Учение о катализе

В 1811 г. петербургский академик Константин Сигизмундович Кирхгоф (1764-1833 г.г.) изучил действие минеральных и органических кислот на крахмал и обнаружил, что продуктом реакции гидролиза является виноградный сахар. Он изучил также влияние концентрации кислот и температуры на скорость реакции. Наилучшие результаты были получены им при использовании разбавленных кислот. При замене картофельного крахмала на крахмал пшеничной муки он обнаружил, что в муке содержится вещество, способствующее реакции гидролиза. В этом случае гидролиз проходит при 40-60 °С в отсутствие кислоты. Так была открыта первая ферментативная реакция.

Э. Дэви в 1817-1820 г.г. и И. В. Дëберайнер в 1821-1823 г.г. обнаружили своеобразное действие платины, заключающееся в том, что, оставаясь неизменной, она окисляет при комнатной температуре этанол в уксусную кислоту. Окислителем в данной реакции является кислород воздуха.

В 1820-1835 г.г. в печати появилось много работ, посвященных изучению окисления оксида серы (IV) в оксид серы (VI) в присутствии платины. Эта реакция стала основой технологии производства серной кислоты.

Первое обобщающее исследование каталитических реакций было предпринято Э. Митчерлихом в 1834 г. Изучая реакцию образования эфира в присутствии серной кислоты, он пришел к заключению, что кислота вызывает химическое воздействие только своим присутствием. Он объединил в одну группу явлений все известные тогда каталитические реакции: образование и гидролиз эфиров, гидролиз крахмала, реакции на поверхности металлов, брожение сахаров и другие. Э. Митчерлих дал всем этим процессам общее название – «контактные явления». Термины «катализ» и «каталитические явления» ввел в науку Я. Берцелиус в 1836 г. Этими терминами он объединял химические реакции и биохимические процессы, протекающие в живых организмах.

В 1839 г. Ю. Либих высказал свою точку зрения на природу катализа. Согласно его теории «молекулярных ударов» катализатор передает свои колебания реагирующему веществу. По его мнению, общая причина катализа – это повышение активности реагентов.

В 1857 г. швейцарский химик Христиан Фридрих Шéнбайн (1799-1868 г.г.) в статье «Химические контактные действия» представил новую теорию каталитических явлений. После работ Я. Берцелиуса в ней впервые рассматривались биологические процессы с привлечением экспериментального материала. Ученый развил положение о том, что образованию конечных продуктов реакции предшествует возникновение промежуточных продуктов, то есть реакция проходит через ряд ступеней.

Физико-химическую теорию катализа развивал Д. П. Коновалов в работе «Роль контактных действий в явлениях диссоциации» (1885 г.). Он выступил как родоначальник теории активной поверхности в катализе. Сущность явлений катализа ученый видел в возникновении условий, делающих возможным проявление запаса химической энергии, а также в переходе от менее устойчивых состояний к более устойчивым состояниям при данных условиях. Он считал, что катализ есть ускорение, или развязывание, возможного с термодинамической точки зрения химического процесса. Кроме данного положения ученый связывал явление катализа с процессом адсорбции.

С 90-х годов XIX в. начинается цикл работ В. Оствальда по катализу. В. Оствальд считал, что катализатором может быть любое вещество, которое изменяет скорость реакции, не появляясь в конечном продукте. Он связывал явление катализа с химической кинетикой, превратив катализ в объект новых количественных исследований.

Дата добавления: 2014-01-04