ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катализ из "Общая химия Изд2" Основные понятия. Наиболее мощным средством интенсификации химических реакций является применение катализаторов, т.е. веществ, которые ускоряют хгшические реакции, но не испытывают химические превращения в их результате. Явление изменения скорости реакции под воздействием катализаторов называется катализом. [c.195] Каталитическая активность, т.е. способность ускорения реакции, многих катализаторов возрастает при добавлении небольших количеств некоторых веществ, называемых промоторами, которые без катализатора могут быть каталитически неактивными. Например, скорость окисления SO2 на катализаторе оксиде ванадия V2O5 возрастает в сотни раз при добавлении в систему сульфатов щелочных металлов. [c.195] В тоже время имеются вещества, которые ухудшают каталитическую активность. Их называют каталитическими ядами. Например, каталитическими ядами платиновых катализаторов являются соединения серы, мышьяка, ртуть. [c.195] Механизм катализа зависит от типа реакции. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. [c.196] катализаторы ускоряют реакции, не изменяя термодинамику процесса. Катализаторы могут повышать выход тех или иных продуктов реакции. На активность катализатора влияют промоторы и каталитические яды. Ускорение каталитической реакции в основном вызывается уменьшением ее энергии активации. [c.197] Как видим, в суммарное уравнение реакции катализатор К не входит, т.е. в результате реакции он не изменяется. [c.197] Ранее (см. 7.4) были приведены реакции разложения озона, катализируемые монооксидом азота и атомарным хлором. [c.197] Гомогенными также являются многие природные реакции, катализируемые ферментами. Многие процессы, идушие в организме человека, катализируются ферментами, например, преврашение крахмала в глюкозу, гидролиз эфиров, расщепление белков, разложение пероксида водорода, дегидратация СО2 из крови и др. Ферменты являются полимерами (белками) или комплексами полимеров с низкомолекулярными соединениями. Размеры их значительно превышают размеры ионов и молекул в растворах, поэтому ферменты иногда называют микрогетерогенными катализаторами. Механизм их действия имеет свою специфику, например, включает образование комплекса активный центр фермента — реагент по типу замок-ключ . Поэтому ферментативные катализаторы обычно выделяют в особый класс катализаторов. Многие из них значительно активнее неферментативных катализаторов. Например, фермент катал аза снижает энергию активации реакции разложения пероксида водорода в 10 раз, а скорость реакции увеличивает на более чем 10 порядков. [c.198] Таким образом, гомогенные каталитические реакции протекают через образование промежуточных соединений, в котором участвует катализатор. [c.198] Гетерогенный катализ. Если катализаторы и реагенты находятся в разных фазах и имеют границу раздела, то катализ называется гетерогенным. Гетерогенными обычно являются твердые катализаторы, на поверхности которых реагируют газообразные или жидкие вещества. [c.199] Каталитический, как и любой гетерогенный процесс, включает стадию подвода реагентов в зону реакции. Если процесс лимитируется стадией переноса реагента, то применение активного катализатора теряет смысл, поэтому гетерогенные катализаторы применяют лишь для процессов, которые не лимитируются стадией переноса реагентов или продуктов реакции. [c.199] Катализаторы не должны ускорять реакции окисления 80г до 80з и восстановления N0 до ЫНз. Кроме того, катализаторы должны бьггь устойчивы к каталитическим ядам, например, к свинцу, входящему в состав антидетонационных добавок к бензину. Последнюю задачу пока не удалось решить, поэтому выпускаемые нейтрализаторы могут применяться лишь на автомобилях, работающих на бензине без добавок соединений свинца. В качестве катализаторов нейтрализации используются платиновые металлы и оксиды, например А1г0з и СиО с Р1 и Рс1 или КЬ. [c.200] гетерогенные каталитические реакции начинаются со стадии адсорбции, в результате которой ослабляются или разрываются химические связи в молекулах реагентов. Для ускорения реакции применяются катализаторы с развитой поверхностью. В настоящее время нашли широкое применение различные катализаторы. [c.201] Вопросы и задачи для самоконтроля. [c.201] Вернуться к основной статье