Головна

Каталізатори і каталітичні процеси

  1.  VI. Основні фонетичні процеси.
  2.  VI. ПОЛІТИЧНІ ВІДНОСИНИ І ПРОЦЕСИ - ІСТОРИЧНИЙ І СУЧАСНИЙ АСПЕКТИ.
  3.  VII. Інші фонетичні процеси.
  4.  Автоволнових процеси в активних середовищах
  5.  Анодні процеси у водних розчинах
  6.  Асинхронні паралельні процеси.
  7.  аутоімунні процеси

Швидкість хімічної реакції при даній температурі визначається швидкістю утворення активованого комплексу, яка, в свою чергу, залежить від величини енергії активації. У багатьох хімічних реакціях в структуру активованого комплексу можуть входити речовини, стехіометрично не є реагентами; очевидно, що в цьому випадку змінюється і величина енергії активації процесу. У разі наявності кількох перехідних станів реакція буде йти в основному по шляху з найменшим активаційним бар'єром.

СЛ9 (0) Каталозі - явище зміни швидкості хімічної реакції в присутності речовин, стан і кількість яких після реакції залишаються незмінними.

розрізняють позитивний и негативний каталіз (відповідно збільшення і зменшення швидкості реакції), хоча часто під терміном "каталіз" мають на увазі тільки позитивний каталіз; негативний каталіз називають пригніченням.

Речовина, що входить в структуру активованого комплексу, але стехіометрично не є реагентом, називається каталізатором. Для всіх каталізаторів характерні такі загальні властивості, як специфічність і селективність дії.

СЛ91) специфічність каталізатора полягає в його здатності прискорювати тільки одну реакцію або групу однотипних реакцій і не впливати на швидкість інших реакцій. Так, наприклад, багато перехідні метали (платина, мідь, нікель, залізо і т.д.) є каталізаторами для процесів гідрування; оксид алюмінію каталізує реакції гідратації і т.д.

СЛ9 (2) селективність каталізатора - здатність прискорювати одну з можливих за даних умов паралельних реакцій. Завдяки цьому можна, застосовуючи різні каталізатори, з одних і тих самих вихідних речовин отримувати різні продукти:

 [Cu]: СО + Н2 -> СН3ВІН  [Al2О3]: З2Н5ВІН -> З2Н4 + Н2О
 [Ni]: СО + Н2 -> СН4 + Н2О  [Cu]: З2Н5ВІН -> СН3СНТ + Н2

Причиною збільшення швидкості реакції при позитивному каталізі є зменшення енергії активації при протіканні реакції через активоване комплекс за участю каталізатора (Рис. 5 СЛ.10).

Мал. 5.Енергетична діаграма хімічної реакції без каталізатора (1)
 і в присутності каталізатора (2).

Оскільки, відповідно до рівняння Арреніуса, константа швидкості хімічної реакції знаходиться в експоненційної залежності від величини енергії активації, зменшення останньої викликає значне збільшення константи швидкості. Дійсно, якщо припустити, що предекспоненціальний множники в рівнянні Арреніуса для каталітичної і некаталітична реакцій близькі, то для відносини констант швидкості можна записати СЛ.11 (0):

якщо ?EA = -50 КДж / моль, то ставлення констант швидкостей складе 2,7 · 106 раз (дійсно, на практиці таке зменшення EA збільшує швидкість реакції приблизно в 105 раз).

СЛ.11 (1)Необхідно відзначити, що наявність каталізатора не впливає на величину зміни термодинамічного потенціалу в результаті процесу і, отже, ніякої каталізатор не може зробити можливим мимовільне протікання термодинамічно неможливого процесу (Процесу, ?G (?F) якого більше нуля). Каталізатор не змінює величину константи рівноваги для оборотних реакцій; вплив каталізатора в цьому випадку полягає тільки в прискоренні досягнення рівноважного стану.

Залежно від фазового стану реагентів і каталізатора розрізняють гомогенний і гетерогенний каталіз.
2.3.1 Гомогенний каталіз.

СЛ.12 (0)Гомогенний каталіз - каталітичні реакції, в яких реагенти і каталізатор знаходяться в одній фазі. У разі гомогенно-каталітичних процесів каталізатор утворює з реагентами проміжні реакційноздатні продукти. Розглянемо деяку реакцію

СЛ.12 (1)А + В -> З

У присутності каталізатора здійснюються дві швидко протікають стадії, в результаті яких утворюються частинки проміжного з'єднання АК і потім (через активоване комплекс АВК#) Кінцевий продукт реакції з регенерацією каталізатораСЛ.12 (2):

А + К -> АК

АК + В -> З + К

СЛ.12 (3)Прикладом такого процесу може служити реакція розкладання ацетальдегіду, енергія активації якої EA = 190 кДж / моль:

СН3СНТ -> СН4 + СО

СЛ.12 (4)У присутності парів йоду цей процес протікає в дві стадії:

СН3СНТ + I2 -> СН3I + НI + СО

СН3I + НI -> СН4 + I2

Зменшення енергії активації цієї реакції в присутності каталізатора складає 54 кДж / моль; константа швидкості реакції при цьому збільшується приблизно в 105 разів. Найбільш поширеним типом гомогенного каталізу є кислотний каталіз, при якому в ролі каталізатора виступають іони водню Н+.




 Хімічна кінетика і каталіз |  Швидкість хімічної реакції. |  Гетерогенний каталіз. |  Класифікація хімічних реакцій. |  Формула Максвелла - Больцмана |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати