetään sementin valmistuksessa, joka on avainkomponentti betonissa, maailmanlaajuisesti eniten käytetyssä rakennusmateriaalissa.
Energia-alalla kivihiili ja maakaasu ovat tärkeitä raaka-aineita. Hiiltä on käytetty vuosisatojen ajan sähkön ja lämmön tuottamiseen. Lämpövoimalaitoksissa hiiltä poltetaan höyryksi, joka käyttää generaattoreihin kytkettyjä turbiineja tuottaen sähköä. Vaikka sen käyttö on joissain kehittyneissä maissa vähentynyt ympäristösyistä johtuen, sillä on edelleen merkittävä rooli monien kehitysmaiden energiavalikoimassa. Maakaasua käytetään myös kotien ja yritysten lämmitykseen. Se on puhtaammin - polttava fossiilinen polttoaine verrattuna hiileen ja öljyyn. Lisäksi maakaasua käytetään raaka-aineena joissakin kemiallisissa prosesseissa, kuten lannoitteiden ja joidenkin petrokemian valmistuksessa.
Tekstiiliteollisuus on vahvasti riippuvainen raaka-aineista, kuten puuvillasta. Puuvilla on luonnonkuitua, joka kehrätään langaksi ja sitten kudotaan tai neulotaan kankaaksi. Puuvillakangasta käytetään laajasti vaatteiden valmistuksessa sen hengittävyyden, pehmeyden ja mukavuuden vuoksi. Sitä käytetään T - -paitojen, farkkujen, alusvaatteiden ja monien muiden vaatteiden valmistukseen. Puuvillaa käytetään myös kodintekstiilien, kuten lakanoiden, pyyhkeiden ja verhojen valmistuksessa.
Kemikaalien sovellukset
Teollisuudessa
Kemikaalilla on tärkeä rooli monilla teollisuudenaloilla. Itse kemianteollisuudessa katalyytit ovat välttämättömiä kemikaaleja. Esimerkiksi Haber - Boschin ammoniakin tuotantoprosessissa käytetään rauta---pohjaisia katalyyttejä. Nämä katalyytit alentavat aktivointienergiaa, joka tarvitaan typen ja vedyn väliseen reaktioon ammoniakin muodostamiseksi, mikä tekee prosessista tehokkaamman ja kustannustehokkaamman -. Ammoniakkia puolestaan käytetään lannoitteiden valmistuksessa, mikä on ratkaisevan tärkeää nykyaikaiselle maataloudelle sadon lisäämiseksi.
Lääketeollisuudessa kemikaaleja käytetään lääkekomponenttien syntetisoimiseen. Monet lääkkeet ovat monimutkaisia kemiallisia yhdisteitä, jotka syntyvät useiden kemiallisten reaktioiden kautta. Esimerkiksi aspiriinin synteesi käsittää salisyylihapon reaktion etikkahappoanhydridin kanssa katalyytin läsnä ollessa. Tuloksena oleva asetyylisalisyylihappo on aktiivinen ainesosa aspiriinissa, jota käytetään laajalti kivunlievittäjänä, kuumetta alentavana ja anti-inflammatorisena lääkkeenä -.
Elektroniikkateollisuudessa kemikaaleja käytetään erilaisissa prosesseissa. Esimerkiksi puolijohteiden valmistuksessa käytetään kemikaaleja, kuten piidioksidia. Piidioksidia käytetään eristeenä integroiduissa piireissä. Se auttaa eristämään puolijohdesirun eri komponentit, estäen ei-toivottujen sähkövirtojen kulkemisen niiden välillä ja varmistaen elektronisen laitteen oikean toiminnan. Kemikaaleja käytetään myös etsausprosesseissa, jotka luovat monimutkaisia kuvioita puolijohdelevyille.
Autoteollisuudessa kemikaaleja käytetään erilaisten komponenttien valmistuksessa. Kemiallisista polymeereistä valmistettuja muoveja käytetään autojen sisällä ja ulkona. Polypropeenista valmistetaan esimerkiksi puskurit, kojelaudat ja sisäverhoilu. Nämä muovit ovat kevyitä, kestäviä ja niitä voidaan muotoilla eri muotoihin, mikä vähentää ajoneuvon painoa ja parantaa polttoainetehokkuutta. Myös voiteluaineiden valmistuksessa käytetään kemikaaleja, jotka ovat välttämättömiä moottorin ja muiden auton liikkuvien osien moitteettomalle toiminnalle.
Päivittäisessä elämässä
Kemikaalit ovat olennainen osa jokapäiväistä elämäämme, usein tuotteissa, joita käytämme edes tajuamatta niiden kemiallista luonnetta. Puhdistustuotteissa pesuaineet ovat hyvä esimerkki. Pesuaineet sisältävät pinta-aktiivisia aineita, jotka ovat kemikaaleja, jotka alentavat veden pintajännitystä, jolloin se tunkeutuu ja poistaa lian ja rasvan tehokkaammin. Ne sisältävät myös muita kemikaaleja, kuten rakenneaineita, jotka auttavat pehmentämään vettä ja parantamaan pesuaineen puhdistustehoa. Valkaisuaineet, toisen tyyppiset puhdistusaineet, sisältävät kemikaaleja, kuten natriumhypokloriittia tai vetyperoksidia, jotka ovat voimakkaita hapettavia aineita, jotka voivat poistaa tahroja ja tappaa bakteereja.
Elintarvikelisäaineet ovat kemikaaleja, joita lisätään ruokaan parantamaan sen makua, ulkonäköä ja säilyvyyttä -. Säilöntäaineita, kuten natriumbentsoaattia ja kaliumsorbaattia, käytetään estämään mikro-organismien kasvua ruoassa, mikä pidentää sen säilyvyyttä -. Maunvahventeita, kuten mononatriumglutamaattia (MSG), lisätään ruokaan sen maun parantamiseksi. MSG on vuorovaikutuksessa kielen makureseptoreiden kanssa, mikä voimistaa umamina tunnettua suolaista makua.
Kosmetiikka sisältää myös laajan valikoiman kemikaaleja. Hajuvedet ja Kölninvedet sisältävät aromaattisia kemikaaleja, jotka ovat vastuussa niiden miellyttävistä tuoksuista. Nämä aromaattiset kemikaalit voivat olla luonnollisia, kuten kasveista uutettuja eteerisiä öljyjä, tai synteettisiä, jotka on valmistettu kemiallisen synteesin avulla. Pigmenttejä käytetään kosmetiikassa, kuten huulipunaissa, luomivärissä ja meikkivoiteissa värin lisäämiseksi. Esimerkiksi titaanidioksidi on yleinen pigmentti, jota käytetään monissa kosmetiikassa. Se antaa valkoisen värin ja sillä on myös UV-säteitä - estäviä ominaisuuksia, joista voi olla hyötyä aurinkovoiteissa ja joissakin ihonhoitotuotteissa -.
Kemiallisten raaka-aineiden merkitys sovelluksissa
Kemialliset raaka-aineet ovat linkki perusaineiden ja erilaisissa sovelluksissa käytettävien kemikaalien välillä. Otetaan esimerkkinä metanoli. Metanoli on yksinkertainen kemiallinen raaka-aine, jonka kemiallinen kaava on $$CH_3O$$. Energia-alalla metanolia voidaan käyttää vaihtoehtoisena polttoaineena. Se voidaan sekoittaa bensiiniin tai käyttää suoraan joissakin moottoreissa, mikä tarjoaa puhtaamman - polttovaihtoehdon perinteisiin fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna.
Kemianteollisuudessa metanoli on tärkeä raaka-aine muiden kemikaalien valmistuksessa. Se voidaan muuttaa formaldehydiksi hapetusreaktion kautta. Formaldehydiä käytetään sitten muovien, hartsien ja liimojen valmistukseen. Esimerkiksi urea - formaldehydihartsia käytetään laajalti lastulevyn ja vanerin valmistuksessa. Näitä puu - komposiittimateriaaleja käytetään rakennus- ja huonekaluteollisuudessa.
Metanolia voidaan käyttää myös etikkahapon valmistuksessa karbonylointireaktion kautta. Etikkahappoa käytetään etikan valmistuksessa, mutta sillä on myös teollisia sovelluksia. Sitä käytetään selluloosa-asetaatin tuotannossa, jota käytetään savukesuodattimien, valokuvafilmien ja joidenkin tekstiilien valmistuksessa.
