Большая Советская Энциклопедия (ХИ)
Шрифт:
Хими'ческого строе'ния тео'рия , теория, описывающая строение органических соединений, т. е. последовательность (порядок) расположения атомов и связей в молекуле, взаимное влияние атомов, а также связь строения с физическими и химическими свойствами веществ.
Впервые основные положения Х. с. т. были высказаны А. М. Бутлеровым в докладе «О химическом строении веществ» (съезд немецких естествоиспытателей, г. Шпейер, 1861); он писал: «Исходя от мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством принадлежащей ему химической силы (сродства), я называю химическим строением распределение действия этой силы, вследствие которого химические атомы, посредственно или непосредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу» (Избранные работы по органической химии, 1951, с. 71—72). Впоследствии эти положения были развиты им в ряде статей и книге «Введение к полному изучению органической химии» (Казань, 1864—66; немецкое издание: Лейпциг, 1867—1868) — первом руководстве по органической химии,
Основные положения Х. с. т. заключаются в следующем: а) в органических молекулах атомы соединяются между собой в определённом порядке согласно их валентности, что определяет химическое строение молекул; б) химические и физические свойства органических соединений зависят как от природы и числа входящих в их состав атомов, так и от химического строения молекул; в) для каждой эмпирической формулы можно вывести определённое число теоретически возможных структур (изомеров); г) каждое органическое соединение имеет одну формулу химического строения, которая даёт представление о свойствах этого соединения; д) в молекулах существует взаимное влияние атомов как связанных, так и непосредственно не связанных друг с другом. Последнее положение теории было развито учеником Бутлерова В. В. Марковниковым (см. Марковникова правило ) и в дальнейшем — многими другими учёными.
Х. с. т. позволила объяснить остававшиеся непонятными для химиков того времени известные случаи изомерии (положения и скелета). Оправдалось предвидение Бутлерова (1863) о возможности определения пространственного расположения атомов в молекуле. В 1874 Я. Вант-Гофф и независимо от него французский химик Ж. Ле Бель высказали идею о том, что четыре валентности углерода имеют чёткую пространственную ориентацию и направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. Это положение об определённой пространственной ориентации химических связей легло в основу нового раздела органической химии — стереохимии . Оно позволило объяснить ряд уже известных к тому времени случаев геометрической и главным образом оптической изомерии, а также явление, получившее в дальнейшем название таутомерии (Бутлеров, 1862; немецкий химик К. Лаар, 1885).
Правильность своей теории Бутлеров подтвердил синтезом ряда органических соединений. Х. с. т. обладала огромной предсказательной способностью в направлении синтеза органических соединений и установлении строения уже известных веществ. Поэтому теория Бутлерова способствовала бурному развитию химической науки, в том числе синтетической органической химии, и химической промышленности.
Дальнейшее развитие Х. с. т. обогатило органическую химию новыми представлениями, например о циклическом строении бензола (Кекуле, 1865) и осцилляции (перемещении) двойных связей в его молекуле (1872) (это представление сыграло очень большую роль в химии ароматических и гетероциклических соединений), об особых свойствах соединений с сопряжёнными связями (теория парциальных валентностей, Ф. К. И. Тиле , 1899) и др. Развитие стереохимии привело к созданию теории напряжения (А. Байер , 1885), объясняющей различную устойчивость циклов в зависимости от их размера, и в дальнейшем — к конформационному анализу (немецкие химики Г. Заксе, 1890, и Э. Мор, 1918). Основные положения Х. с. т. получили подтверждение при изучении органических соединений химическими, физическими и расчётными методами.
Фундаментальное значение в Х. с. т. имеют представления о взаимном влиянии атомов в молекулах органических соединений. Однако Х. с. т. не могла объяснить природу этого влияния, его внутренний механизм. Это стало возможным благодаря успехам физики, позволившим раскрыть сущность понятий «валентность» и «химическая связь». С начала 20 в. возникают электронные представления в органической химии (см. Электронные теории в органической химии ), в основе которых лежат электронные трактовки природы ионов (Дж. Дж. Томсон ), ионной связи (В. Коссель ) и ковалентной связи (немецкий физик И. Штарк, Г. Н. Льюис ). Электронные представления позволили объяснить причину взаимного влияния атомов (статическим и динамическим смещением электронной плотности в молекуле) и предсказывать направленность реакций в зависимости от химического строения реагентов. С конца 20-х гг. 20 в. химическую связь стали трактовать с позиций квантовой химии .
Теория Бутлерова лежит в основе номенклатуры и систематики органических соединений (см. Номенклатура химическая ), а применение его структурных формул помогает как определению путей синтеза новых веществ, так и установлению строения сложных (в т. ч. и природных) соединений.
Лит.: Бутлеров А. М., Соч., т. 1—3, М., 1953—1958; Марковников В. В., Избр. труды, М., 1955; Столетие теории химического строения. Сб. статей, М., 1961; Быков Г. В., История классической теории химического строения, М., 1960; его же, История электронных теорий органической
Химическое выветривание
Хими'ческое выве'тривание, процесс изменения химического состава горных пород под действием различных поверхностных агентов (воды, кислорода воздуха, организмов) с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности. См. Выветривание .
