Студопедия — Общие понятия. Явление изменения скорости химической реакции под действием веществ, которые участвуя в промежуточных стадиях реакции в конце её остаются неизменными
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Общие понятия. Явление изменения скорости химической реакции под действием веществ, которые участвуя в промежуточных стадиях реакции в конце её остаются неизменными






Явление изменения скорости химической реакции под действием веществ, которые участвуя в промежуточных стадиях реакции в конце её остаются неизменными, называется катализом, а сами вещества катализаторами. Поскольку катализатор принимает участие на промежуточных стадиях, то он не в состоянии вызвать термодинамически невозможную реакцию, так как термодинамическая возможность протекания реакции определяется только конечным и начальным состоянием участников реакции. Различают гомогенные и гетерогенные каталитические реакции.

Реакции, в которых исходные вещества и катализатор находятся в одной фазе, называются гомогенными каталитическими реакциями, а само явление катализа -гомогенным катализом. Гомогенные химические реакции, как правило, протекают в газовой фазе или в растворе. В качестве примера гомогенной химической реакции можно привести реакцию превращения озона в кислород, протекающую в верхних слоях атмосферы:

С1(г) + Оз (г) - СlO (г) + О2 (г) С1О(г)+ О(г)= С1(г)2(г)

О3(г) + О(г) = 2О2(г) (6.1)

 

В реакции (6.1) атомы хлора являются катализаторами. В гомогенном катализе различают ферментативный катализ, который наблюдается в гомогенных каталитических реакциях, где катализаторами являются ферменты. Ферменты - это вещества белковой природы, которые каталитически регулируют процессы жизнедеятельности в живой природе. Другими словами, ферменты - это биокатализаторы, которые синтезируются в живом организме.

Реакции, в которых исходные вещества и катализатор находятся в различных фазах, называются гетерогенными химическими реакциями, а само явление катализа гетерогенным катализом. Наиболее широкое распространение получили реакции, когда катализатор находится в твёрдой фазе, а реагирующие вещества в жидкой или газообразной фазах. Гетерогенная химическая реакция всегда протекает на поверхности твёрдого катализатора.

Если катализатор ускоряет химическую реакцию, то катализ называется положительным, если замедляет - отрицательным. Вещества, которые замедляют скорость химической реакции, называются ингибиторами.

Катализатор характеризуется каталитической активностью, под которой понимают изменение скорости химической реакции под действием катализатора:

А = ωк - ω0(1 -φ), (6.2)

где ωк и ω — скорости химической реакции в присутствии катализатора и без него соответственно;

φ - доля объёма системы, занимаемая катализатором; А - активность катализатора. В большинстве случаев член ω (1 -φ) несравнимо мал по отношению к ωк и им можно пренебречь. Тогда

А ωк. (6.3)

Различают также удельную активность катализатора. В гомогенном катализе под удельной активностью понимают каталитическую активность, отнесённую к количеству молей катализатора в единице объёма:

 

= (6.4)

где Ск – концентрация катализатора.

В гетерогенном катализе удельной каталитической активностью катализатора называют активность, отнесённую к единице поверхности твёрдого катализатора:

(6.5)

где s - площадь поверхности твёрдого катализатора.

Катализаторы характеризуются селективностью или избирательностью. Селективность катализатора - это его способность ускорять один из возможных путей реакции, если она может протекать по различным направлениям с образованием различных продуктов. Например, пары этилового спирта в присутствии металлического никеля разлагаются на водород и уксусный,

 

С6H5OH (г) = СН3СНО (г) + Н(г) (6.6)

а в присутствии Al2O3 - на этилен и воду

C6H5OH (г) = С2Н4 (г) + Н2О (г) (6.7)

Часто добавка некоторых веществ к катализатору в небольшом количестве, резко увеличивает его активность. Такие вещества называются промоторами или модификаторами, а сам катализатор промотированым. Различают структурообразующие и модифицирующие промоторы. Структурообразующие промоторы стабилизируют активную фазу катализатора по отношению к внешним воздействиям,не изменяя строение катализатора. Модифицирующие промоторы изменяют строение и химическийсостав активной фазы катализатора. От промотированных катализаторов следует отличать смешанные катализаторы, которые состоят из нескольких компонентов, каждый из которых обладает каталитической активностью к данной химической реакции.

Некоторые вещества, присутствующие в реакционной смеси даже в незначительном количестве, способны понижать активность катализатора. Такие вещества называются каталитическими ядами, а явление снижения активности - отравлением катализатора.

Снижение активности катализатора может быть вызвано старением катализатора, которое вызывается различными причинами: превращение мелкокристаллической структуры в процессе рекристаллизации в крупнокристаллическую с меньшей поверхностью; отложением на поверхности катализатора продуктов побочных реакций; изменением структуры и химического состава носителя и др.

При практическом использовании катализаторы зачастую наносят на поверхность твёрдых тел с развитой поверхностью. Такие тела называют носителями. К ним относятся древесный уголь, кокс, силикагель, алюмогель и др.







Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 638. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Билиодигестивные анастомозы Показания для наложения билиодигестивных анастомозов: 1. нарушения проходимости терминального отдела холедоха при доброкачественной патологии (стенозы и стриктуры холедоха) 2. опухоли большого дуоденального сосочка...

Сосудистый шов (ручной Карреля, механический шов). Операции при ранениях крупных сосудов 1912 г., Каррель – впервые предложил методику сосудистого шва. Сосудистый шов применяется для восстановления магистрального кровотока при лечении...

Трамадол (Маброн, Плазадол, Трамал, Трамалин) Групповая принадлежность · Наркотический анальгетик со смешанным механизмом действия, агонист опиоидных рецепторов...

Вопрос 1. Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации Коллективные средства защиты: вентиляция, освещение, защита от шума и вибрации К коллективным средствам защиты относятся: вентиляция, отопление, освещение, защита от шума и вибрации...

Задержки и неисправности пистолета Макарова 1.Что может произойти при стрельбе из пистолета, если загрязнятся пазы на рамке...

Вопрос. Отличие деятельности человека от поведения животных главные отличия деятельности человека от активности животных сводятся к следующему: 1...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия