Kimyasal endüstri

Çeliği dünyada doğal olarak bul­mak mümkün değildir. Demir ve karbon karışımından ve diğer me­tallerle karıştırıldığında farklı kali­tede çelikler üretilebilir. Çok şükür ki, demir (şu anda sa­nayinin büyük kesimi çeliğe da­yandığı için) dünyada çok bulunan ikinci metaldir. Tüm metallerin % 6'sını oluştururken, alüminyumdan sadece % 2 azdır. Fakat o da do­ğal halinde bulunmaz ve limonit, pirit, hematit ve magnetitlerden, demir, oksit ve sülfürlerinden ay­rılarak elde edilebilir. Özel bir işlemle ayrılan demir (ki külçe demiri adını alır) ona serttik verici özelliği olan karbonu % 4 oranında içerir. Eğer karbon ora­nı % 1.7'den aşağıya düşürülürse çelik adını alır.
Yukarıdaki şema demir ve çelik üretim endüstrisini göstermekte­dir.
1 .Demir ve kireçtaşı (Kireçtaşı de­mirdeki pislikleri arıtmak içindir) kutlanılmak üzere birleştirilir.
2. % 80 karbon içeren kok, kömür­den elde edilir.
3. Hammadde özel fırına gönderi­lir. Şurada üzerinde cüruf bulunanergimiş demir haline gelir. Cürufküçük parçalar halinde arıtılır, yol,inşaat yapımında ve çimento üre­timinde kullanılır. Yalıtım madde­leri için de yararlanılır. Demir ya er­gimiş ya da külçe halinde kullanı­lır. Bir kısmı da fabrikalara, eşyayapımında kullanılmak üzere.yol­lanır.
4. Külçe demirin büyük bir kısmıçelik işleri için, oksidasyon yoluy­la karbon oranının % 1.7'nin altı­na düşürüldüğü işletmelere gön­derilir. Çeliği istenilen kıvama ge­tirmek için baksa metallerle karış­tırmak da mümkündür.
5. Çelik daha sonra işlenerek, is­tenilen şekJe getirilir ve birçokalanda kullanılır.
Üretilen çelik parlak ve esnektir. Bunun yanısıra demirden daha sert ve kolay işlenir haldedir. Pek-çok tipte cenk üretilebilir. Örneğin, mühendislik için yumuşak cinsi, malzeme ve alet için karbon çelik­leri, alaşım halindekiler, nikel ve çeliğin alaşımından ekte editen tü­rü pasa ve aşınmaya çok dayanık­lıdır ve krom ile tungstenden olu­şan yüksek hız çeliği. Tüm bünJar makine endüstrisinde çok önemli rol oynar.
Sağda: Demir-çelik İşşfl Hammaddenin uygun şekilde taşınabilmesi için geneilikk limanlara yakın kurulur.
Bu işte kullanılan özel fırınlar çe­lik kaplı olup tepedeki çift kapak sayesinde gazın kaçmasına engel olurlar.
Fırın tepedeki kilitten demir ve kok­la yüklenir. Basınca tabi tufulan hava 500-900°C'ye kadar ısıtılır ve bu hava "tüyer" adlı on-oniki ufak tıpadan pompalanır. Bu sırada alt­taki kokun yanıp karbonmonoksi-te dönüşmesi sağlanır. Fırının he­men üstünde sıcaklık 1600°C (2.90°F)a kadar yükselir. Yükselen gaz demir alaşımla reaksiyon ve­rerek onu saf demire indirger.Saf demir kokta batmaya başlarken aynı zamanda gitgide ısınır ve er-gıyerek karbonmonoksitteki karbo­nu da emer. Artık gazlar toplanır, temizlenir ve fırını tekrar ısıtmak için kullanılır. 1.450°C (2,647°F)'a kadar ulaşmış olan ergimiş halde-
I ki demir külçeleri altta toplanarak her 3-6 saatte boşaltılır. Cüruf da süzülerek ergimiş haldeki metalin üzerinde yüzer. Bu da sürekli bir biçimde boşaltılır. Temel oksijen çelik üretimi Günümüzde demir külçelerin ço­ğu temel oksijen işlemleri çeliğe dönüştürülüyor. 350 tona kadar, ergimiş haldeki demir külçeleri çe­lik parçalan ile birlikte fırına koyu­lur. Su soğutmalı tüp fırına indiri­lerek metal yüzeyine saf oksijen püskürtülür. Bu arada cüruf oluş­turmak için kireç de eklenir. Oksi­jen fazla karbonla birleşip yanma­sını sağlarken, diğer artık madde­leri de okside ederek cürufla bir­likte boşaltılmalarını sağlar. Yakla­şık 40 dakika içinde çelik hazır ha­le gelir, önce cüruf dökülür ve ka­lan çelik gerekli bölümlere yollanır.

