Теория гетерогенного катализа

Фундаментом прогнозирования активности, селективности и других специфических свойств катализатора должна стать детальная микроскопическая теория гетерогенного катализа, опирающаяся на современные представления квантовой химии и теории твердого тела. Описывая элементарные акты реакций и превращений вещества на поверхности реального катализатора, такая теория в принципе дает возможность не только в полной мере понять механизм, кинетику и термодинамику катализа, но и предсказать каталитическую способность того или иного металла, полупроводника, диэлектрика в конкретной химической реакции. Однако незавершенность теорий катализа не позволяет однозначно предсказывать оптимальный состав промышленных катализаторов и другие их характеристики для действующих и проектируемых производств. До сих пор решение проблемы подбора катализаторов опирается в значительной мере на эмпирические подходы, сопряженные с большими затратами рутинных форм труда. Так, в поисках первого катализатора для синтеза аммиака было исследовано около 20 тыс. различных веществ [1, 2]. В 1973 г. число известных органических соединений оценивалось в 6 млн. Ежегодно только в нашей стране синтезируется более 40 тыс. новых химических соединений. Таким образом, разработка научно обоснованных целенаправленных стратегий поиска катализаторов представляет актуальную проблему современного катализа. Актуальность проблемы подтверждается еще и тем, что коло 90% промышленных химических и нефтехимических производств ведется с применением катализаторов. [c.56]

Мультиплетная теория гетерогенного катализа, разработанная (1929) A.A. 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 атомов или атомных групп, содержащихся в молекулах реагирующих веществ, с атомами или ионами поверхностного слоя катализатора. [c.497]

Одним из главных вопросов любой теории гетерогенного катализа является вопрос о модели активного центра на поверхности катализатора. Впервые представление об активном центре было развито Тейлором. По Тейлору, поверхность катализатора не является идеальной, ровной поверхностью. На ней могут быть трещины, ребра, дефекты кристаллической решетки. Энергетические свойства разных участков поверхности могут сильно различаться. Каталитически активными центрами может быть небольшая часть дефектов поверхности. Причиной каталитической активности Тейлор считал ненасыщенность связей в атомах, находящихся в активном центре. По Тейлору, активными центрами являются пики , вершины на поверхности катализатора. [c.655]

Теории гетерогенного катализа. В настоящее время еще нет единой и общепризнанной теории катализа. В разное время исследователями ряда стран предлагались взаимно дополняющие друг друга частные теории, базирующиеся на различных физикохимических аспектах каталитического действия. Их можно подразделить на 2 группы [c.84]

Наряду с описанными разрабатываются и другие теории гетерогенного катализа — электронно-химическая теория, теория цепных реакций и др. В работах последних лет механизм действия некоторых полупроводниковых и металлических катализаторов рассматривается в связи с возможными переходами электронов между различными поверхностными электронными энергетическими уровнями, отвечающими различным состояниям катализатора. [c.498]

Важнейшей для химической п нефтеперерабатывающей промышленностей, для производства пластических масс, а также для других практических задач является проблема подбора эффективных катализаторов химических реакций. Однако она, несмотря на многолетние усилия целой армии исследователей, не получила до сих пор прочного теоретического фундамента в виде теории гетерогенного катализа. Это связано с тем, что изучение молекулярного взаимодействия в поверхностных слоях и разработка теории этого взаимодействия до сих пор не достигли успехов, которые обеспечивали бы серьезное развитие теории катализа. Лишь в последние десятилетия в этой области достигнуты известные частные успехи. [c.17]

Дефекты кристаллической решетки и модель активной поверхности в теориях гетерогенного катализа [c.339]

Нечеткость теорий гетерогенного катализа. Единой теории катализа не существует. Часто одному и тому же факту можно дать несколько объяснений, причем не обязательно взаимоисключающих. [c.9]

Незавершенность и неоднозначность теорий гетерогенного катализа обусловлена объективными причинами. Гетерогенные каталитические реакции сложны и, как правило, протекают с об- [c.11]

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛИЗА [c.9]

Существенной причиной затруднений в создании теории гетерогенного катализа является то обстоятельство, что одни и те же экспериментально наблюдаемые явления зачастую обусловливаются процессами самой различной природы, что, естественно, затрудняет их интерпретацию. Поэтому главное внимание исследователей направлено пока не на попытки создания универсальной теории, а на объяснение различных этапов каталитического процесса или отдельных типов гетерогенно-каталитических реакций. Основные современные теоретические представления о явлениях гетерогенного катализа и будут изложены в настоящей главе. [c.14]

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.499]

Одним из наиболее острых вопросов, стоящих перед теорией гетерогенного катализа, является разработка научных основ подбора катализаторов с заданным сочетанием свойств. [c.500]

Согласно мультиплетной теории гетерогенного катализа (Баландин) предполагается, что в образовании поверхностного соединения (мультиплетного комплекса) участвуют группы активных атомов [c.437]

