Katalizatorlarning qo'llanilishi

KATALİSTLAR QANDAY ISHLAYDI

Energiya.

Har qanday kimyoviy reaktsiya faqat reaktivlar energiya to'sig'ini engib o'tish sharti bilan davom etishi mumkin va buning uchun ular ma'lum bir energiyaga ega bo'lishlari kerak. Aytganimizdek, X ® Y katalitik reaksiya qator ketma-ketlik bosqichlaridan iborat. Ularning har biri oqim uchun energiya talab qiladi Eaktivizatsiya energiyasi deb ataladi. Reaksiya koordinatasi bo'ylab energiyaning o'zgarishi shakl. bitta.
Avval katalitik bo'lmagan, "termal" yo'lni ko'rib chiqamiz. Reaksiya sodir bo'lishi uchun X molekulalarining potentsial energiyasi energiya to'sig'idan oshib ketishi kerak E m.Katalitik reaksiya uch bosqichdan iborat. Birinchisi, X-Cat kompleksining shakllanishi. (xemisorbtsiya), uning faollanish energiyasi E jahannam Ikkinchi bosqich - bu X-Catni qayta guruhlash. ® Y-Cat. faollashtirish energiyasi bilan E kat, va nihoyat, uchinchisi - aktivizatsiya energiyasi bilan desorbtsiya E o'nta; E jahannam, E kat va E o'nta kamroq E m.Reaksiya tezligi eksponensial ravishda aktivizatsiya energiyasiga bog'liq bo'lganligi sababli, katalitik reaksiya ma'lum bir haroratda termalga qaraganda ancha tez boradi.
Katalizatorni alpinistlarni (reaksiyaga kirishuvchi molekulalarni) tog 'tizmasi bo'ylab olib boradigan ko'rsatma instruktoriga o'xshatish mumkin. U bir guruhni dovon orqali boshqaradi, so'ngra keyingi guruhga qaytadi. Dovon orqali o'tadigan yo'l cho'qqidan (issiqlik reaktsiyasi kanali) o'tib ketadigan yo'ldan ancha pastda joylashgan va guruh o'tkazgichsiz (katalizatorsiz) tezroq o'tishni amalga oshiradi. Hatto guruh o'z-o'zidan tog 'tizmasidan umuman o'ta olmagan bo'lishi mumkin.

Kataliz nazariyalari.

Katalitik reaksiyalar mexanizmini tushuntirish uchun uchta nazariya guruhi taklif qilindi: geometrik, elektron va kimyoviy. Geometrik nazariyalarda asosiy e'tibor katalizatorning faol markazlari atomlarining geometrik konfiguratsiyasi bilan reaksiyaga kirishuvchi molekulalarning katalizator bilan bog'lanish uchun javobgar bo'lgan qismi atomlari o'rtasidagi mosliklarga qaratiladi. Elektron nazariyalar xemisorbsiya zaryadlarni uzatish bilan bog'liq bo'lgan elektron ta'sir o'tkazish natijasida kelib chiqadi degan fikrdan kelib chiqadi, ya'ni. bu nazariyalar katalitik faollikni katalizatorning elektron xossalari bilan bog'laydi. Kimyoviy nazariya katalizatorni xarakterli xususiyatlarga ega bo'lgan kimyoviy birikma deb hisoblaydi, bu reaktivlar bilan kimyoviy bog'lanishlar hosil qiladi, natijada beqaror o'tish kompleksi hosil bo'ladi. Mahsulotlar chiqarilishi bilan kompleksning parchalanishidan so'ng katalizator asl holatiga qaytadi. Oxirgi nazariya hozirda eng munosib deb hisoblanadi.
Molekulyar darajada katalitik gaz-fazali reaktsiyani quyidagicha ifodalash mumkin. Bir reaksiya qiluvchi molekula katalizatorning faol joyiga bog'lanadi, ikkinchisi esa to'g'ridan-to'g'ri gaz fazasida bo'lib, u bilan o'zaro ta'sir qiladi. Shu bilan bir qatorda mexanizm ham mumkin: reaksiyaga kirishuvchi molekulalar katalizatorning qo'shni faol joylarida adsorbsiyalanadi, so'ngra o'zaro ta'sir o'tkazadi. Ko'rinishidan, aksariyat katalitik reaktsiyalar shunday davom etadi.
Boshqa bir tushuncha katalizator yuzasida atomlarning fazoviy joylashuvi va uning katalitik faolligi o'rtasida bog'liqlik mavjudligini taxmin qiladi. Ba'zi katalitik jarayonlarning tezligi, shu qatorda ko'plab gidrogenlash reaktsiyalari katalitik faol atomlarning sirtdagi o'zaro joylashishiga bog'liq emas; boshqalarning tezligi, aksincha, sirt atomlarining fazoviy konfiguratsiyasi o'zgarishi bilan sezilarli darajada o'zgaradi. Masalan, Pt-Al 2 O 3 katalizator yuzasida neopentanning izopentanga izomerizatsiyasi va ikkinchisining izobutan va metan bilan bir vaqtda yorilishi.