ÇELİĞİN İŞLENİŞİ
Çelik fırından çıktığında genellikledepolara soğumak üzere boşaltı­lır. Depolanmış haldeki ergimişmetal bir delikten düşey su soğut­malı depolara boşaltılır. Çelik budelikten yarı katı halde geçer. Kor-laşma soğuk su şokları ile durdu­rulur. 'Sıcak metalle çalışma yöntemleriyukarıda sağda gösterilmiştir.Bun-lar baskı, yuvarlama ve kesitselyuvarlamadır. Baskı sıcak metaliüst üste çekiç darbeleri ve sıkıştır­ma ile şekle sokmadır. (1a, 1b, 1c)yuvarlamada (2) sıcak metal büyüksilindirler arasına sıkıştırılarak düz­gün tabakalar oluşturulur. Kesitselyuvarlamada (3) çelik aynı zaman­da, kare yuvarlak veya oval kesit­lere dönüştürülür. Basınç aletlerigerekli boyutları sağlamak içinayarlanabilir. Aynı zamanda meta­lin sertliğini ve gücünü artıran so­ğutucu işlemler vardır.
Erimiş çelik, bir kanaldan akarak soğutulaeağı yere gelir. Bu tür sahne/eri, İngiltere'de, eskiden olduğu kadar şık göremiyoruz. Çelik için talep azaldığından birçok çelik işletmesi kapanmıştır.

Eski bir kurgu-bilim
başlarındaki demir yazarının hayalindekine endüstrisi kadar önemli.
benzeyen, kilometrelerce Araştırmalar sonucu elde
uzun borular, arıtma edilen ürün ve yankuleleri, depolar. Gerçekte
ürünlerin hayata ne denli modern bir kimyasal
girdiği düşüncesi bu önemi
endüstri merkezi. Gününartırıyor. Kimyasal endüstri

kimyasal endüstrisi, artık böyle büyük bir öneme 19. yüzyılın son dönemi ileoldukça kısa bir sürede
ETRAFIMIZI
Modern kimyı da ortaya ç* yüzyıl boyune ve gelişmetoı melini atmışt Kendilerini b adamları, un ve bunlann bİ killeri üzerine leşiklerin kul tırrnışlardır. I tüm çalışmal bölümlerde y dir.
Zamanla bu I şip, günün en ya başladı. & den, milyonu oldu.
Endüstrinin t rın nereden* nı ve ne üzbıi ğını belirieyel Eğer ürün ek meye değeri melini teşkil ( Endüstrinin ö İngiltere'nin ' nun, ki bu M birtakım uta* ne eş değe( Chemical Kimya Er mamak



