Mavzu: Katalizatorning mexanik kattaligi Reja: Katalizator haqida tushuncha

Mavzu: Katalizatorning mexanik kattaligi
Reja:

1. 
   Katalizator haqida tushuncha
   
2. 
   Kataliztor mexanik kattaligi
   

Xulosa

Kataliz katalizator, deb ataluvchi modda tezligining oʻzgarishidir. Reaksiyada ishtirok etayotgan farqli oʻlaroq, katalizator reaksiyaga kirishmaydi. Reaksiyani tezlatuvchi katalizatorlar musbat katalizator, sekinlatuvchilari esa ingibitor deyiladi. Katalizator faolligini oshiruvchi moddalar promouter, kamaytiruvchi moddalar esa katalitik zahar, deb ataladi.
Kataliz (yun. katalysis — buzilish, parchalanish) — kimyoviy reaksiyalar tezligining baʼzi moddalar (katalizatorlar) taʼsirida oʻzgarishi. Katalizator reaksiyaga kirishuvchi modda (reagent)lar bilan bir qancha oraliq birikmalar hosil qilib, reaksiya nihoyasida miqdori va tarkibi oʻzgarmasdan ajralib chiqadi. Katalizator sifatida turli xil moddalar (gaz, suyuqliklar va qattiq moddalar) ishlatilishi mumkin. Reagentlar va katalizatorlarning fazaviy holatiga qarab katalitik jarayonlar, asosan, gomogen va geterogen K.ga boʻlinadi. Bundan tashqari, mikrogeterogen, fermentativ katalitik jarayonlar ham mavjud. Gomogen K.da reagentlar bilan katalizator bir jinsli aralashma hosil qiladi. Reaksiya gaz yoki suyuq fazada boradi. Katalizator sifatida atomlar, ionlar, molekulalar ishtirok etishi mumkin. Bunday katalitik jarayon mexanizmini sharxlash uchun oraliq moddalar nazariyasi ishlab chiqilgan. Bu nazariyaga asosan, reagentlar katalizator bilan beqaror oraliq moddalar hosil qiladi. Soʻngra bu moddalar parchalanib katalizator qayta tiklanadi (regeneratsiya). Suyuq fazadagi kislotaasosli K. mexanizmi reagentlar bilan katalizator oʻrtasidagi proton almashinishiga asoslangan. Mas:R-CH=CH2+HA -" R-CH2-CH2++A~R-CH2-CHj+H+OH^R-CH2CH2OH+H+N+ + A -> NAGomogen katalitik jarayonning tezligi juda koʻp omillarga, xususan, reagentlar va katalizatorlar konsentratsiyasi, t-ra, bosim va aralashtirish darajasiga bogʻliq. Bu jarayonning asosiy kamchiligi mahsulot tarkibidan katalizatorni ajratib olish (tozalash) zarur boʻladi. Geterogen K.da katalizator sifatida qattiq moddalar ishlatiladi. Ularning sharsimon, granulasimon, spiralsimon va b. turlari maʼlum. Shuningdek, bu katalizatorlar tarkibiga koʻra, bir, ikki yoki koʻp komponentli, holatiga qarab oksidsimon, metallsimon boʻladi. Geterogen K. baʼzan kontakt K. deb ham ataladi. Bu jarayon nihoyasida mahsulotdan (suyuq yoki fazadagi) katalizator oson ajratib olinadi. Shu sababli geterogen K. sanoatda keng qoʻllaniladi. Mikrogeterogen K.da reaksiya suyuq fazada boradi, katalizator sifatida kolloid zarrachalar ishtirok etadi. Fermentativ K. oʻsimlik yoki hayvon toʻqimalarida sodir boʻladi, bu reaksiyada katalizator sifatida kolloid holdagi oqsil zarrachalari — fermentlar xizmat qiladi. Baʼzi moddalar kimyoviy reaksiya tezligini susaytiradi yoki toʻxtatadi. Bunday moddalar antikatalizator yoki ingibitorlar deb ataladi. Bu holatni manfiy K. deyiladi. Sanoatda, asosan, musbat K. katta ahamiyatga ega. Katalizator qoʻllanganga bir vaqtda borishi mumkin boʻlgan parallel reaksiyalardan faqat birining tezligi ortadi. Boshqalari esa toʻxtaydi (selektiv K.). Kimyoviy reaksiyalar tezligi, asosan, shu energiyaning miqdoriga bogʻliq boʻlib, unga teskari proporsionaldir. Katalitik jarayonning aktivlanish energiyasi qancha kam boʻlsa, reaksiya tezligi shuncha yuqori boʻladi. K. jarayonida qoʻllaniladigan katalizatorning roli kimyoviy reaksiyalar aktivlanish energiyasini kamaytirishdan iborat boʻlib, buning natijasida reaksiya yoʻlini oʻzgartiradi yoki uni zanjirsimon mexanizmga oʻtkazadi. K. borish mexanizmiga qarab, asosan, ikkiga boʻlinadi: kislota-asos katalizi va oksidlanish-qaytarilish katalizi. Kislota-asos K.da kislota-asoslar katalizator boʻladi. Bu reaksiyalarda proton almashinishi roʻy beradi, yaʼni proton katalizatordan reagentga yoki, aksincha, reagentdan katalizatorga oʻtadi. K. jarayoni keyingi bosqichda polimerlanish, izomerlanish: kreking jarayonlari alyuminiy silikat taʼsirida shu kislotaasos katalizi mexanizmi bilan boradi. Oksidlanish-qaytarilish katalizida metall, metall oksidlari, tuzlar katalizator boʻlib xizmat qiladi. Bunday K.da elektron almashadi, elektron katalizatorlardan reagentga yoki, aksincha, reagentdan katalizatorga oʻtadi. Shunday qilib, ok-sidlanish — qaytarilish jarayoni sodir boʻladi. Maʼlum katalizator yoki katalizatorlar guruhi kimyoviy reaksiyaning maʼlum yoʻnalishinigina oʻzgartiradi, tezlatadi, xolos. Shunga koʻra, muayyan reaksiya uchun katalizator tanlash amaliy ahamiyatga ega boʻlgan asosiy va muhim vazifadir. Hoz. vaqtda K.ning umumlashgan yagona nazariyasi mavjud boʻlmasada, uning baʼzi tomonlarini eʼtiborga olgan ayrim nazariyalar bor. Rus kimyogarlari N. I. Kobozevning faol ansambl, A. A. Balandinning multiplet K.i.ning elektron va zanjir nazariyalari shular jumlasidandir.
1. Zarrachalarning kattaligi va zarracha kattaligi
(1) Yagona zarrachaning zarracha kattaligi
Kukun zarralari turli shakl va o'lchamlarga ega bo'lishiga qaramay, katalizatorni qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladigan chang zarralarining zarracha kattaligi bir necha mikrongacha va bir necha millimetrga teng bo'lishi mumkin. Bitta sharsimon zarra uchun uning hajmi va sirtini uning diametri bilan ifodalash mumkin. Har xil o'lchamdagi zarrachalardan tashkil topgan kukunlar uchun odatda zarrachalarning o'rtacha kattaligi ishlatiladi. Nonning hajmini ifodalash uchunsferik zarralar, ekvivalenti diametri sferik bo'lmagan zarrachalar hajmini ifodalash uchun ishlatiladi. Ekvivalent diametri - a diametriSharsimon bo'lmagan zarrachaga teng shar, shar bo'lmagan zarrachaning ekvivalent diametri sifatida olinadi.
(2) Zarrachalarning kattaligi va o'rtacha diametri
Odatda kukun zarrachalarining kattaligi zarracha kattaligi deyiladi. Kukun uchun zarracha kattaligi kukun zarralarining o'rtacha kattaligini bildiradi. Darhaqiqat, bir xil kukun har doim ham bir xil o'lchamda emas, balki ma'lum hajm oralig'ida bo'ladi. Kukunning zarracha hajmini aniqlash uchun ko'plab usullar mavjud, ular orasida elaklash usuli, mikroskop usuli va yog'ingarchilik usuli keng qo'llaniladi.
2. Qattiq zarrachalarning tabiiy yig'ish burchagi va ichki ishqalanish burchagi va kukunning suyuqligi skrining, aralashtirish va qoliplash ish jarayoniga ta'sir qiluvchi juda muhim omillardir. Yig'ish va oqishda qattiq zarrachalarning ayrim xususiyatlarini tavsiflash uchun tabiiy staklanish burchagi va ichki ishqalanish burchagi tushunchalari kiritilishi kerak.
(1) Tabiiy istifleme burchagi