Химическое и нефтяное машиностроение
Хими'ческое и нефтяно'е машинострое'ние, отрасль машиностроения , изготавливающая технологическое оборудование, а также комплектные технологические линии и установки для химической, нефтехимической, нефтяной и газовой промышленности. Возникла в конце 19 в. Получила широкое развитие в 60—70-х гг. 20 в. во многих странах в связи с ускоренным развитием химической, нефте- и газодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и некоторых других отраслей промышленности. Быстрое развитие этих отраслей обусловили интенсивный приток в них капитальных вложений, массовое обновление и улучшение структуры производственных фондов, резкое повышение удельного веса расходов на машины и оборудование.
Качественные изменения в химии и нефтехимии вызвали переход к использованию в производстве органических и некоторых неорганических продуктов прогрессивных видов сырья — нефти и продуктов её переработки, попутного и природного газа. Это привело к значительному увеличению единичных мощностей технологического оборудования (агрегатов, установок и др.). Возрос спрос на крупные машины и аппараты, что привело к расширению производства крупногабаритной химической и нефтяной аппаратуры.
В России производство химического и нефтяного оборудования началось на рубеже 19 и 20 вв. на Украине (для сахарной промышленности) и в Азербайджане (для добычи нефти). На полукустарных предприятиях изготавливались простейшие механические устройства. В СССР Х. и н. м. получило значительное развитие. На его базе был создан ряд предприятий химической и нефтехимической промышленности, но до середины 60-х гг. оно было рассредоточено по различным отраслям машиностроения. В 1965 Х. и н. м. выделилось в самостоятельную отрасль промышленности, на которую возложены разработка, изготовление и поставка оборудования для химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, нефтедобывающей, газовой, микробиологической и целлюлозно-бумажной промышленности, а также для чёрной и цветной металлургии, энергетики, судостроения, пищевой промышленности и др. За 1966—76 Х. и н. м. превратилось в одну из ведущих отраслей сов. машиностроения. Крупнейшие заводы: Уралхиммаш (Свердловск), Дзержинскхиммаш (Горьковская обл.), Пензхиммаш, машиностроительный завод им. Фрунзе (Сумы), «Большевик» (Киев), волгоградский завод нефтяного машиностроения им. Г. К. Петрова, петрозаводский «Тяжбуммаш». Большинство заводов Х. и н. м. полностью или частично реконструировано и технически перевооружено, построен ряд новых цехов и предприятий, оснащенных современной техникой. Созданы специальные мощности для изготовления крупногабаритного оборудования. Одновременно расширена и укреплена научно-исследовательская и опытно-экспериментальная база.
Современное Х. и н. м. включает ряд подотраслей, которые разрабатывают и выпускают специализированную продукцию (химическое, полимерное, нефтепромысловое, бумагоделательное оборудование, оборудование для нефтеперерабатывающей промышленности) и оборудование общепромышленного применения (компрессоры и холодильные установки, насосы различных типов, воздухоразделительная техника, газоочистное оборудование и трубопроводная арматура). За 1966—76 общий объём производства продукции химического машиностроения возрос в 2,8 раза, в том числе выпуск химического оборудования — в 2,3, бумагоделательного — в 3,7, нефтепромыслового — в 2,2, холодильных установок — в 3,1 раза. Увеличился также выпуск нефтеаппаратуры, компрессоров, насосов, кислородных установок и др. изделий. За эти годы создано свыше 3 тыс. образцов новых типов машин, аппаратов и приборов, в том числе многие крупные комплексы современного оборудования. Промышленными предприятиями освоено производство более 2,7 тыс. наименований нового оборудования и приборов. Существенно расширены диапазоны параметров (давление, температура и др.) изготавливаемого оборудования, повышены его производительность, антикоррозионная стойкость и надёжность в работе. Выпускаются сложные технологические линии и установки для химической и нефтехимической промышленности: по производству аммиака, аммиачной селитры, аммофоса, нитроаммофоски, по первичной и вторичной переработке нефти, каталитическому крекингу и риформингу, получению этилена и полиэтилена, белково-витаминных концентратов, формованию и вулканизации шин и др. Для этих линий и установок разработаны и изготавливаются новые виды оборудования, характеризующиеся высокими эксплуатационными показателями, в том числе автоматизированные фильтр-прессы ФПАКМ, лицензии на которые приобрели фирмы ряда капиталистических стран, более совершенная теплообменная аппаратура, стальные эмалированные реакторы и ёмкости, сосуды из рулонированной стали, центрифуги, сепараторы и т.д.
Для нефте- и газодобывающей промышленности выпускается оборудование для совместно-раздельной эксплуатации нескольких нефтяных пластов одной скважиной, самоходные агрегаты для капитального ремонта нефтяных скважин, газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным двигателем, очистные и изолировочные машины для магистральных газопроводов и т.д.
Налажен выпуск бумаго- и картоноделательных машин, отличающихся высоким техническим уровнем, мощных насосов для магистральных каналов и оросительных систем, новых кислородных установок, абсорбционных холодильных машин и др. видов оборудования.