ETRAFIMIZDA
Modem kimyasal endüstri bir an­da ortaya çıkmış değildir. Son iki yüzyıl boyunca süren araştırmalar ve gelişmeler, bu endüstrinin te­melini atmıştır.
Kendilerini bu işe adayan bilim-adamları, uzun zaman elementler ve bunların birbirleriyle birleşim şe­killeri üzerinde çalışmışlar, bu bi­leşiklerin kullanım alanlarını araş­tırmışlardır. P'ekçok bilim adamı, tüm çalışmalarını genellikle belli bölümlerde yoğunlaştırabilmişler-dir.
Zamanla bu küçük parçalar birle­şip, günün endüstrisini oluşturma­ya başladı. Büyüyerek birkaç kişi­den, milyonlarca kişinin ilgi alanı oldu.
Endüstrinin temelini, araştırmala­rın nereden ye nasıl başlatılacağı­nı ve ne üzerinde yoğunlaştırılaca­ğını belirleyen kimyager oluşturur. Eğer ürün ekonomik olarak üretil­meye değerse, ticari girişimin te­melini teşkil eder. Endüstrinin önemi kavrandığında, İngiltere'nin en büyük kuruluşu­nun, ki bu kuruluşun sermayesi birtakım ufak devletlerin gelirleri­ne eş değerdedir, ICI -Imperial Chemical Industries (Emperyal Kimya Endüstrisi) olmasına şaş­mamak gerek.
ENDÜSTRİNİN BABASI
1775'te Paris Bitim Akademisi, sa­bunun yüksek fiyatından dolayı yaygın kullanıma geçemediğini ve bu nedenle dolaylı da olsa, bazı be­lirli hastalıkların yayılmasından so­rumlu olduğunu ileri sürdü. Ucuz yoldan sodyum karbonat üretecek kimseye de günün değeriyle £5000 para ödülü belirledi. Tebeşir, tuz, sülfrik asit kullanarak çalışan Fransız doktor Nicholas Lebtanv, 14 yılda bir yöntem geliş­tirdi. Ne var ki, Fransız A kademisi yöntemi ekonomik bulmadığından, ödül vermeyi reddetti. Leblanc çalışmalarım sürdürdü. Ye­ni yöntemde tuz sülfrik asitte ısıtı­lıyor ve sodyum sülfat üretiliyordu. Bu karbon ve teşebirle ısıtılıp sod-

Katattzdr
Demir oksit
Vanadyum pentaoksıt

Alüminyumun oksit ve silikatları, alüminyum ve magnezyum
Petrokımvev* «nAH molekütorm fcaMMa ayrılmasında Kull*wİ
KATALİZÖRÜN YARARI:
Reaksiyonların sadece hızını etki­leyip, sonuçlarında bir değişim ya­ratmayan katalizörler pekçok reak­siyonu hızlandırmak için kullanılır. Gübre ve patlayıcı üretimde kulla­nılan amonyağın ticari üretiminde azot ve hidrojenin reaksiyon hızı­nı artırmak için demir oksit kulla­nılır. Reaksiyonu başlatırken ısıtı­cılar kullanılır. Fakat başladıktan sonra da sağladığı ısı 500°C (932°F) sıcaklığa erişir. Katalizö­rün üzerine pompalanan gazlar, yüksek basınçta ayrılmakta olan sı­cak gazlarda ısınır. Azot ve hidro­jenin bir kısmı birleşir ve sonradan ayrılıp soğutulacak olan amonya­ğı oluşturur. Kalan gazlar dolaşıma devam eder. Aşırı ısınma dönüştü­rücüdeki ve katalizörün içindeki borularda soğumakta olan gaz sa­yesinde önlenir.
yum karbonat ve kalsiyum sülfat bi­leşimi oluşturuluyordu. Daha son­ra sü eklendiğinde, yalnız sodyum karbonat çözüldüğünden, ayrılıp buharlaştırılabiliyor ve böylece maddenin kristalleri elde edilebili­yordu.
Leblanc 'in fabrikası 2 akre kaplı­yordu ve maddelerin en az harcana­cak şekilde kullanımlarına elverişli bir biçimde yapılmıştı, tik kimyasal fabrika idi ve malzemenin sürekli kullanımını sağlayan ilk modern sis­temdi.
Leblanc'm yöntemi sabun üretimi­ni çok daha ucuza mal ederken, cam ve kağıt fiyatlarını da indirdi. Böy­lece akademi isteğine kavuştu. Leb­lanc haklı olarak endüstriyel kimya­nın babası olarak bilinir.
soöutucu
Solda: 1770 'de. Leblanc'in yöntemi bilinmeden önceki sabun fabrikası. Birkaç yılda sabun üretimi bir el becerisi olmaktan çıkıp toplu üretime geçildi.
133
sülfür dıoksit sülfir trioksit oleü'm
ZAHMETE DEĞER HALE GETİRMEK
Kimyasal endüstrilerde kullanılan baz maddeleri oksijen, nitrojen, hidrojen, sülfür ve klor örneklerin­de olduğu gibi, genellikle doğal ve kolay oluşur. Endüstriyel üretimin dayandığı kimyasal reaksiyonlar da melde oldukça basittir, tşin güç araştırmaları finanse etmek, 'ekonomik ve piyasa istelç-faırştlayan şekilde değiştir-
ye bunların kimyasal Süfieözüksed
SÜLFRİK ASİT
Endüstriyel asitlerin en önemlile­rinden biri de sülfrik asittir. (H2SO4) Gübre, deterjan, patlayı­cı, boya, yağ gibi malzemelerin üretiminde yararları vardır.
Sülfrik asit sülfür dioksitten iki yolla üretilir. Deri hücresi yöntemiyle üretilen asit fazla saf olmasa bile,
1 alanı geniştir. Diğer yön-kilde gösterilen) saflık ora-
asit üretilmesini sağlar.
Asit soğutulur (8) ve depolara palanır (9).

Gübre üretimi: Amonyak (1) nitrik aside (2) dönüştürülür, sonra bunu nötrleştirip amonyum nitrata dönüştürmek için kullanılır (3). Potasyum klorür (4) eklenir. Sülfürden (5) elde edilen sülfrik asit (6) kalsiyum fosfata (7) eklenir. Bu fosforik asitte (82 çözünmüş haldedir.
gozuKse ae> ay ejker maddelerden klik, basınç,

Amonyakla birleşen fosforik asit amonyum nitrat (9) verir. Kalsiyum fosfat da sülfrik asitle reaksiyona sokularak 'süperfosfatlar'ın üretimine çalışılır.
Maddeler sonra karıştırılıp baz (10) elde edilir, kabartılır (11) ve kurutulur (12).

katalizör faktörlerinden herhangi biri farklı olsaydı, bunları gerçek­leştirmek mümkün olmazdı. Laboratuvar deneyleri geniş kap­samda yürütülmektedir. Eğer bu ana tema başarıyla yürütülebilirse, üretim endüstrisine hizmet verebilir. Kimyasal çalışmaların kurulması ol­dukça pahalıya çıkar. Böylece kim­yasal endüstri büyük ortaklıklar ta-, rafından denetlenir. Bu kuruluşun geleceği, kimyagerlerden çok işa­damlarının elindedir. Bu kişiler de­ney sonuçlarının getireceği kâr, bi-limadamlarmın öne sürdüğü fikir­lerin ne derece uygulanabilir ve eko­nomik olduğu üzerinde dururlar.
dünyada i kullanılan enerji kaynakta)

Kimyasal Enerji
20. yüzyıl toplumu endüstrilerinin yakıtını sağlayacak, yiyecek ve diğer malzemelerini iletecek, evlerini aydınlatıp ısıtacak, traktörünü çalıştırıp haşatını toplayacak ve gemilerini, trenlerini, uçak ve yol taşıtlarını çalıştıracak enerjinin üretim ve tüketimine dayalıdır. Kullandığımız enerjinin yüzde doksanı fosil yakıtlardan sağlanır. Kömürü, benzini veya havagazmı yaktığımızda oluşan kimyasal enerji, hayatımızın şu ya da bu yönünden belkemiğini oluşturur.
ENERJİ VE KİMYASAL. DEĞİŞİKLİKLER
Bilimadamları yeni enerji kaynak­ları bulmak için çalışmalarını sür-dürüyoriarsa da, hâla kimyasal re­aksiyonlarda açığa çıkan enerji gü­cümüzün büyük bir bölümünü sağ­lamakta.
Kimyasal bağlar kırıldığında ve­ya değiştiğinde ve ısı (enerji) açı­ğa çıktığında, reaksiyon egzoter-mik adını alır ki, bunun en önemli örneklerinden biri petrolün yanma-sıdır. Petrol buharı araba mekaniz­masında bir kıvılcımla harekete ge­çirildiğinde, arzulanan bölümde yanma olayı başlar. Hidrokarbon­lar arasındaki bağlar kırılıp, yeni­ler oluştuğunda açığa çıkan ener­ji kıvılcımın verdiğinden çok daha fazladır -egzotermik bir reaksiyon. Bilinen pekçok kimyasal olay eg-
zotermiktir, ancak her reaksiyon­da enerji açığa çıkmaz; bazılarının oluşmaları için enerjiye gereksin­me vardır. Bu çeşit reaksiyonlar endotermik adını alır.
Isının bir nevi enerji şekli olduğu­nu, daha çok Count Rumford ola­rak bilinen Benjamin Thomp-son'dur. Benjamin Thompson ısı­nın eskiden inanıldığı gibi ufak par­çacıklar arasında akan 'kalorik' ad­lı bir sıvı olmadığını ve hareketin bir çeşidi olduğunu ileri sürmüştür.
Thompson toplarda oluşan büyük miktarda ısıdan hareket ederek, ısının sürtünmesiyle oluştuğuna, bunun da mekanik enerjideki de­ğişmeyle sağlandığına inandı. Isının pekçok kimyasal olayın so­nucu oluşu sayesinde, bizde gücü­müzün pekçoğunu bu yvkimtmğ lamaya başladık.
KİMYASAL ENERJİYİ KULLANMA
Bir kimyasal olayda ısı açığa çıkarsa, ürünlerin enerjisi, reaksiyona girenlerden daha az .demektir. Bunlar daha dengeli olarak kabul edilir.
Metan 4 hidrojen, bir karbon ato­mundan (CH4) oluşan yüksek enerjili bir gazdır. İki çift molekül­lü oksijen (O2) ile reaksiyona gir­diğinde karbon iki oksijenle birle­şir ve karbondioksit (CO2) oluştu­rur. Bu arada diğer 4 hidrojen ato­mu da diğer iki hidrojen atomu ile birleşerek, iki molekül su (H2O) oluşturur. Bu işlem sırasında ısı
çıkar.
Bir kalori, bir gram suyu (genellik­le 15°C'de). bir santigrat derecede ısıtmak için gerekli ısı miktarı ola­rak tanımlanır. Fakat, son zaman­larda kalorinin 4.184 katı olan ve ısıdan çok enerji birimi olan (jou-le) bilimsel çalışmalarda daha çok kullanılmaya başlanmıştır. Metan gazını, mutfaklarımızda her gün kullanırız. Kuzey Denizi'nin al­tındaki geniş bölmelerde bulunan doğal bir gazdır. Bu kaynaklar bu­lunmadan önce Algeria'da bulu­nan doğal gaz -1O6°C (-159°F)'a soğutulup, sıvı halde, gemilerle İn­giltere'ye taşınır, burada tekrar gaz haline dönüştürülür.
Kimyasal Hücre
Kimyasal bir hücre, kimyasal de­ğişikliği doğrudan elektriğe dönüş­türür. En basitlerinden biri porse­len bir kap içinde, seyrek sülfrik asit çözeltisine batırılmış olan anot (pozitif elektrod) görevindeki çinko çubuktan ibarettir. Sülfirik asit, çinko-sülfat çözeltisine dönüşür. Bu porselen kap katod (negatif elektrod) görevinde bakır çubuğun da içinde bulunduğu bakır sülfat çözeltisi içindedir. Geçirici kap iyonlann bir çözeltiden diğerine geç­melerine elverişlidir. Sonuçta, olu­şan kimyasal değişim, elektrik akı­mına neden olur.


reaksiyona giren irnaddelerin enerjisi
oksijen atomu hidrojen atomu şarbon atomu
İtfaiye (oksijen)


