Katalizatorlarning qo'llanilishi

KATALIZ, oz miqdordagi moddalar (katalizatorlar) ta'sirida kimyoviy reaktsiyalarning tezlashishi, ular reaktsiya vaqtida o'zgarmaydi. Katalitik jarayonlar bizning hayotimizda katta rol o'ynaydi. Ferment deb ataladigan biologik katalizatorlar biokimyoviy jarayonlarni tartibga solishda ishtirok etadi. Ko'plab sanoat jarayonlari katalizatorlarsiz davom etishi mumkin emas edi.
Katalizatorlarning eng muhim xossasi - selektivlik, ya'ni. mumkin bo'lgan ko'plab kimyoviy reaktsiyalar tezligini oshirish qobiliyati. Bu oddiy sharoitda amaliy qo'llanishni topish uchun juda sekin bo'lgan reaktsiyalarga imkon beradi va kerakli mahsulotlarning shakllanishini ta'minlaydi.
Katalizatorlardan foydalanish kimyo sanoatining jadal rivojlanishiga yordam berdi. Ular neftni qayta ishlashda, turli xil mahsulotlarni olishda, yangi materiallarni (masalan, plastmassa) yaratishda keng qo'llaniladi, ko'pincha avvalgilariga qaraganda arzonroqdir. Zamonaviy kimyo ishlab chiqarish hajmining qariyb 90% katalitik jarayonlarga asoslangan. Atrof -muhitni muhofaza qilishda katalitik jarayonlar alohida rol o'ynaydi.
Ko'pgina katalitik reaktsiyalar ma'lum bir bosim va haroratda amalga oshiriladi, reaktsiya aralashmasi gazsimon yoki suyuq holatda katalizator zarralari bilan to'ldirilgan reaktor orqali o'tadi. Reaktsiya shartlari va mahsulot xususiyatlarini tavsiflash uchun quyidagi atamalar ishlatiladi. Volumetrik tezlik - bu vaqt birligiga katalizatorning birlik birligi orqali o'tadigan gaz yoki suyuqlik hajmi. Katalitik faollik - bu vaqt birligida katalizator tomonidan mahsulotga aylanadigan reagentlar miqdori. Konversiya - bu berilgan reaktsiyada aylantirilgan moddaning ulushi. Selektivlik - bu ma'lum bir mahsulot miqdorining mahsulotlarning umumiy miqdoriga nisbati (odatda foizda ifodalanadi). Hosildorlik - bu ma'lum bir mahsulot miqdorining boshlang'ich material miqdoriga nisbati (odatda foizda ifodalanadi). Hosildorlik - birlik vaqtiga birlik hajmida hosil bo'lgan reaktsiya mahsulotlarining soni.

KATALIST TURLARI

Katalizatorlar tezlashayotgan reaktsiyaning xarakteriga, kimyoviy tarkibiga yoki fizik xususiyatlariga qarab tasniflanadi. Deyarli barcha kimyoviy elementlar va moddalar ma'lum darajada katalitik xususiyatlarga ega - yoki o'z -o'zidan, yoki ko'pincha turli kombinatsiyalarda. Jismoniy xususiyatlariga ko'ra, katalizatorlar bir hil va geterogenga bo'linadi. Geterogen katalizatorlar - bu reaktivlar bilan bir xil gazli yoki suyuq muhitda bir hil tarqalgan qattiq jismlar.
Ko'pgina heterojen katalizatorlar tarkibida metallar bor. Ba'zi metallar, ayniqsa elementlarning davriy jadvalining VIII guruhiga mansub bo'lganlar, o'z -o'zidan katalitik faollikka ega; Oddiy misol - platina. Ammo ko'pchilik metallar birikmalar tarkibida bo'lganda katalitik xususiyatlarini namoyon qiladi; misol alumina (alyuminiy oksidi Al 2 O 3).
Ko'p heterojen katalizatorlarning g'ayrioddiy xususiyati ularning katta sirt maydoni. Ular ko'p sonli teshiklar bilan qoplangan, ularning umumiy maydoni ba'zida 1 g katalizator uchun 500 m 2 ga etadi. Ko'p hollarda katta sirt maydoniga ega bo'lgan oksidlar metall katalizatorning zarralari mayda klasterlar shaklida to'planadigan tayanch vazifasini bajaradi. Bu reaktivlarning gaz yoki suyuq fazadagi katalitik faol metal bilan samarali o'zaro ta'sirini ta'minlaydi. Aluminosilikat guruhining kristalli minerallari (kremniy va alyuminiy birikmalari) zeolitlar heterojen katalizatorlarning maxsus sinfini tashkil qiladi. Garchi ko'plab heterojen katalizatorlar katta sirt maydoniga ega bo'lsa -da, ular odatda faol maydonlarning oz soniga ega bo'lib, ular umumiy sirt maydonining kichik qismini tashkil qiladi. Katalizator zaharlari deb ataladigan oz miqdordagi kimyoviy birikmalar ishtirokida katalizatorlar o'z faolligini yo'qotishi mumkin. Bu moddalar faol markazlarga bog'lanib, ularni to'sib qo'yadi. Faol markazlarning tuzilishini aniqlash intensiv tadqiqot mavzusidir.
Bir hil katalizatorlar boshqacha kimyoviy tabiatga ega - kislotalar (H 2 SO 4 yoki H 3 PO 4), asoslar (NaOH), organik aminlar, metallar, ko'pincha o'tuvchi (Fe yoki Rh), tuzlar, metalometalik birikmalar yoki karbonillar ko'rinishida . Katalizatorlarga fermentlar - biokimyoviy reaktsiyalarni tartibga soluvchi oqsil molekulalari ham kiradi. Ba'zi fermentlarning faol joyida metall atomi (Zn, Cu, Fe yoki Mo) bor. Metall o'z ichiga olgan fermentlar kichik molekulalar (O 2, CO 2 yoki N 2) ishtirokidagi reaktsiyalarni katalizlaydi. Fermentlarning faolligi va selektivligi juda yuqori, lekin ular faqat ma'lum sharoitlarda, masalan, tirik organizmlarda reaksiyalar sodir bo'lganda ishlaydi. Sanoatda, deyiladi. immobilizatsiyalangan fermentlar.