Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ГИ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 15 (всего у книги 45 страниц)
Гидролакколит
Гидролакколи'т (от гидро... и греч. lákkos – яма и líthos – камень), многолетний бугор пучения с ледяным ядром, образующийся в результате увеличения объёма подземной воды при замерзании в условиях гидростатического напора в областях развития многолетнемёрзлых горных пород. Г. достигают 25—40 м высоты и 200 м ширины и имеют форму купола с крутыми склонами, пологого кургана или валообразного поднятия; сверху ядро покрыто приподнятыми деформированными отложениями, которые разбиты трещинами. В СССР распространены главным образом в Якутии.
Гидролиз
Гидро'лиз (от гидро... и греч. lýsis – разложение, распад), реакция ионного обмена между различными веществами и водой. В общем виде Г. можно представить уравнением:
где А—В – гидролизующееся вещество, А—Н и В—ОН – продукты Г.
Равновесие в процессе Г. солей подчиняется действующих масс закону. Если в результате Г. образуется нерастворимое или легколетучее вещество, Г. идёт практически до полного разложения исходной соли. В остальных случаях Г. солей проходит тем полнее, чем слабее соответствующая соли кислота или основание.
Если Г. подвергается соль, образованная слабой кислотой и сильным основанием, например KCN, раствор имеет щелочную реакцию; это объясняется тем, что анион слабой кислоты частично связывает образовавшиеся при диссоциации воды ионы Н+ и в растворе остаётся избыток ионов OH-:
Раствор соли сильной кислоты и слабого основания, например NH4Cl, – кислый
Если заряд катиона (или аниона) соли больше единицы, то Г. часто приводит к образованию кислых (или основных) солей в качестве продуктов первой ступени процесса, например:
CuCl2 ® Cu (OH) Cl ® Cu (OH)2.
Количественной характеристикой Г. солей может служить степень гидролиза (a), определяемая отношением концентрации гидролизованной части молекул к общей концентрации данной соли в растворе; в большинстве случаев она невелика. Так, в 0,1 молярных растворах ацетата натрия CH3COONa или хлорида аммония NH4CI при 25 °С a = 0,01%, а для ацетата аммония CH3COONH4a = 0,5%. С повышением температуры и разбавлением раствора степень Г. увеличивается.
Г. солей лежит в основе многих важных процессов в химической промышленности и лабораторной практике. Частичный Г. трёхкальциевого силиката является причиной выделения свободной извести при взаимодействии портландцемента с водой (см. Цемент). Благодаря Г. возможно существование буферных систем, способных поддерживать постоянную кислотность среды. Такие растворы имеют и очень важное физиологическое значение – постоянная концентрация ионов Н+ необходима для нормальной жизнедеятельности организма. С Г. солей связан ряд геологических изменений земной коры и образование минералов, формирование природных вод и почв.
Гидролиз органических соединений – расщепление органического соединения водой с образованием двух или более веществ. Обычно Г. осуществляется в присутствии кислот (кислотный Г.) или щелочей (щелочной Г.). Гидролитическому расщеплению чаще всего подвергаются связи атома углерода с другими атомами (галогенами, кислородом, азотом и др.). Так, щелочной Г. галогенидов служит методом получения (в том числе и промышленного) спиртов и фенолов, например:
В зависимости от строения углеводородного радикала (R) и от условий реакции Г. галогенпроизводных может осуществляться как мономолекулярный (SN1) или бимолекулярный (SN2) процесс. В случае мономолекулярной реакции вначале происходит ионизация связи углерод – галоген, а затем образующийся ион карбония реагирует с водой; щёлочь, если она добавлена, не влияет на скорость Г. и служит только для нейтрализации выделяющейся галогеноводородной кислоты и смещения равновесия:
В случае бимолекулярной реакции скорость Г. прямо пропорциональна концентрации щёлочи:
R—Hal+ + HO- ® R—OH + Hal-SN2.
Исключительно важен Г. сложных эфиров (реакция, обратная этерификации):
Кислотный Г. сложных эфиров является обратимым процессом:
Щелочной Г. сложных эфиров необратим, поскольку он приводит к образованию спирта и соли кислоты:
Этот процесс широко применяется в промышленности для получения спиртов и кислот, например при омылении жиров с целью получения глицерина и солей высших алифатических кислот (мыла).