Qattiq zarrachalar gorizontal plastinkada tabiiy ravishda to'planganda, zarrachalarning chekka chizig'i va gorizontal plastinka orasidagi burchakka tabiiy stakalash burchagi deyiladi, ba'zida qaytarilish burchagi yoki qaytarish burchagi ham deyiladi. Tabiiy birikish burchagi kattaligi zarralar orasidagi siljish yoki siljish ishqalanish qarshiligiga, shuningdek, zarrachalarning kristalli shakli bilan bog'liq bo'lib, qattiq zarrachalar suyuqligining oshishi bilan kamayadi.
(2) Ichki ishqalanish burchagi - bu qattiq zarrachalar qatlamidagi statik zarrachalar qatlami va statik zarrachalar qatlami bo'ylab harakatlanadigan zarralar bilan muvozanatdagi interfeys o'rtasidagi burchak.
3. Zichlik
Kukunning zichligi - bu birlik miqdori bo'yicha kukunning massasi bo'lib, u odatda og'irlik bilan almashtiriladi. Umuman olganda, massa zichligi va chayqatish hajmi kukunlarning asosiy hajm ko'rsatkichlari hisoblanadi. Ommaviy zichlik - bu bo'shashmasdan qadoqlangan kukunning birlik hajmiga og'irligi. Chayqatish hajmi - bu tebranish bilan kukun siqilganidan keyin ma'lum miqdordagi kukun egallagan kichik hajm.
4. Bo'sh qism
Qattiq chang zarralari orasidagi bo'shliqlar hajmi va to'plangan qattiq moddalar yig'indisi. Kukun bilan farqlangandat zarracha kattaligi to'ldiriladi, kichik zarralar katta zarrachalarning bo'shliqlariga kirishi sababli bo'shliqlar kamayadi. Qachon qo'pol zarrachalarning ulushitaxminan 65%, g'ovakliligi kichik.
5. Gözenekli zarrachalarning gözenekli tuzilishi, g'ovak tashuvchisi moddasi odatda mayda donalar yoki kolloidlarning aglutinatsiyasi natijasida hosil bo'ladi va ichki qismida har xil o'lchamdagi mikro teshiklar mavjud. Qo'llab-quvvatlashning turli xil gözenekli tuzilishi tomonidan tayyorlangan katalizatorning o'ziga xos yuzasi har xil, bu reaktsiya tezligining o'zgarishiga bevosita ta'sir qiladi. Buning sababi shundaki, reaktivlarning teshik va surfadagi tarqalishiturli xil teshiklarning tuzilishi tufayli foydalanish koeffitsienti o'zgaradi va shu bilan reaktsiya tezligiga ta'sir qiladi. Qo'llab-quvvatlashning gözenekli tuzilishi, shuningdek, katalizatorning selektivligi, ishlash muddati va mexanik kuchiga ta'sir qiladi.
(1) g'ovaklilik
G'ovaklik deganda zarrachalarning ichki teshiklari tushuniladi. Birlik massasi kukuni zarrachasidagi mikroporeziya hajmi teshik hajmi deb ataladi. G'ovaklilik teshiklarning o'lchamini va o'ziga xos sirt maydonini aniqlaydi. G'ovaklikning oshishi katalizatorning faolligini yaxshilashi mumkin, ammo katalizatorning mexanik kuchi pasayadi.
(2) Teshiklarni taqsimlash
Qo'llab-quvvatlanadigan teshikning kattaligi katalizatorning faolligiga ta'sirini bilish uchun, ma'lum bir teshik hajmi va o'rtacha teshik diametri ma'lumotlaridan tashqari, tayanchning teshik hajmining taqsimlanishi ham ma'lum bo'lishi kerak. Teshik hajmining taqsimlanishi kukun zarralari tarkibidagi makroporlar, o'tish teshiklari va mikroporalar sonini aniqlaydigan teshik hajmiga qarab teshik hajmining o'zgarishini anglatadi.
6. Maxsus sirt maydoni
Bir gramm kukun zarrachalarining umumiy yuzasi ko'pincha kukunning umumiy o'ziga xos yuzasi deb ataladi. G'ovakli qattiq zarrachalar katta ichki sirt maydoniga ega va bu ichki yuzalar gözenek hajmida bo'ladi. Agar ular kichik teshikchalar bo'lsa, ularning yuzasi katta, ammo katalizatorni qo'llab-quvvatlash sifatida foydalanilganda ular reaktiv molekulalarining teshiklarga tarqalishiga to'sqinlik qiladi va reaktsiyaga ta'sir qiladi. Shu sababli, barcha sirtlar katalitik rol o'ynamaydi, ammo ularning faqat bir qismi samarali bo'ladi. Sirtning bu qismi odatda samarali maydon deb nomlanadi.