Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Катализ




Катализ – это изменение (в основном, увеличение) скорости химической реакции под воздействием веществ, называемых катализаторами. Катализатор – вещество, изменяющее скорость реакции, способное принимать участие в образовании промежуточных продуктов реакции, но остающееся после окончания реакции в неизменном виде и в том же количестве. Свойства катализаторов:

- остается в химически неизменном виде и в том же количестве в процессе реакции;

- отличается избирательностью действия (специфичностью), но существуют и универсальные катализаторы. Специфичность – способность изменять скорость или направление только конкретной реакции или группы сходных. Например:

 

- если реакция обратима, то катализатор ускоряет прямую и обратную реакции, ускоряя процесс достижения равновесия

Механизм действия катализатора – снижение энергии активации процесса с изменением его механизма. Катализ бывает гомогенный и гетерогенный.

Гомогенный катализ – реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе. Например: SO2 + 0,5O2 = SO3. Катализатором этой реакции в газовой фазе является газообразный NО2. В отсутствии катализатора реакция протекает очень медленно. Катализатор связывается с диоксидом серы: SO2 + NО2 = SO3 + NО (промежуточным продуктом является также неустойчивая нитрозилсерная кислота, содержащая химически связанные оксиды азота [SO2(ОН)ОNO]), а затем снова возвращается в свое исходное состояние по реакции: NO + 0,5O2 = NО2. Примеры гомогенного катализа:

Механизм действия катализатора можно объяснить как с позиций теории активных соударений, так и с позиций теории активированного комплекса.

Энергетическая диаграмма, поясняющая действие катализатора снижением общей энергии активации процесса в присутствии катализатора.

А + В = АВ, характеризуется Еа

1) А + К = АК Еа(1)

2) АК + В = АВ + К Еа(2)

3) Еа > Еа(1) + Еа(2)

 

Действие катализатора также объясняет теория активированного комплекса. Если реакция протекает через образование активированного комплекса, включающего в себя катализатор и один из реагентов, величина энергии активации процесса становится ниже, чем в случае протекания реакции без участия катализатора.

Гетерогенный катализ – реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Например: Н2О2 = Н2О + О2, катализатор – MnO2. В отличие от гомогенного катализа для гетерогенного катализа нет единой теории, объясняющей все наблюдаемые явления. Особенность гетерогенных каталитических реакций заключается в образовании на поверхности катализатора хемосорбционных комплексов, которые не способны существовать самостоятельно и не могут быть названы промежуточными соединениями. Характер взаимодействия в значительной степени зависит от электронной структуры твердого катализатора. Одни из самых распространенных гетерогенных катализаторов являются d- элементы и их оксиды. У d- элементов есть свободные р-орбитали для образования этих поверхностных промежуточных комплексов. Таким образом, катализатор направляет реакцию по новому пути, в котором энергия активации значительно меньше.

Достаточно универсальными гетерогенными катализаторами могут быть:

- d- элементы и их оксиды (платина, кобальт, никель, железо, ванадий и др.);

-оксиды алюминия и кремния, природные глины и соли алюминия;

- серная кислота (органический синтез).

Примеры гетерогенного катализа: гидрирование непредельных углеводородов (катализаторы – платина, оксиды кремния и алюминия); синтез аммиака (соли алюминия, губчатое железо); окисление диоксида серы до триоксида (платина или оксид ванадия (V)).

Существует такое понятие как автокатализ – катализатором является один из продуктов реакции. В данной реакции нитрит-ион, образующийся в первой стадии реакции, ускоряет процесс. Поэтому разбавленная азотная кислота действует на металлы быстрее и интенсивнее концентрированной азотной кислоты:

 

 

Ингибиторы – вещества, замедляющие скорость реакции. В отличие от катализатора ингибитор расходуется в процессе реакции, и расходование ингибитора снова приводит к очередному запуску основного процесса. Ингибитором коррозии железа может быть ион ОН- или ортофосфорная кислота, действие которых связано с образованием на поверхности железа плотных пленок: оксидных или фосфатных.

Ингибитор отличается от каталитических ядов, которые «отравляют», т.е. необратимо взаимодействуют с катализатором, превращая его в другое вещество, не обладающее каталитической активностью.

Роль ингибитора часто сводится к переводу в неактивное состояние наиболее активных частиц реагирующих веществ, которые обусловливают быстрое течение процесса. Часто ингибиторы получают в результате разложения веществ или под воздействием внешних факторов(температура, свет) – это, как правило, часто бывает в цепных реакциях.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1502; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.