Nem reaksiyonu tuzlandırır. Oksidasyonun zararlı ve tehlikeli olduğu durumlar yardır ki, önleyi­ci tedbirler gerekir. Bir tungsten lambada, elektrik akımı, metali öy­le ısıtır ki, normal şartlarda patla­yıcı bir oksidasyon olayı beklenir. Buna,, cam çerçeve içindeki tüm havayı boşaltma yoluyla engel olu­nur.
Metan oksijen/e oluşurken, meydana gelen reaksiyon yukardaki şekilde gösterilenlere benzetilebilir. Bir anne (karbon atomu) ve dört çocuğu (hidrojen atomları) yanmakta olan bir binada mahsur kalmışlar -
OKSİDASYON
Oksijen diğer etmenlerle ve bile­şiklerle birleşip, yeni oksitler oluş­turma eğöimfi, kolay reaksiyon ve­ren bir elementtir. Bazen oksidasyon sonuçları olduk­ça çabuktur, bir kibriti yaktığımız­da olduğu gibi- Kibritin ucunu ku­tunun sert kenarına sürttüğümüz­de, sürtünmeden dolayı oluşan ısı, kibritin ucundaki potasyum kırat­taki potasyumun oksijenle birleş­mesini kolaylaştırır, âonuç küçük bir patlamadır -maddeler tutuşa­rak, tahtanın yanmasını sağfar. Diğer örnekler daha uzun sürelidir ve belli periyodlarda oluşur. Pas, oksijen ve demirin birleşip, demir-oksit oluşturmasının sonucudur.
dengesiz durum. 4 itfaiyeci ikişer ikişer gelip (iki çift moleküllü oksijen) onları kurtarıyorlar. Bunlardan ikisi anneyi taşır (karbondioksit oluşumu) diğerleri de ikişer çocuk kurtarıyor (2 molekül- su
Bir kibritin yanmasına sebep olan oksidasyon, lambaların patlamasını önlemek için engellenmelidir.
V
H ,O oluşturarak). Ve aşağıda gerilen beze atlayıp kurtu/ur/ar-denge. Düşüş/erindeki kinetik enerji reaksiyonda açığa çıkan ısıya benzetilebilir. Bu ısı kimyasal bağların tekrar düzenlenmelerinin bir sonucudur.

ENERJİ
Sürtünme reaksiyonlarla imlama yoluyla ısı ima maddeler ışıkla çok «aksiyona girebilirler, maddenin kilogramı len gaz miktarından , sıcak gazın çevreye ptaançta ve üretilen ga-s farklılık gösterir-
r ya birbirleriyle reak-karışımlardan ya da ı enerji veren kim-ı oluşurlar. Yan-içBzüime başladığında re-- birbirlerine öyle yakın ı baslar ki, saniyenin çok inde, patlamalarla ya-ne reaksiyon oluşur, ı açığa çıkan enerjiden (Maçlarla kullanıldığı gibi, t ve taş ocaklarında da r. Kullanışlı olmaları için ı sadece istenildiğinde duumda olmaları gerekir ; bir enerjide patlamayı ı barut ve fitili kullanım ı sokmuştur. Topların yay-ı zamanlarda doğru kul-Jında gerekenden önce tpalsyabilen maddelerle reak-joa başlatılır ki, bu düşmandan fctopu kullanan kişilere zarar ve-
j ateşleme pimi
patlama lobini
toz
kurşun


a: Işık da bir fitil gibi rak, kimyasal bir
başlatılabilir. Kmmthkıa hidrojen ve klor mrmsutdakı reaksiyon, matmadıkça çok yavaştır. Ancuk Mtm reaksivon güneş ışığında fmttoytcıdır. (l)'de hidrojen ve Hor molekülleri ayrıdır. \e var ki güçlü bir ışıkla tmfdaştığında (2) çok seri bir se&Me reaksiyona girerler (3). Molekülleri birarada tutan bağlar kn/ır ve hidrojen ve klor bir/eşip kiAvjen klorürü oluştururlar fHCİJ ışığın neden olduğu veya
ışık .üreten kimyasal- reaksiyonları inceleyen dala fotokimya adı veri lir.
En üstte: Kıvılcım/arın ani parlayışları ve renkli ışığın fişekten oluşumu, fişek/er; sülfür potasyum nitrat ve kömür karışımı olan baruta çeşitli