Теории гетерогенного катализа

Задача теорий состоит в том, чтобы предсказать для каких реакций какие вещества будут катализаторами и почему.

Общая теория гетерогенного катализа пока не создана, существуют лишь теории, справедливые для отдельных классов реакции или для отдельных классов катализаторов.

1. Мультиплетная теория катализа (Баландин А.А. 1929-1930 гг.)

Рассмотрим пример: гидрирование этилена на никелевом катализаторе.

; Кт: Ni

При адсорбции этилена происходит разрыв двойной связи с образованием слабой связи с катализатором, что облегчает взаимодействие с водородом.

Группа С – С – называется индексная группа, группа Ni – Ni – называется мультиплет (диплет).

Для катализа должны выполняться следующие условия:

1. Расстояние между атомами никеля должно быть таким, чтобы не было большого искажения валентных углов в этилене.
2. Энергия связи этилена с катализатором должна быть не слишком большой, иначе не будет происходить десорбция.

Согласно мультиплетной теории твердое тело может быть катализатором, если имеется геометрическое и энергетическое соответствие между группами активных атомов катализатора (мультиплетами) и группами атомов в молекуле реагирующих веществ (индексными группами) образующими связь с мультиплетом.

Мультиплетная теория справедлива для реакций с участием сложных молекул.

2. Теория активных ансамблей (Н.И.Кобозев, 1939г)

Эта теория исходит из того, что активными центрами служат свободные атомы катализатора на поверхности носителя, не входящие в состав кристаллической решетки.

Различные неоднородности делят поверхность на блоки, в каждом блоке имеется несколько свободных атомов (ансамбль).

Установлено, что для окислительных реакций активен одноатомный ансамбль, для реакции гидрирования - двухатомный ансамбль и т.д.

Эта теория объясняет явление влияния состояния поверхности на каталитическую активность, однако она не учитывает химическую природу катализатора.

3. Электронная теория гетерогенного катализа. (Ф.Ф. Волькенштейн, 1950-е гг.)

В ряде случаев активность катализатора связана с наличием в нем свободных или слабосвязанных электронов. Эта теории применима к полупроводниковым катализаторам.

Дата добавления: 2014-01-05