Режа: ● Катализ ва унинг механизими ● Катализнинг турлари: гомоген ва гетероген катализ ● Катализатор активлиги ● Қайтар ва қайтмас захарланиш ● Катализаторнинг асосий хусусиятлари ● Катализаторларни тайёрлаш усуллари

Аналитик кимёда автокаталитик реакция ва уни бажариш усули


Режа:

● Катализ ва унинг механизими

● Катализнинг турлари: гомоген ва гетероген катализ
● Катализатор активлиги
● Қайтар ва қайтмас захарланиш
● Катализаторнинг асосий хусусиятлари
● Катализаторларни тайёрлаш усуллари.
● Каталитик реакторлар. Уларнинг ишлаш принциплари

САНОАТ КАТАЛИЗИ. КАТАЛИЗНИНГ АҲАМИЯТИ ВА +ЎЛЛАНИШ ДОИРАСИ.
КАТАЛИЗАТОРГА ТАЛАБ. КАТАЛИЗЛИ ЖАРАЁНЛАРНИ ЖАДАЛЛАШТИРИШ ЙЎЛЛАРИ.

Кимёвий реакцияларни тезлатувчи фойдали, қулай йўллардан бири катализатор қўллашдир. Шунинг учун охирги йилларда ўзлаштирилаётган кимё саноатдаги кўпгина янги ишлаб чиқаришлар (90%) катализатор иштирокида боради. Катализатор иштирокида кимёвий реакциялар минг ва миллион марта тезлашади, анча паст ҳароратда кетади ва иқтисодий фойдалидир. Бир қатор саноат жараёнлари катализаторни қўллаш оқибатида амалга оширишга муяссар бўлинди. Водородни, аммиакни, азод ва сульфат кислоталарни ва бошқа бирикмаларни олишда катализ қўлланилади. Катализаторлар иштирокида юқори бирикмали моддалар олинади, нефть маҳсулотлари парчаланади (крекинг). Катализаторларнинг моҳияти шуки, у кимёвий реакциялар тезлигини оширади, реакцияда қатнашади, моддалар билан оралиқ кимёвий ўзаро муносабати бўлади. Лекин реакция охирида ўзининг кимёвий структурасини тиклайди. Ҳар хил моддалар катализатор бўлиши мумкин, масалан: газлар (NO), суюқликлар, қаттиқ моддалар. Катализаторлар моддалар ва катализатор фазовий шароитига гомоген ва гетероген ёки микрогетероген бўлиши мумкин. Суюқ муҳитда коллоид заррачалар микрогентероген катализатор бўлиб хизмат қилади.

Катализаторларнинг реакцияга таъсири бошқа сабаблар таъсиридан ўлароқ фарқ қилади. (температура, босим).
Мисол. Температуранинг ошиши ўзаро таъсир қилувчи моддаларининг молекуляр активлиги ошиши натижасида реакцияни тезлатади, яъни энергетик сатхи ошади. Катализатор қўллаш натижасида асосий реакциялар тезлашиб , бошқа реакцияларнинг бўлинишига тўсқинлик қилади. Олинадиган маҳсулот қўлланиладиган катализаторлар турига ҳам бо\лиқ бўлади. Агарда этиленни кумуш катализатор иштирокида оксидласак этилен оксиди ҳосил бўлади:

СН₂ қ СН₂ + О2 Ag

СН₂-СН₂
О
Агарда оксидланиш Палладий иштирокида борса ацетат альдегиди ҳосил бўлади.

О

С Н₂ қ СН₂ + О₂ Рd СН₃-С
Н

Реакция тезлигига катализаторларнинг таъсири шундаки, у реакция тезлигининг константасини оширади.

U қ K ^. C

Катализаторнинг реакция тезлигини оширишининг сабаби шуки, у кимёвий реакциянинг энергия автивлигини камайтиради. Катализатор қатнашганда реакция йўли ўзгаради. Бунда реакция бир қатор элемент босқичларда боради ва кам энергия активлигини талаб қилади (катализаторсиз борадиган тў\ри реакцияга қараганда). (*-расм)

Шундай қилиб биз кўрдикки, энергия активлиги қанча кам бўлса, шунча реакция тезлиги кўп бўлади.

K қ K_o e ^{- (E/RT)}

Умумий ҳолда катализаторсиз ва катализатор иштирокида борадиган реакцияларни кўриб чиқамиз.

Катализаторсиз. А + В  АВ  Д ...
Маҳсулот ҳосил бўлиши актив комплекс орқали амалга ошади.


Катализатор иштирокида.

A + [кат] қ A [кат] A [кат] + B қ AB* [кат]

AB* [кат] қ Д + [кат] E_K < E реакциянинг энергия активацияси

АВ^*

II
Катализатор активлиги реакция катализатор
Е Е иштирокидаги тезлиги R_K константасининг
А[кат] АВ*[кат] катализаторсиз (К) га нисбати билан аниқланади.

D

Реакция йўналиши
1-расм. Каталитик (I) ва A қ R_K қ e ^{– ( E /RT)} қ e ^E/RT
нокаталитик (II) реакцияда R e ^{– (E/RT)}
система энергиясининг ўзгариши.


E қ E – E_кат

Агарда  Е  41800 Дж/моль, Т  600 к бўлса, у ҳолда катализли реакция тезлиги катализаторсиз реакция тезлигидан неча марта кўплигини билиш мумкин.

A қ l 4 1 8 0 0 қ 4 ^. 10³ марта