Аналогично сложным эфирам гидролизуются амиды кислот:
Случаи Г. углерод-углеродной связи сравнительно редки. К ним относятся, в частности, кетонное (действием кислот и разбавленных щелочей) и кислотное (действием концентрированной щёлочи) расщепление 1,3-дикарбонильных соединений, например ацетоуксусного эфира:
Термин «Г.» обычно применяется в органической химии также по отношению к некоторым процессам, которые более правильно было бы называть гидратацией; примером может служить превращение нитрилов кислот в амиды:
Г. сложноэфирных, гликозидных (в углеводах) и амидных (в белках) связей играет огромную роль в жизнедеятельности любых организмов, например, в таких процессах, как усвоение пищи, передача нервных импульсов и т. п. Г. в живом организме катализируется ферментами гидролазами. См. также Гидролиз растительных материалов.
Лит.: Киреев В. А., Курс физической химии, 2 изд., М., 1956; Реутов О. А., Теоретические проблемы органической химии, 2 изд., М., 1964.
Гидролиз древесины
Гидро'лиз древеси'ны, см. Гидролиз растительных материалов.
Гидролиз растительных материалов
Гидро'лиз расти'тельных материа'лов, взаимодействие полисахаридов (см. Сахара) непищевого растительного сырья (древесные отходы, хлопковая шелуха, подсолнечная лузга и т.п.) с водой в присутствии катализаторов – минеральных кислот. Исходное растительное сырьё обычно содержит до 75% нерастворимых в воде полисахаридов в виде целлюлозы и гемицеллюлоз, при разложении которых вначале образуются промежуточные соединения, а затем простейшие сахара – монозы. Наряду с образованием моноз происходит и их частичный распад с образованием фурфурола, органических кислот, гуминовых кислот и др. веществ. Скорость гидролиза растет с увеличением температуры и концентрации кислоты.
Г. р. м. является основой гидролизных производств, служащих для получения важных пищевых, кормовых и технических продуктов. В производственных условиях продуктами Г. р. м. являются гидролизаты – растворы моноз (пентоз и гексоз, в частности глюкозы), летучие вещества (органические кислоты, спирты) и твёрдый остаток – гидролизный лигнин. Выход моноз может достигать 90% от полисахаридов. Гидролизаты подвергают дальнейшей биохимической или химической переработке в зависимости от профиля гидролизных производств и требуемых видов товарной продукции.
Наиболее распространена биохимическая переработка гидролизатов для получения белково-витаминных веществ – дрожжей кормовых. Один из важнейших продуктов гидролизного производства – этиловый спирт также получают биохимическим путём– сбраживанием гексоз гидролизатов.
Пищевую глюкозу и техническую ксилозу получают соответственно из гексозных и пентозных гидролизатов путём очистки их от минеральных и органических примесей, упаривания и кристаллизации. При химической переработке гидролизатов восстановлением содержащихся в них моноз получают многоатомные спирты: из гексоз образуются соответствующие гекситы (сорбит, маннит, дульцит и т.д.), а из пентоз – пентиты (ксилит, арабит и др.). Путём гидрогенолиза многоатомных спиртов можно получить глицерин, пропиленгликоль и этиленгликоль. Дегидратацией пентоз получают фурфурол, выход которого зависит от состава сырья и условий гидролиза и дегидратации. При дегидратации гексоз образуется левулиновая кислота, используемая в ряде химических синтезов.
При пиролизе лигнина образуются смолы и полукокс, который подвергают термической активации для получения активных газовых и обесцвечивающих углей. При обработке гидролизного лигнина концентрированной серной кислотой образуется активный уголь – коллактивит. При обработке щелочами лигнин растворяется, а при последующем подкислении выделяется активированный лигнин, являющийся активным наполнителем синтетического каучука. Гидролизный лигнин используют также как топливо. См. также Гидролизная промышленность.
С. В. Чепиго.
