ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катализаторы и каталитические реакции из "Катализ и ингибирование химических реакций" Когда Берцелиус [1] при классификации реакций впервые предложил рассматривать некоторые реакции как каталитические , он акцентировал внимание главным образом на природе и количестве продуктов, а не на скорости их образования. Казалось, что большинство реакций протекает в присутствии катализаторов, которые часто могут легко отделяться от продуктов и использоваться вновь. Берцелиус полагал, что существует особая каталитическая сила , которая вызывает эту увеличенную интенсивность реакции. [c.15] СНз - - - — СН4 + 12 (медленная реакция). [c.16] Однако в редких случаях промежуточные вещества являются столь стабильными и легко обнаруживаемыми, как в этом примере. Чаще имеет место случай, когда промежуточные вещества оказываются весьма реакционноспособными и присутствуют в низких концентрациях даже по сравнению с катализатором. Они могут представлять собой либо насыщенные соединения и ионы, либо свободные радикалы и атомы и могут существовать в газовой или жидкой фазе или быть связанными с поверхностью. Однако несомненно, что их поведение можно объяснить необычной реакционной способностью, обусловленной в свою очередь их структурой, а не существованием какой-либо особенной силы, свойственной каталитическим реакциям. Таким образом, теория катализа рассматривает, во-первых, вопрос о характере промежуточных веществ, реакции, приводящие к их образованию, и реакции, которые они претерпевают, давая продукты и катализатор, и, во-вторых, причины, но которым кинетический механизм, обусловленный катализатором, дает большую скорость, чем это возможно в его отсутствие. [c.16] О страта , хотя иногда может присоединяться или отщепляться и большая по размерам заряженная группа. [c.17] Изучение этих реакций имеет длинную историю. Катализируе-мые кислотами реакции в водном растворе часто использовали при 7 ранних попытках систематического изучения скоростей химиче-в ских реакций. Позднее обнаружилась тесная связь между этими исследованиями скорости реакции и возникшими на начальных стадиях теориями о поведении электролитов в растворе еще позднее теория обычных кислот и оснований много выиграла от исследований катализа простых реакций. Механизмы реакций, катализируемых обычными кислотами и основаниями, в настоящее время хорошо изучены и поэтому в этой книге рассматриваются в первую очередь. В других растворителях, типа сильных кислот или органических растворителей с низкой диэлектрической постоянной, картина менее ясна однако развиваемые в этой области представления, по существу, соответствуют общим теориям механизмов гетеролитических органических реакций. [c.17] Другой более мелкий подраздел этой группы включает те реакции, которые протекают с переносом электрона, как, например, большинство реакций окисления-восстановления в неорганической химии, катализируемых ионами, способными к существованию в нескольких валентных состояниях. В этих случаях промежуточные вещества обычно являются нестабильными ионами, часто комплексной природы, образовавшимися при взаимодействии катализатора с реагентом и растворителем. [c.17] К одному из очень важных подразделов этой группы относятся широко распространенные реакции, катализируемые ферментами. [c.17] В прошлом между химиками и биологами часто возникали разногласия по поводу интерпретации этих реакций. Благодаря напряженному труду биохимиков на протяжении последних тридцати лет тайна влияния ферментов уступила место распознанным химическим реакциями энзимов, большинство которых, а в некоторых случаях и все по своему характеру являются протеинами. [c.18] ИЗ ОКИСИ углерода и водорода, многочисленные реакции гидрогенизации и дегидрогенизации. [c.19] В течение многих лет теоретическое рассмотрение этих каталитических реакций отставало от практики, а практика в свою очередь мало помогала теории. Изменение наступило, когда Лэнгмюр предположил [5], что промежуточными веществами в этих реакциях являются поверхностные соединения, образованные путем хемосорбции реагирующих веществ в виде ионов, радикалов или атомов на поверхности твердого тела. Точная идентификация этих промежуточных веществ оказалась затруднительной во всех случаях, и во многих гетерогенных реакциях скорость-определяющая стадия не была точно установлена. Здесь оказали помощь количественные исследования величины, скорости и энергий хемосорбции газов, а также измерения дипольного момента адсорбированного слоя (определяемого по изменению работы выхода) или измерение его электропроводности. Совсем недавно исследование ИК-спектров позволило установить тип связи в адсорбированных молекулах, тогда как методы электронного проектора и электронной микроскопии помогли в определении положения адсорбированных молекул относительно граней и ребер кристаллических решеток. Отсутствие ясности в вопросе о механизмах реакций не дает возможности количественно объяснить каталитическую активность даже чистых твердых тел, хотя имеется много обнадеживающих подходов к решению этой проблемы пройдет некоторое время, прежде чем удастся полностью понять поведение сложных поверхностей промышленных катализаторов. [c.19] Вернуться к основной статье