Кимёвий технологик жараён

Катализнинг квалификацияси

Катализ реакция борган сохага ва реакция механизмига караб икки хил классификацияланади.

Катализ реакция борган сохага кура гомоген ва гетероген (контакт) катализга булинади. Гомоген катализда реагентлар ва катализатор бир мухитда, бир хил агрегат холатда булади. Масалан, эфирлар ишкорланиш реакциясида эфир, катализатор кислота – суюклик, нитроза усули билан HNO₃ олишда эса реагент хам, катализатор хам газдир.

Гетероген катализда реагентлар ва катализаторлар турли мухитда, турли агрегат холида булади. Масалан, аммиакни синтез реакцияси (3H₂ + N₂ = 2NH₃) дан реагентлар газ холатда, катализатор (Fe, Pt) эса каттик холатда булади.

Амалда энг куп таркалган катализ гетероген булиб, кимё саноатида 80 % махсулот шу усулда олинади. Катализ реакциянинг механизмига караб, кислота – асос катализ билан оксидланиш – кайтарилиш катализига булинади.

Купчилик гомоген катализлар кислота – асос катализ механизми билан, гетероген катализ эса, асосан оксидланиш-кайтарилиш катализ – алмашиш механизми билан боради.

Катализнинг умумий принциплари

Катализ ходисаси бир нечта умумий принципга эга.

Катализаторлар сайлаш (селективлик) хоссасига эга. Хамма кимёвий реакциялар учун умумий катализатор булмайди. Маълум реакцияни ёки реакциялар гурухини маълум катализаторгина тезлатади. Бирор реакцияни тезлатадиган катализатор бошка реакция учун катализатор була олмаслиги мумкин. Реакция бир нечта йуналишда бориши мумкин булса, маълум катализатор маълум йуналишнигина тезлатади. Масалан, этил спиртни турли катализаторлар ёрдамида парчалаб, бир канча йуналишда олиб бориши мумкин.

Катализаторлар	Реакцияни йуналиши
Махсус
Cu (200-250^0C)	CH3COOC2H5 + 2H2
Al2O3 (350^0C)	C2H4 + H2O
Al2O3 (250^0C)	(C2H5)2O + H2O
Активланган
Сu (200^0C)	CH3CHO + H2
ZnOCr2O3	CH2=CH-CH=CH2
Na	C4HgOH + H2O

Катализаторларнинг селективлигидан, яъни маълум катализаторнинг маълум реакцияни ёки маълум реакция йуналишини тезлатишидан саноатда кенг фойдаланилади. Катализаторнинг бу хоссаси керакли реакция йуналишинигина тезлатиши хамда кушимча реакцияларни боришига йул куймайди.

Катализаторлар реакция мувозанатига таъсир этмайди. Катализаторлар назарий йул билан хисоблаб топилганига караганда куп махсулот хосил килишга ёрдам бермайди, яъни мувозанат константасининг кийматини узгартирмайди. Катализаторлар назарий жихатдан чикиши керак булган махсулот микдорини киска вакт ичида олишга имкон беради холос, масалан, H₂ + J₂ = 2HJ реакциянинг мувозанати катализаторларсиз ва турли катализаторлар иштирокида мукаммал текширилган. 350⁰С да HJ нинг диссоцияланиш даражаси катализаторларсиз 0,186 га, Pt катализатор иштирокида эса 0,19 га тенг.

Маълум катализатор таъсирида кайтар реакцияни тезланиши. Катализаторнинг реакция мувозанатини силжитмаслигидан улар тугри ва тескари реакциялар тезлигини бир хилди оширади деган хулоса келиб чикади. Масалан,

СО + 2Н₂ = СН₃ОН

Бу реакция босим остида турли катализаторлар (ZnO, ZnOCr₂O₃; 8ZnOCr₂O₃ Cr O₃ ва бошкалар) иштирокида олиб борилади. Улар юкори босимда реакцияни чапдан унгга, паст босимда эса унгдан чап томонга тезлатади. Яна бир мисол:

С₆Н + 2Н₂ = С₆Н₁₂

Pt, Pd, Ni – катализаторларда тезлашади. 200-240⁰С да бензол факат циклогексанга, 200-300⁰С да эса циклогексан деярли тула парчаланиб, бензол ва водородга айланади. Оралик хароратда эса бу моддаларнинг хаммаси мавжуд булади.