ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Учение о гетерогенном катализе из "Краткий курс физической химии Изд5" Можно рассматривать каталитический процесс как совокупность чередуюи ихся стадий образования этих соединений и их разрушения с выделением продуктов реакции. Поверхностные соединения образуются в результате химического взаимодействий молекул реагирующих веществ с атомами (или ионами) поверхностного слоя катализатора, которые при этом сохраняют свои связи с другими атомами (или ионами) решетки кристалла. В катализе могут играть роль только соединения, легко образующиеся и легко разрушающиеся при дальнейшем взаимодействии. [c.490] Данный катализатор обладает способностью образовывать поверхностные соединения большей частью с такими веществами, с которыми он может (хотя бы в других условиях) вступать в химическое взаимодействие с образованием обычных (неповерхностных) соединений. Однако термодинамические и кинетические условия образования и разрушения и, следовательно, области существования поверхностных соединений могут значительно отличаться от соответствующих условий и области существования обычных соединений. [c.490] Что касается природы активных центров поверхности катализатора, то Н. Д. Зелинский впервые стал рассматривать их как сложные образования, состоящие из нескольких атомов, так что деформация связей в реагирующей молекуле осуществляется не одним, а несколькими атомами поверхности катализатора, составляющими активный центр. [c.490] Деформационная теория катализа развивалась в то же время в работах Боденштейна и др. Тэйлор (1925) ввел представление, согласно которому активные центры образуются из атомов, расположенных в вершинах пик и углов кристаллов катализатора и потому валентно ненасыщенных. [c.490] Не рассматривая последовательного развития теорий катализа на основе учета неоднородности поверхности катализатора, остановимся лишь на некоторых из них. [c.490] Мультиплетная теория гетерогенного катализа, разработанная (1929) А. А. Баландиным, исходит из принципа структурного соответствия между расположением атомов в поверхности катализатора и в реагирующей молекуле, а также энергетического соответствия связей. Теория рассматривает, таким образом, не просто взаимодействие молекулы в целом с поверхностью катализатора, а взаимодействие отдельных веществ, с атомами или ионами поверхностного слоя катализатора. [c.490] При гидрировании этилена на никелевом катализаторе атомы углерода могут связываться с двумя атомами никеля поверхности катализатора, расстояние между которыми мало отличается от расстояния между углеродными атомами в молекуле этилена. Связи эти образуются за счет превращения двойной связи между углеродными атомами в простую. Способность катализатора к образованию этих связей (и активность его) зависит от соотношения расстояний менс-ду атомами никеля в поверхностном слое и между атомами углерода в моле- р с. 168. Адсорбция молекуле. На рис. 168 представлена схема кулы этилена на мульти-адсорбции молекулы этилена на мульти- лете, плете. [c.491] Промоторы, сильно влияя на структуру поверхностного слоя катализатора, изменяют геометрическое расположение атомов. в поверхностном слое и каталитическую активность катализатора. В других случаях атомы их могут входить в состав мультиплетов. [c.491] В последнее время А. А. Баландин развил мультиплетную теорию, в частности выявляя роль энергетического соответствия связей между атомами в молекулах реагирующих веществ и связей, образуемых этими атомами с катализатором. Он показал, что не только слишком слабое, но и слишком сильное притяжение реагирующих атомов катализатора вредно для катализа. [c.491] Наряду с описанными разрабатываются и другие теории гетерогенного катализа — электронно-химическая теория, теория цепных реакций и др. В работах последних лет механизм действия некоторых полупроводников и металлических катализаторов рас сматривается в связи с возможными переходами электронов меж ду различными поверхностными электронными энергетическими уровнями, отвечающими различным состояниям катализатора. [c.491] Квантовомеханическое исследование процессов хемосорбции молекул газа на поверхности полупроводниковых катализаторов 149) показывает, что введение донЬрных или акцепторных примесей влияет на соотношение энергетических уровней электронов и дырок в кристалле и вызывает изменение каталитического действия данного полупроводникового катализатора. На основе этих соотношений можно объяснить закономерности промотирующего или отравляющего действия некоторых примесей, а также влияние их на избирательный характер каталитического действия. [c.492] В теории гетерогенного катализа еще далеко не достигнуто единство взглядов даже по основным вопросам. Это, с одной стороны, отражает еще недостаточную общую изученность явления, а с другой — является следствием очень большого многообразия различных каталитических реакций и катализаторов. Несомненно, что в разных группах реакций, в разных условиях их проведения, различные стороны явления приобретают преимущественное значение. [c.492] Вернуться к основной статье