Залежність швидкості реакції від присутності каталізатора

Речовини, які не витрачаються в результаті перебігу реакції, але впливають на її швидкість, називають каталізаторами, а зміна швидкості хімічної реакції в присутності каталізатора одержала назву каталізу.

Хімічні реакції, які відбуваються в присутності каталізатора, називаються каталітичними.

Розрізняють гомогенний і гетерогенний каталіз.

У випадку гомогенного каталізу каталізатор і реагуючі речовини утворюють одну фазу. Наприклад, 2SO₂+O₂NO 2SO ₃. Оксид нітрогену(II) – NO -каталізатор. Усі реагуючі речовини і каталізатор знаходяться в газоподібному стані в одній фазі.

У випадку гетерогенного каталізу каталізатор знаходиться в системі у вигляді самостійної фази. Наприклад, синтез амоніаку відбувається в присутності платинового каталізатора:

Каталізатор утворює окрему тверду фазу.

Як при гомогенному, так і при гетерогенному каталізі реакція відбувається через активні проміжні сполуки. Відповідно до цієї теорії каталізатор спочатку утворює з однією з вихідних речовин проміжну сполуку, яка реагує з другою вихідною речовиною з виділенням каталізатора. Cхематично це можна представити так:

А + В = АВ (реакція відбувається повільно).

В присутності каталізатора (К) реакція проходить в дві стадії:

А + К = АК (швидко);

АК + В = АВ + К (швидко).

При гетерогенному каталізі між каталізатором і реагуючими речовинами є поверхня поділу. Всі реакції відбуваються на поверхні каталізатора. Активність каталізатора залежить від величини і властивостей його поверхні. Для збільшення поверхні каталізатора його звичайно наносять на носій, що має пористу структуру (пемза, азбест тощо).

Деякі речовини знижують активність або повністю дезактивують каталізатор. Такі речовини називаються каталітичними отрутами. Такими отрутами, наприклад, є сполуки Арсену, Меркурію, Плюм-буму, до яких особливо чутливі платинові каталізатори.

В хімічній промисловості широко застосовуються каталізатори. Добування сульфатної кислоти, синтез аміаку, переробка нафти і природного газу, одержання синтетичного каучуку, пластмас – все це каталітичні процеси.

В більшості випадків дія каталізаторів пояснюється тим, що вони знижують енергію активації реакції. Реакція проходить через інші проміжні активовані комплекси, для утворення яких потрібно менше енергії, ніж для утворення активованих комплексів, що виникають без каталізатора.

Велику роль відіграє каталіз в біологічних системах. Більшість хімічних реакцій, що відбуваються в крові і клітинах тварин і людини, в травній системі є каталітичними. Каталізатори в цьому випадку називаються ферментами. В організмі людини є близько 30000 різних ферментів.

Дата добавления: 2015-05-24