Общие представления о катализе

Катализаторы — это вещества, которые, многократно вступая в промежуточное взаимодействие с участниками реакции, изменяют ее механизм и увеличивают скорость реакции; при этом они восстанавливают свой химический состав после каждого цикла промежуточных взаимодействий.

Влияние катализатора на механизм химической реакции можно пояснить на условном примере. Пусть протекает одностадийная реакция с энергией активации :

А + В R

Рис. 1. Энергетические диаграммы каталитической и некаталитической реакций: энергетический уровень: I-исходных реагентов. II — продуктов реакции; 1 — путь реакции без катализатора; 2 — путь каталитической реакции

Ход реакции на энергетической диаграмме (рис. 1) изображен кривой I. В присутствии катализатора механизм реакции изменяется, она протекает через несколько последовательных стадий (кривая 2). Например, первой стадией может быть образование промежуточного активированного комплекса А :

А + → А

(здесь — катализатор). Затем активированный комплекс реагирует со вторым реагентом с образованием комплекса катализатора и продукта:

А + В → R

Последней стадией является разложение комплекса R с образованием продукта R и высвобождением катализатора для нового каталитического цикла:

R R +

Каждая из этих последовательных стадий характеризуется своими значениями энергии активации (кривая 2 на рис. 1), но как правило, высота каждого из этих потенциальных барьеров ниже энергии активации . Таким образом, в присутствии катализатора реакция протекает по энергетически более выгодному пути, что позволяет проводить процесс с большей скоростью.

Исходное (I) и конечное (II) энергетические состояния реакционной системы в присутствии катализатора и без него остаются одинаковыми; следовательно,

к

Дата добавления: 2015-08-20