Lääketeollisuudessa metanolia voidaan käyttää liuottimena joidenkin lääkkeiden synteesissä. Se voi myös olla lähtöaine farmaseuttisten välituotteiden synteesille, joita prosessoidaan edelleen lopullisten lääketuotteiden valmistamiseksi. Tämä osoittaa, kuinka yksittäinen kemiallinen raaka-aine, kuten metanoli, voidaan muuttaa erilaisiksi kemikaaleiksi, jotka vastaavat eri toimialojen tarpeita ja jokapäiväistä elämäämme, korostaen kemiallisten raaka-aineiden merkitystä koko kemian ja teollisuuden ekosysteemissä.
Syntetisoi eroja ja yhteyksiä
Erot
Yhteenvetona voidaan todeta, että raaka-aineilla ja kemikaaleilla on selkeät ominaisuudet. Raaka-aineet ovat tuotantoketjun lähtöaineita, usein suhteellisen prosessoimattomina tai minimaalisesti - prosessoituina. Ne saadaan suoraan luonnosta, kuten metallimalmeista, maataloustuotteista ja luonnonvaroista, kuten puusta. Niiden päätehtävänä on toimia jatkokäsittelyn perusrakennuspalikoina. Esimerkiksi rautamalmi on raaka-aine, joka on sulatettava raudan saamiseksi, jota voidaan sitten käyttää erilaisissa valmistusprosesseissa.
Kemikaalit puolestaan ovat aineita, joilla on tietty kemiallinen koostumus ja ominaisuudet ja joita tuotetaan usein kemiallisten reaktioiden kautta. Ne voivat olla joko luonnollisia tai synteettisiä. Kemikaalit ovat ratkaisevassa asemassa kemiallisten prosessien helpottamisessa, ja niitä käytetään monissa sovelluksissa teollisesta valmistuksesta päivittäisiin - elämän tuotteisiin. Esimerkiksi rikkihappo on kemikaali, jota käytetään monissa teollisissa prosesseissa, mukaan lukien lannoitteiden valmistuksessa ja metallinjalostuksessa.
Tuotannossa ja jalostuksessa raaka-aineet louhitaan pääosin luonnollisista lähteistä ja niille tehdään esikäsittely, kuten murskaus, seulonta ja kuivaus. Kemikaaleja tuotetaan kuitenkin monimutkaisilla kemiallisilla reaktioilla ja valmistusprosesseilla, kuten tislauksella, kiteytyksellä ja polymeroinnilla.
Yhteenliittäminen (mukaan lukien kemialliset raaka-aineet)
Eroistaan huolimatta raaka-aineet ja kemikaalit liittyvät läheisesti toisiinsa, ja kemialliset raaka-aineet ovat keskeinen linkki niiden välillä. Kemialliset raaka-aineet ovat lähtöaineita kemikaalien valmistuksessa. Monia raaka-aineita voidaan käyttää kemiallisina raaka-aineina tietyn käsittelyn jälkeen. Esimerkiksi raakaöljy on raaka-aine, joka on myös elintärkeä kemiallinen raaka-aine. Jalostusprosessien avulla se voidaan muuttaa erilaisiksi kemikaaleiksi, kuten bensiiniksi, dieseliksi ja petrokemiallisiksi aineiksi, kuten eteeniksi ja bentseeniksi. Näitä petrokemian tuotteita käytetään sitten muovien, synteettisten kuitujen ja muiden kemiallisten tuotteiden valmistukseen.
Suola on toinen esimerkki. Raaka-aineena sitä voidaan käyttää kemiallisena raaka-aineena kloorin ja natriumhydroksidin tuotannossa elektrolyysin kautta. Klooria ja natriumhydroksidia puolestaan käytetään monissa teollisissa prosesseissa ja muiden kemikaalien tuotannossa. Tämä osoittaa, kuinka raaka-aineet muuttuvat kemiallisten raaka-aineiden välivaiheen kautta monimuotoisiksi kemikaaleiksi, jotka ovat välttämättömiä nykyajan elämälle. Sekä raaka-aineet että kemikaalit ja kemialliset raaka-aineet toimivat siltana, ovat korvaamattomia tehtäviä teollisessa tuotannossa ja taloudellisessa kehityksessä, mikä mahdollistaa laajan valikoiman tuotteita, joihin luotamme jokapäiväisessä elämässämme ja eri toimialoilla.