Гидролизер
Гидро'лизер, аппарат для проведения реакции гидролиза в крахмалопаточном производстве. Г. бывают периодического и непрерывного действия. Первые в свою очередь делятся на аппараты, работающие при атмосферном давлении (заварные чаны) и при повышенном давлении (конверторы). В заварном чане вода и кислота доводятся до интенсивного кипения, в чан из мерника подаётся крахмальное молоко (заварка), гидролиз крахмала (осахаривание) происходит одновременно с выпариванием сиропа. Длительность заварки и осахаривания 4—4,5 ч. В конверторах гидролиз ведётся при повышенных температуре и давлении и продолжается всего 18—20 мин. Г. непрерывного действия имеют ряд преимуществ: непрерывность процесса, позволяющая регулировать осахаривание и, следовательно, повысить качество сиропа; более равномерное потребление пара; сокращение расхода топлива. Все процессы протекают одновременно над разными порциями крахмального молока, которое непрерывно и последовательно переходит из одной зоны в другую. Такой Г. состоит из трубчатого 5-секционного подогревателя и осахаривателей. В подогревателе осуществляется клейстеризация крахмала и нагревание клейстера до температуры осахаривания (около 145°C). Далее сироп поступает на два последовательно соединённых осахаривателя, где завершается осахаривание. Гидролиз продолжается 8—10 мин.
Лит.: Технология крахмало-паточного производства, 3 изд., М., 1959; Бузыкин Н. А., Технологическое оборудование крахмальных и крахмало-паточных заводов, М., 1959; Выщепан А. Г., Мельман М. Е., Товароведение продовольственных товаров, М., 1960; Производство кристаллической глюкозы из крахмала, М., 1967.
«Гидролизная и лесохимическая промышленность»
«Гидро'лизная и лесохими'ческая промы'шленность», научно-технический и производственный журнал, орган министерства целлюлозно-бумажной промышленности СССР, Главного управления микробиологической промышленности при Совете Министров СССР и Научно-технического общества бумажной и деревообрабатывающей промышленности. Издаётся в Москве с 1948 (до 1955 – «Гидролизная промышленность СССР»). Освещает вопросы получения из непищевого сырья этилового спирта, кормовых дрожжей, фурфурола, двуокиси углерода и др. продуктов гидролиза, переработки сульфитных и сульфатных щёлоков, а также производства в лесохимической промышленности канифоли, скипидара, древесного угля, уксусной кислоты, ацетатных растворителей и добычи живицы путём подсочки леса. Периодичность – 8 номеров в год. Тираж (1971) 3250 экз.
Гидролизная промышленность
Гидро'лизная промы'шленность, объединяет производства, основанные на химической переработке растительных материалов путём каталитического превращения полисахаридов в моносахариды. Вырабатывает из непищевого растительного сырья – отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки, а также сельского хозяйства – кормовые дрожжи, этиловый спирт, глюкозу и ксилит, фурфурол, органической кислоты, лигнин и др. продукты. Народно-хозяйственное значение Г. п. заключается прежде всего в том, что она использует огромные ресурсы растительных отходов для производства ценной продукции, на выпуск которой в др. отраслях промышленности расходуется значительное количество пищевых и кормовых продуктов (зерно, картофель, патока и др.). Современный уровень технологии позволяет получать методом гидролиза из 1 т сухого древесного сырья, в зависимости от профиля производства, 220 кг кормовых белковых дрожжей или 35 кг дрожжей и 175 л этилового спирта или 105—110 кг дрожжей и 70—80 кг фурфурола.
В дореволюционной России, несмотря на открытия русских учёных в области гидролиза и наличие огромной сырьевой базы, Г. п. не было. В СССР возникла в 1935. До 1943 выпускала только этиловый спирт, в 1943 было организовано производство кормовых дрожжей, в 1944—46 – фурфурола. Г. п. СССР производит широкий ассортимент продукции. Главным направлением её развития является расширение производства кормовых дрожжей путём строительства мощных гидролизно-дрожжевых предприятий.
