Действие - твердый катализатор
Cтраница 1
Действие твердого катализатора проявляется на его поверхности; следовательно, чем больше поверхность, тем значительнее каталитическое взаимодействие реагирующей массы и катализатора. [1]
Поскольку разнообразие механизма действия твердых катализаторов огра ничивает справедливость обобщений отдельными группами катализаторов и реакций, очень большое значение приобретает рациональная классификация реакций гетерогенного катализа. В основу классификации должен быть положен характер промежуточного химического, взаимодействия реагирующих веществ с катализатором. Затруднения в детальной классификации связаны с недостаточным знанием механизма большинства реакций гетерогенного катализа. [2]
Были Сделаны также попытки использовать одновременно действие газообразных и твердых катализаторов. Harter 39 приготовлял окислы азота с кислородом через дугу высокого напряжения в кварцевой трубке. После этого к смеси кислорода с окислами азота добавлялись углеводородные газы, в частности метан, и образующаяся смесь пропускалась через нагретую реакционную камеру, наполненную катализатором, приготовленным из меди, серебра, кобальта или марганца, отложенных на силикагеле. [3]
В основу - книги положены физико-химические аспекты действия твердых катализаторов. Некоторые из изложенных теоретических представлений следует рассматривать критически. Однако мы надеемся, что после изучения этого вводного курса читатель убедится в надежности научных основ гетерогенного катализа, без знания которых практик в настоящее время работать успешно не может. [4]
Новые измерительные методы науки о поверхности позволяют заглянуть в механизм действия твердых катализаторов. Так как поверхностные атомы обладают неиспользованной способностью к образованию химических связей, они влияют на химические свойства удерживаемых на поверхности молекул. Поэтому поведение реагентов А и В при встрече в двумерной реакционной зоне может сильно отличаться от наблюдаемого в растворе или в газовой фазе. [5]
Это однозначно отделяет гомогенный катализ от гетерогенного, под которым понимают действие твердого катализатора в газофазных или жидкофаз-ных реакциях. Таким образом, эти две каталитические системы, очевидно, совершенно различны по внешнему виду и экспериментальной технике, по теоретическому описанию и применению в промышленности. Однако более внимательное рассмотрение основных химических процессов, происходящих на элементарных стадиях каталитических реакций обоих типов, позволяет заметить и некоторое сходство. Например, определенные типы взаимодействия субстрат - катализатор, называемые на языке гетерогенного катализа хемосорб-цией, в терминах гомогенного катализа интерпретируются как координация субстрата к иону металла. [6]
Таким образом, поставленная выше задача предвидения каталитического действия сводится к раскрытию зависимости удельной каталитической активности от химического состава катализатора. Действие твердых катализаторов сводится к промежуточному, поверхностному химическому взаимодействию с реагирующими веществами, открывающему новый, более легкий реакционный путь. Оно должно поэтому определяться химическими свойствами, а значит электронным строением катализатора и реагирующих веществ. [7]
Не при каждом каталитическом химическом процессе катализаторы полностью разлагают молекулы - это происходит лишь в редких случаях. Действие твердых катализаторов основано главным образом на том, что они связывают молекулы исходных веществ на своей поверхности ( адсорбируют их), при этом молекулы так деформируются, что ослабляются те связи, разрыв которых необходим для химической реакции. [8]
В разных условиях суммарный процесс катализа может лимитировать любая из стадий. В простейшем случае лимитирующей стадией каталитических реакций является непосредственно химическое взаимодействие на поверхности, а диффузия, адсорбция и десорбция протекают быстро. Механизм действия разных твердых катализаторов различен, поэтому пока не существует единой теории подбора катализаторов. Наиболее плодотворны представления, учитывающие химическое соответствие протекающего процесса и катализатора. [9]
 |
Диаграмма потенциальной энергии для реакции Н2 I2 2HI. [10] |
Каждая стадия обратной реакции представляет собой обращение соответствующей стадии прямой реакции. Обратная реакция протекает с большим трудом, чем прямая реакция, поскольку энергетический барьер активации обратной реакции молекулами приходится преодолевать целиком на первой стадии, и он оказывается выше обоих барьеров, через которые осуществляется прямая реакция. Одна из причин, позволяющих катализа. Хотя механизм действия твердых катализаторов исследован еще недостаточно полно, можно полагать, что молекулы реагентов прилипают, или, как говорят, адсорбируются, на поверхности катализатора, что позволяет им затем легче превращаться в активированный комплекс. [11]
Страницы: 1