Гетерогенный катализ. В каталитических реакциях, протекающих на поверхности твердого катализатора, можно выделить пять основных стадий:

В каталитических реакциях, протекающих на поверхности твердого катализатора, можно выделить пять основных стадий:

1) диффузия вещества к поверхности катализатора;

2) обратимая адсорбция вещества;

3) реакция на поверхности, в адсорбционном слое;

4) обратимая десорбция продуктов с поверхности;

5) диффузия продуктов реакции от поверхности в объем.

Общая скорость каталитической реакции определяется скоростью самой медленной из этих стадий.

Если не рассматривать диффузию и считать, что равновесие адсорбция десорбция устанавливается быстро, то скорость каталитической реакции определяется скоростью реакции в адсорбционном слое,

где роль реагента играют свободные адсорбционные центры.

На энергетическом профиле реакции, протекающей на поверхности

катализатора, появляются дополнительные максимумы и минимумы, связанные с процессами адсорбции реагентов A (1->4), десорбции продуктов E (5 6) и химической реакции в адсорбционном слое (4->5). Кажущаяся энергия активации гетерогенной реакции Ет кж меньше истинной энергии активации в адсорбционном слое Егет.ст. на величину теплового эффекта адсорбции реагента.

В общем случае уравнение химической реакции на поверхности можно записать следующим образом:

Согласно закону действующих масс для гетерогенной реакции, скорость реакции пропорциональна произведению степеней заполнения поверхности реагентами и свободными центрами:

где степени заполнения при условии адсорбционного равновесия определяются по уравнению Ленгмюра:

, где (Ki - константы адсорбционного равновесия, р - парциальные давления). Таким образом, скорость гетерогенной каталитической реакции определяется давлениями не только реагентов, но и продуктов реакции.

Дата добавления: 2015-06-04