21 – Mavzu. XХI. Katalizatorlar. Geterogen kataliz

21 – Mavzu.
XХI. KATALIZATORLAR. GETEROGEN KATALIZ
Ma‘ruza rejasi
21.1. Geterogen katalitikaviy jarayonlar.
21.2. Katalizator aktivligiga turli faktorlarning ta‘siri.
21.3. Promotorlar, yoyuvchilar va katalitik zaharlar.
21.4. Geterogen kataliz nazariyalari.
Tayanch iboralar va tushunchalar
Qaytmas zaharlanish, kummulativ zaharlanish, qulay zaharlanish, promotorlar, struktura hosil qiluvchi promotorlar, modifitsirlovchi promotorlar, yoyuvchilar, katalizatorning eskirishi, katalizning fizikaviy nazariyasi, absorbilanish, adsorbilanish, sorbilanish, adsorbent, adsorbtiv.
Adabiyotlar: 1, 3, 5.
21.1. GETEROGEN KATALITIKAVIY JARAYONLAR
Geterogen kataliz jarayonlarida ko’pincha katalizator qattiq modda, reagentlar esa suyuq yoki gaz, (bug’) holida bo’ladi. Jarayon fazalar chegarasida boradi, jarayon birin – ketin borib u uch qismdan iborat bo’ladi:
1. Dastlab moddalar katalizator yuzasiga so’riladi;
2. Katalizator yuzasida reaksiyalar boradi;
3. Mahsulotlarning katalizator yuzasidan hajmga desorbsiyasi yoki aktiv markazlarning bo’shashi sodir bo’ladi.
Bu jarayonlarning qaysi biri sekin borsa, umumiy jarayon tezligi shu bosqichning tezligiga teng bo’ladi. Bu bosqichga chegaralovchi – belgilovchi (limitlovchi) bosqich deyiladi. Odatda ikkinchi bosqich (kinetik soha) chegaralovchi bo’lishga intiladi. Qaysi bosqichning chegaralovchi bo’lishligi katalizatorning xossasiga (aktivligiga) va reaktsiya sharoitiga bog’liq.
21.2. KATALIZATOR AKTIVLIGIGA TURLI
OMILLARNING TA‘SIRI
Temperaturaning ta‘siri. Temperatura katalizatorning faolligiga ta‘sir qiladi. Har bir katalizator tarkibi va tayyorlash sharoitiga qarab, ma‘lum reaksiya uchun ma‘lum temperatura chegarasida eng katta faollikka ega bo’ladi. Odatda, katalizator qancha faol bo’lsa uning past temperaturadagi faolligi shuncha katta bo’ladi va temperaturaning katalizator aktivligiga ta’siri keskinroq seziladi. Temperatura katalizator normal ishlaydigan ish temperaturasidan oshsa, uning faolligi kamayadi, hatto uni butunlay passiv qilib qo’yadi. Shuning uchun, temperaturaning o’zgarib turishi katalitik reaksiyalar uchun manfiy holatdir. Temperaturaning haddan tashqari oshib ketishi katalizator uchun havflidir. Shunga ko’ra reaksiya natijasida, ayniqsa, ekzotermik reaksiyalarda issiqlikning keraksiz qismini reaksiya muhitidan chetlatish kerak bo’ladi. Ko’pincha katalizator ma‘lum temperaturadan pastda uncha faol bo’lmaydi.
Katalizatorning faolligi namoyon bo’ladigan minimum temperatura katalazitorlarning qanday tayyorlanganligiga va reaksiya mexanizmiga bog’liq.
Bosimning ta‘siri. Katalitik reaksiyalarning unumi bosim o’zgarishi bilan, umuman, Le – Shatele prinsipiga bo’yso’nadi. Lekin geterogen katalitik reaksiyalarda jarayonning birinchi bosqichi adsorbilanish bo’lgani uchun bosim o’zgarishi bilan reaksiyaning tezligi binibarin, katalizotorning faolligi ham o’ziga xos ravishda o’zgaradi. Masalan bosimning o’zgarishi faqat molekulyar soning o’zgarishi bilan boradigan reaksiyalar (3Н₂ + N₂ = 2NH₃) ning tezligini emas, hatto molekulalar soni o’zgarmasdan boradigan reaksiyalarning tezligini ham o’zgartiradi.
Bosimning o’zgarishi reaksiyaning yo’nalishini ham o’zgartirishi mumkin. Vodorod bilan uglerod (II) – oksidi orasida boradigan reaksiya bunga misol bo’la oladi. Reaksiya katalizator ishtirokida yuqori bosimda olib borilsa metil spirti hosil bo’ladi.
Katalizatorlarning maydalanganlik darajasini ta‘siri. Ma‘lum miqdordagi katalizator donachalarining o’lchami kichraygan sari uning yuzasi ortib boradi, natijada uning faolligi ham oshadi. Ikkinchi tomondan donachalar kichiklashgan sari reagentlarning diffuziyalanishi kamaya boradi, bu esa katalizator faolligini kamayishiga sabab bo’ladi. Kolloid holdagi katalizator optimal darajada maydalangan bo’ladi.