СССР располагает практически неограниченными запасами полисахаридсодержащих растительных материалов. При современном уровне производства лесоматериалов и переработки древесины в СССР общее количество отходов древесины составляет около 100 млн. м в год (не считая низкокачественной древесины, получаемой в процессе заготовки леса, которая используется большей частью как топливо). Кроме того, сырьём для промышленной переработки может служить около 1 млн. т стержней початков кукурузы, подсолнечной лузги, хлопковой шелухи, собирающихся ежегодно на калибровочных и маслозаводах. Содержание полисахаридов в этих растительных отходах достигает 70%, что в 2—3 раза превышает содержание сахарозы в сахарной свёкле или крахмала в картофеле и равно количеству крахмала в кукурузном зерне, 1 т абсолютно сухой хвойной древесины заменяет при производстве этилового спирта 0,6 т зерна или 1,6 т картофеля. Гидролизный завод, перерабатывающий 150 тыс. плотных м древесных отходов и дров, производит такое количество этилового спирта и кормовых дрожжей, на производство которых потребовалось бы около 36 тыс. т зерна или 20 тыс. т патоки. Из 1 м пиловочника получают товарных пиломатериалов на 28 руб., а при комплексной переработке 1 м отходов лесопиления – продукции на 60—70 руб.
Гидролизные предприятия размещены в Архангельской обл., Карельская АССР, Ленинградской обл., в БССР, УССР, Молдавская ССР, Краснодарском крае, Грузинская ССР, Казахская ССР, Пермской обл., на средней и нижней Волге, на Урале, в Красноярском крае, Иркутской обл. и на Дальнем Востоке. Крупнейшие предприятия Г. п. – Красноярский, Бирюсинский (Иркутская обл.), Канский (Красноярский край) и Тавдинский (Свердловская обл.) гидролизные заводы, Ферганский (Узбекская ССР) завод фурановых соединений. Г. п. располагает мощной производственной базой. Развитие Г. п. и выработка основных видов продукции характеризуются данными табл. 1.
Табл. 1. – Производство основных видов продукции гидролизной промышленности в СССР
| Годы | Этиловый спирт, тыс. долл | Кормовые дрожжи, тыс. т | Фурфурол, тыс. т |
| 1940 | 366 | – | – |
| 1945 | 670 | 0,07 | – |
| 1950 | 3201 | 1,08 | 0,44 |
| 1950 | 14273 | 9,75 | 4,43 |
| 1968 | 19409 | 97,10 | 17,12 |
Большая часть гидролизных предприятий кооперируется с лесопильно-деревообрабатывающими и целлюлозно-бумажными, масло-жировыми предприятиями, непосредственно получая от них энергетические ресурсы и отходы. Об основных химико-технологических процессах гидролизных производств см. в ст. Гидролиз растительных материалов.
Механизация трудоёмких процессов и операций в Г. п. технически в основном решена, однако не везде ещё механизированы погрузочно-разгрузочные работы. Частично осуществлена автоматизация. Фондовооружённость и производительность труда показаны в табл. 2.
Табл. 2. – Производительность труда и фондовооружённость в гидролизной промышленности СССР
| Показатели | 1960 | 1968 |
| Выработка валовой продукции на одного работающего в % к 1960 | 100 | 146 |
| Фондовооружённость, в рублях | 8838 | 11252 |
Г. п. интенсивно развивается и в др. социалистических странах. В Болгарии с 1965 работают 2 гидролизно-дрожжевых завода, в Венгрии, Польше кормовые дрожжи производят в основном из мелассы и отходов спиртового производства, в ГДР и Чехословакии – на базе использования сульфитного щёлока.
Среди капиталистических стран Г. п. развита в США, Франции, Италии, Финляндии, Японии и представлена главным образом производством фурфурола и кормовых дрожжей. Наиболее крупное производство фурфурола в США.
Лит.: Гидролизная и сульфитно-спиртовая промышленность СССР, Сборник справочных материалов, М., 1957; Шарков В. И., Технология гидролизного сульфитно-спиртового производства, М., 1959: Басин Д. М., Козлов А. И., Вопросы экономической эффективности гидролизной промышленности, М. – Л., 1961.
В. Н. Шлянин.
Гидролимфа
Гидроли'мфа (от гидро... и лимфа), жидкость, циркулирующая в каналах гастроваскулярной системы некоторых кишечнополостных животных; доставляет клеткам и тканям питательные вещества и удаляет продукты их обмена. Гастроваскулярная система сообщается с внешней средой, и поэтому состав Г. (содержание органических веществ и солей) непостоянен.
