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

Классификации гетерогенных катализаторов с точки зрения электронного подхода.





Электронный фактор.

 

Классификации гетерогенных катализаторов с точки зрения электронного подхода.

 

Поскольку гетерогенно-каталитическая реакция протекает через образование химических связей с поверхностными атомами катализатора, а следовательно через перераспределение электронов между атомами катализатора и субстрата, то, очевидно, что на каталитические свойства твердого вещества должно сильно влиять его электронное строение.

В 60-х годах ХХ-го века возлагались большие надежды на создание всеобщей электронной теории гетерогенного катализа. Был очень быстро накоплен богатейший экспериментальный материал по электронным эффектам в гетерогенном катализе. Однако, оказалось, что одного электронного подхода не достаточно для объяснения каталитических свойств твердых материалов. Тем не менее, электронная теория полезна и применима для объяснения многих наблюдаемых закономерностей для отдельных классов катализаторов и реакций.

 

Электронное строение твердого вещества определяет его электропроводные свойства. Поэтому наиболее часто гетерогенные катализаторы делят на три группы по проводимости: металлы (проводники), полупроводники и изоляторы.

 

Металлы (проводники)

К этой группе относятся металлы - вещества хорошо проводящие электрический ток.

 

Полупроводники

К этой группе относятся твердые вещества, чья электропроводность растет с температурой (это металлоиды: Si, Ge и др.; и оксиды и сульфиды: ZnO, NiO, Cr2O3, ZnS и пр.)

 

Изоляторы

Это твердые вещества, чья электропроводность не играет никакой роли при тех температурах, при которых они используются в катализе.

 

Сильно различающиеся электронные свойства перечисленных типов катализаторов влияют на механизм образования связи между активными центрами и реагентами. По этому признаку катализаторы делят на редокс и кислотно-основные.

 

Редокс катализаторы.

К этой группе относятся катализаторы, обладающие при температурах реакции подвижными (проводящими) электронами - то есть металлы и полупроводники. Каталитические реакции на их поверхности протекают через стадии гомолитического разрыва связи в субстрате:

 

2Кат× + X:Y à Кат:Х + Кат:Y (5.30)

 

и стадии окислительно-восстановительных (редокс) процессов с участием активных центров катализатора.

Они катализируют реакции: гидрирования, дегидрирования, окисления, разложения, полимеризации, синтез аммиака, реакции на основе синтез-газа.

 

Кислотно-основные катализаторы.

У этих катализаторов нет подвижных носителей зарядов, поэтому они относятся к классу изоляторов. Электронное взаимодействие с субстратом происходит по ионному механизму, и связь в субстрате рвется гетеролитически. Общая схема электронного взаимодействия катализатора и субстрата выглядит так:

 

А +:Кат à А:Кат à А:- + Кат+

 

или (5.30)

 

В: + Кат à В:Кат à В+ +:Кат-

 

Возникающие электронные заряды на поверхности локализованы на активных центрах и не передаются по поверхности (так как отсутствует проводимость). К таким катализаторам относятся оксиды: Al2O3, SiO2, B2O3, смешанные оксиды, твердые кислоты. Они катализируют реакции, подверженные кислотно-основному катализу: гидролиз, гидратация-дегидратация, полимеризация, поликонденсация, крекинг, изомеризация.

 

В Таблице 5.12 кратко суммирована информация по классификации гетерогенных катализаторов с точки зрения их электронного строения.

 

Таблица 5.12.

Классификация гетерогенных катализаторов.

  Проводники (металлы) Полупроводники Изоляторы
Проводимость, Ом-1м-1 108 - 106 105 - 10-8 сильно увеличивается с повышением температуры. 10-8 - 10-18  
Перенос электронов Обмен электронами металл-адсорбат. Перенос электронов при высоких температурах. Нет
Примеры Множество металлов, в основном переходные металлы и их сплавы. Металлоиды (Si, Ge и др.); Оксиды и сульфиды (ZnO, NiO, Cr2O3, ZnS и пр.) Оксиды (Al2O3, SiO2, B2O3, MgO) и их смеси; Соли; Твердые кислоты.

 

 

Далее будут рассмотрены каждая из подгрупп катализаторов с точки зрения влияния их электронного строения на каталитические свойства.

 







Дата добавления: 2015-09-06; просмотров: 594. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...


Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...


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

Принципы резекции желудка по типу Бильрот 1, Бильрот 2; операция Гофмейстера-Финстерера. Гастрэктомия Резекция желудка – удаление части желудка: а) дистальная – удаляют 2/3 желудка б) проксимальная – удаляют 95% желудка. Показания...

Ваготомия. Дренирующие операции Ваготомия – денервация зон желудка, секретирующих соляную кислоту, путем пересечения блуждающих нервов или их ветвей...

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...

Йодометрия. Характеристика метода Метод йодометрии основан на ОВ-реакциях, связанных с превращением I2 в ионы I- и обратно...

Броматометрия и бромометрия Броматометрический метод основан на окислении вос­становителей броматом калия в кислой среде...

Метод Фольгарда (роданометрия или тиоцианатометрия) Метод Фольгарда основан на применении в качестве осадителя титрованного раствора, содержащего роданид-ионы SCN...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия