ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы О теории каталитических реакций из "Катализ в кипящем слое" Катализом называется изменение скорости химических реакций при воздействии веществ-катализаторов, которые участвуя в процессе, остаются после его окончания химически неизменными. Катализ называется положительным, если- катализатор ускоряет реакцию и отрицательным при снижении скорбсти ее. В данной книге рассматривается, в основном, положительный гетерогенный катализ в газовой среде на твердых катализаторах. [c.61] Теория катализа относится к числу мало разработанных областей современной физической химии. В настоящее время еще нет общей теории позволяющей предвидеть каталитическое действие различных веществ применительно к какой-либо реакции, а существующие концепции на катализ следует рассматривать как составные части будущей теории. [c.61] Из многочисленных теоретических представлений о катализе [1—10] кратко рассмотрим здесь теории промежуточный соединений, активных центров, мультиплетную и электронную.. [c.61] Теория промежуточных соединений была одним из первых научных объяснений явления катализа и до сих пор служит основой современных представлений о нем [11]. Схематично эта теория заключается в том, что медленная реакция между исходными реагирующими веществами заменяется двумя или цепью более быстрых реакций с участием катализатора, образующего с исходными веществами промежуточные соединения. В гомогенном катализе промежуточные соединения, как правило, можно обнаружить химическим анализом и даже выделить в чистом виде. При гетерогенном катализе на твердых катализаторах промежуточные соединения являются продуктом активированной (химической) адсорбции, они возникают лишь на поверхности катализатора, не образуют отдельных фаз и не обнаруживаются химическим анализом. [c.61] В соответствии с теорией промежуточных соединений в современном представлении сущность ускоряющего действия катализаторов состоит в понижении энергии активации химической реакции в результате образовакия промежуточных соединений с участием катализатора или вследствие осуществления реакции по цепному механизму при инициирующем действии катализатора. [c.61] Для этого превращения требуется энергия, равная Е. [c.62] Потенциальная энергия системы будет отличаться от исходного состояния на теплоту образования соединения А [К]. [c.62] Энергия, необходимая для протекания этой стадии, составляет величину 2 . [c.62] Если переход от активного комплекса АВ в отсутствие катализатора к активному комплексу, возникающему в ходе каталитического процесса АВ [К.1, экзотермичен, то энергия активации каталйти-ческого процесса кат будет на величину АЕ меньше, чем некаталитического и скорость реакции возрастет в соответствии с уравнением Аррениуса. [c.63] Теория промежуточных соединений не объясняет зависимость активности катализаторов от способа их приготовления, типа носителя и других факторов, определяющих структуру катализаторов. [c.63] Теория активных центров в первом приближении объясняет влияние структуры. Согласно этой теории, катализ осуществляется не на всей поверхности катализатора, а только на активных центрах.. [c.63] Считают [12], что активные центры сосредоточены на линиях излома кристаллической поверхности (ребра, вершины углов) или в молекулярных трещинах и ямах, возможно, что активные центры представляют собой вообще докристаллическую фазу. [c.63] Поэтому после установления самого факта существования активных мест на поверхности катализатора потребовались новые идеи для суждения о строении активных центров. Такую идею предложил Баландин [1, 2], показавший, что структуру активного центра можно найти из рассмотрения возможных механизмов каталитического превращения. [c.63] Мультиплетиая теория Баландина [1, 13] исходит из представлен ния об активированной адсорбции молекул одного или нескольких реагентов на активных центрах с образованием циклического промежуточного соединения нри участии нескольких атомов катализатора. [c.63] Для реакции между реагирующими молекулами при участии катализатора необходимо геометрическое и энергетическое соответствие адсорбируемых молекул и активных центров катализатора. [c.63] Геометрическое соответствие необходимо для тесного сближения реагентов и рабочих центров катализатора. Соприкасающиеся атомы реагента и катализатора образуют промежуточный комплекс, в котором первоначальные связи деформированы. Пользуясь принципом структурного соответствия, можно объяснить отдельные случаи нромотироВания, например, наличие максимума при увеличении промотирующей добавки. [c.63] Энергетическое соответствие активных групп реагирующих молекул и групп атомов в активном центре катализатора является- вторым условием каталитического ускорения реакции. [c.63] При полном разрыве связей в реагирующей молекуЛе энергия активации должна равняться энергетическому барьеру реакции. [c.64] Значения величин средних энергий связи между атомами реагирующих веществ можно найти в литературе [3]. Адсорбционный потенциал определяют специальными методами [1, 2]. [c.65] Вернуться к основной статье