Гидрологическая станция
Гидрологи'ческая ста'нция, 1) производственный орган Гидрометеорологической службы СССР, осуществляющий наблюдение и изучение гидрологического режима водных объектов и территории (на реках – уровень воды, температура воды, скорость течения, мутность, ледовые явления и др.). Г. с. имеют пункты наблюдений (посты), оборудованные соответствующими устройствами и приборами. Г. с. подразделяются на речные, озёрные, болотные, воднобалансовые, снеголавинные, селестоковые, ледниковые, морские. 2) Пункт в какой-либо одной точке моря (озера) с известными координатами, где проводится с судна серия гидрологических наблюдений: состояния моря (озера) и погоды, прозрачности и цвета, температуры и химического состава воды на различных глубинах, а также направления и скорости течения.
Е. М. Старостина.
Гидрологические карты
Гидрологи'ческие ка'рты, карты, отображающие распределение вод на земной поверхности, характеризующие режим водных объектов и позволяющие оценить водные ресурсы отдельных частей суши. К Г. к. относятся карты речной сети, её густоты и озёрности, карты стока, карты источников питания, ледового режима, мутности воды в реках, минерализации и химического состава природных вод, некоторых характерных явлений: пересыхания и перемерзания, наводнений, карты составляющих водного баланса, испарения с поверхности суши и водной поверхности, коэффициента стока, карты гидрологического районирования, использования и перспектив использования. Особенности режима озёр и водохранилищ отображаются на специальных картах, аналогичных морским картам (см. Морские навигационные карты). Основными Г. к. являются карты стока (среднего, максимального и минимального). Для оценки водных ресурсов территории наиболее существенна роль карты распределения среднего многолетнего (нормы) стока. Сток отдельных рек показывают на карте (водоносности) в виде масштабной полосы, соответствующей величине стока в разных створах. Карта водоносности характеризует отдельные реки; сток с территории (и её увлажнённость) хорошо отражают карты модуля стока (в л/сек (км2) и слоя (в мм за год, месяц, сезон). В условиях малой гидрометеорологической изученности территории Г. к. являются наиболее надёжными источниками информации о её водных ресурсах. Впервые карта стока была составлена в США в 1892 Ф. Ньюэллом. В СССР первую карту стока (весеннего половодья притоков Днепра) опубликовал П. Н. Лебедев (1925). В 1927 Д. И. Кочерин впервые составил карту среднего многолетнего стока Европейской части СССР. В 1937 Б. Д. Зайков и С. Ю. Беленков опубликовали карту стока СССР. Первая карта стока всего земного шара выполнена М. И. Львовичем (1945). Наиболее полно распределение среднего стока СССР отражено на картах Б. Д. Зайкова (1946), В. А. Троицкого (1948), а также в Физико-географическом атласе мира (1967).
Лит.: Лебедев П. Н., О нормах стока, в кн.: Труды Первого Всероссийского гидрологического съезда, Л., 1925; Кочерин Д. И., Вопросы инженерной гидрологии, М. – Л., 1932; Львович М. И., Элементы водного режима рек земного шара, Свердловск – М., 1945 (Тр. науч.-исследовательских учреждений ГУ ГМС СССР. Серия 4, в. 18); Троицкий В. А., Гидрологическое районирование СССР, М. – Л., 1948; Тихоцкий К. Г., Методы картографирования пространственного распределения среднего стока, «Изв. Забайкальского филиала Географического общества СССР», 1968, т. 4, в. 2.
К. Г. Тихоцкий.
Гидрологические карты.
Гидрологические прогнозы
Гидрологи'ческие прогно'зы, научные (с различной заблаговременностью) предсказания развития того или иного процесса, происходящего в реке, озере или водохранилище. По характеру предсказываемых элементов режима Г. п. делят на водные и ледовые. К водным Г. п. относятся прогнозы объёма сезонного и паводочного стока, максимальных расходов воды и уровня половодья или паводка, средних расходов воды за различные календарные периоды, времени наступления максимума половодья и др.; к ледовым Г. п. – прогнозы сроков вскрытия и замерзания рек, озёр, водохранилищ, толщины льда и др. Г. п. бывают краткосрочные – на срок до 15 cym и долгосрочные – на срок от 15 cym до нескольких месяцев. По целевому назначению различают прогнозы для гидроэнергетики (приток воды в водохранилища гидроэлектростанций), для водного транспорта (прогнозы уровня воды по судоходным рекам), для ирригации (прогнозы стока рек за период вегетации). Г. п. – один из основных разделов прикладной гидрологии.
А. И. Чеботарев.