Для вывода уравнений реакторов, рассматриваемых в данной главе, нужно установить выражения для скорости каталитического процесса, которые учитывали бы совокупность явлений, происходящих при проведении такого процесса. Поэтому возникает необходимость обсуждения механизма каталитических действий. Так как этот вопрос рассмотрен в очень многих работах, не будем повторять здесь их содержание. Следует только отметить, что развитие теории гетерогенного катализа приводит к установлению различных типов кинетических уравнений общего и частного характера. [c.214]

Все перечисленные явления приводят к тому, что в реальном кристалле число дефектов значительно превышает аналогичную величину для гипотетического идеального кристалла. Разнообразные нарушения поверхности резко увеличивают адсорбционноактивную поверхность, а следовательно, и число адсорбционных и каталитических центров. Поскольку в реальном кристалле на зушения решетки могут быть самыми различными, активные центры могут обладать разным адсорбционным нотенциа-лом, т. е. возникает энергетическая неоднородность поверхности. Псэтому естественно, что в теориях гетерогенного катализа, как правило, в той или другой степени учитывается реальное ст )оение активной поверхности. Рассмотрим три модели. [c.341]

Электронные представления о катализе [3, 4, 14, 15] являются весьма важным современным аспектом теории гетерогенного катализа. [c.65]

Как и другие науки, физическая химия и отдельные ее разделы возникали или начинали развиваться особенно быстро и успешно в те периоды, когда та или иная практическая потребность вызывала необходимость быстрого развития какой-либо отрасли промышленности, а для этого развития требовалась прочная теоретическая основа. Здесь необходимо отметить крупные исследования Н. С. Кур-накова (1860—1941) по физико-химическому анализу, работы в области электрохимии А. Н. Фрумкина, создание теории цепных реакций Н. Н. Семеновым, разработку теории гетерогенного катализа А. А. Баландиным. Физической химии принадлежит ведущая роль при решении многочисленных проблем, стоящих перед химической наукой и практикой. [c.9]

Однако теория гетерогенного катализа сложнее, чем теория гомогенного катализа. Это объясняется тем, что нужно учитывать адсорбцию реагирующих веществ на поверхности твердого тела, [c.425]

В настоящее время предложено несколько приближенных теорий, в которых проблема гетерогенного катализа рассматривается на основе различных упрощающих предположений. Согласно современным теориям гетерогенного катализа реагирующие молекулы образуют с катализатором поверхностные промежуточные соединения. Различие между разными теориями гетерогенного катализа заключается, в основном, во взглядах на природу поверхностных соединений и на природу активных мест поверхности катализатора, участвующих в образовании поверхностных соединений. [c.437]

Рассмотрим три теории гетерогенного катализа мультиплетную,. активных ансамблей и электронную. [c.437]

Дальнейшее развитие учения о катализе шло как по пути накопления экспериментальных данных, разработки способов приготовления активных катализаторов, открытия и изучения новых каталитических процессов, внедрения катализа в химическую промышленность, так и по пути развития теории гетерогенного катализа. Однако успехи теоретиков были значительно более скромными, чем успехи экспериментаторов. И это не случайно. Хотя принципиальной разницы между каталитическими и некаталитическими процессами нет, и те и другие подчиняются основным законам химической кинетики, в обоих случаях система реагирующих веществ проходит через некоторое особое, обладающее повышенной энергией активное состояние, в гетерогенных каталитических реакциях наблюдаются специфические особенности. Прежде всего появляется твердое тело, от свойств и состояния которого существенно зависят все явления в целом. Поэтому не случайно, что успехи теории гетерогенного катализа неразрывно связаны с развитием теории твердого тела. Поскольку процесс идет иа поверхности, знание строения поверхности катализатора оказывается решающим для развития теории катализа. Отсюда вытекает тесна я связь развития теории катализа с развитием экспериментального и теоретического изучения адсорбционных явлений. Сложность кетероген-ных процессов, присущие им специфические черты, приводят к тому, что теоретические исследования в этой области не завершилась еще построением теоретических концепций, на базе которых можно было бы обобщить имеющийся фактический ма-териал. Пока можно только говорить о наличии нескольких теорий, в первом приближении обобщающих те или иные экс- периментальные данные. [c.294]

Баландин А. А. Со 1 К менные состояния мультиплетной теории гетерогенного катализа.— М. Наук<1, 1968,— 202 с. [c.339]

В настоящее время. теория гетерогенного катализа не достигла еще такого уровня, чтобы только на ее основе можио было бы подбирать наиболее активный и селективный катализатор для данвюй реакции. Имеющиеся теоретические соображения о механизме гетерогенного катализа могут дать только некоторые общие указания прн решенни этой задачи. [c.461]

Учениками H. Д. Зелинского разработана теория гетерогенного катализа (А. А. Баландин и др.). Развитие представлений в области дегид-роииклизации углеводородов завершается созданием процесса каталитического риформинга бензинов (Н. Д. Зелинский, Б. А. Казанский, А. Ф. Платэ, а также В. И. Каржев и Г. Д. Камушер). [c.74]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология