Гомогенный катализ;

Гетерогенный катализ.

Основные понятия. Кинетика катализа.

План лекции

- Основные понятия;

- Классификация каталитических процессов;

- Сущность каталитического действия;

- Кинетика катализа;

Г

- Макрокинетиека гетерогенного катализа.

Катализ –

1) искусственное замедление, либо увеличение скорости химической реакции под действием специальных веществ.

2) Георгий Константинович Борисков (политех – институт катализа). – катализ по Г.К. Борисков – катализ это возбуждение химических реакций, или изменения их скорости, под действием веществ – катализаторов, многократно вступающих в промежуточное химическое взаимодействие, с участниками реакции и восстанавливающих в последствии свой химический состав после каждого цикла взаимодействия.

Различают два вида катализа: положительный и отрицательный.

Положительный катализ - Вещества увеличивающие скорость химической реакции участвующие в ней, но сохраняющие после реакции количественный и химический состав, который они имели до начала реакции называют катализаторами.

Отрицательный катализ - Вещества уменьшающие скорость химической реакции участвующие в ней, но сохраняющие после реакции количественный и химический состав, который они имели до начала реакции называются ингибиторами.

Активность катализатора – это число молей, превращённого вещества, за единицу времени на единицу поверхности или объёма при строго определённой температуре.

а=ʋ_кат-р-ʋ₀*(1-ϕ), где

ϕ- доля системы занимаемой катализатором;

(1-ϕ) – доля системы свободной от катализатора;

ʋ_кат-р – скорость реакции с катализатором;

ʋ₀ –скорость реакции без катализатора.

Отравление катализатора – уменьшение активности катализатора, вызванное блокировкой части поверхности катализатора (каталитических центров).

Вещества участвующие в отравление называются каталитическими ядами.

Ядами являются мышьяк (Аs) и ртуть (Hg).

В производстве серной кислоты (H₂SO₄): SO₂àSO₃

Pt, Cr₂O₃, Fe₂O₃ – катализаторы.

As, Hg – яды.

Промотирование катализаторов – увеличения активности за счёт роста активных центров или появления нового вида активных центров на поверхности катализатора.

Вещества участвующие в промотировании называются промотерами.

Модифицирование (модификация) – суммарное явления промотирования и отравления.

Селективность катализатора – способность катализатора направлять реакцию по тому или иному пути.

S=ʋ_i/Σ_sʋ_i, где

ʋ_i – скорость образования определённого продукта, а Σ_sʋ_i – суммарная скорость превращения определённого вещества.

Селективность современных каталитических процессов не менее чем 95%.

Производительность катализатора – количество получившегося продукта на единицу объёма катализатора.

Общая классификация, она делит катализ на 3 вида, если обычный химический катализ то на 4 вида.

Различают:

Электрокатализ – химическая реакция, происходит на поверхности электрода, в контакте с раствором и под действием постоянного электрического тока. Изменяя электрический ток, можно влиять на скорость каталитической реакции.

Фотокатализ – каталитическая реакция происходящая в растворе или на поверхности твёрдого тела под действием энергии поглощённого излучения.

Ферментативный катализ – ускорение или замедление химической реакции под действием ферментов.

Ферменты – это белковые структуры предоставляющие поверхность и обеспечивающие необходимое химическое окружение для участников реакции.

Классический химический катализ - по фазовому принцепу, делящие химические каталитические процессы на гомогенные и гетерогенные катализ.

Гомогенный катализ – это катализ в котором ВСЕ реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе, обычно в жидкой.

Гетерогенный катализ – это катализ в котором реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Катализатор в твёрдом, реагирующее вещества в жидком или газообразном состояниях.

Примеры гомогенного и гетерогенного катализа

Исходное вещества	Катализатор	Получаемый продукт	Применение продукта (использование)
Гетерогенный катализ
этилен	Ag, CsCl2	Этилен оксид	Полиэфиры, специальные смазки (тиктильные смазки)
Этилен	Cr, Ti	Полиэтилен низкого давления (ПНД)	Литые изделия (это конечный продукт)
Пропилен	TiO2, MgO	Полипропилен	Пластики, волокна, плёнки
Гомогенный катализ
Метанол+оксид углерода II (СН3ОН+СО)	[Rh(CO2)J2] (комплекс рутенивый)	Уксусная кислота (конечный, может быть и промежуточным продуктом) (СН3СООН)	Поливиниловый спирт (ПВС) Винилацетат
СО+Н2 (на угле)	[Rh(CO2)J2] (комплекс рутенивый)	Уксусный ангидрид	Ацетил целлюлоза
Пропилен	Комплекс молибдена VI	Пропилен оксид	полиуретан полиэфиры

Дата добавления: 2015-07-11