Cтраница 2
Созданию теории научного предвидения каталитического действия должна предшествовать разработка рациональной классификации каталитических реакций и катализаторов. В основу использования огромного собранного материала для разработки научной классификации положено естественное предположение: реакции, ускоряемые сходными катализаторами, протекают по сходному механизму и потому относятся к одному и тому же каталитическому классу, даже если они относятся к разным типам процессов в классификации органической или неорганической химии. Сгрушш-ровав таким образом реакции, можно создать эмпирическую систему классификации, выявить более специфические закономерности подбора катализаторов, найти постепенно теоретические объяснения этим закономерностям, что должно привести к созданию научной теории предвидения каталитического действия. Естественно, необходимо использовать и указания существующих теорий механизма каталитического действия. [16]
Одна из важнейших задач кинетического исследования заключается в установлении кинетической модели, или системы кинетических уравнений, каталитического процесса. Кинетическая модель изучаемой реакции - это формула или алгоритм, которые дают возможность рассчитать скорость реакции при любых условиях, соответствующих допустимой области X. В различных экспериментах допустимые области могут не совпадать, так как они обусловливаются конструктивными особенностями аппаратуры и целями конкретной работы. Поэтому при сравнении результатов разных исследований одной и той же реакции на одном и том же или сходном катализаторе возникает задача экстраполяции кинетического уравнения за пределы допустимой области. Другим примером необходимости экстраполяции является использование таких уравнений для определения оптимальных режимов проектируемых каталитических реакторов. [17]
Таким образом, согласно мультиплетной теории причиной каталитического ускорения является понижение энергетического барьера вследствие ослабления внутримолекулярных связей при адсорбции на катализаторе. Построения мультиплетной теории родственны современным схемам адсорбционной теории и теории промежуточных поверхностных соединений с той разницей, что мультиплетные схемы ке требуют полной диссоциации реагирующих молекул на атомы и радикалы, а ограничиваются активирующей деформацией связей. Такого типа зависимости обнаружены и для реакций свободных радикалов. Мульти-плетная теория обеспечивает удовлетворительные результаты при сравнении скоростей близких по типу реакций сложных молекул на данном катализаторе или данной реакции на ряде сходных катализаторов. [18]
При небольшом числе реагирующих веществ и продуктов реакции часто можно определить величины k, которые зависят от постоянных значений Е и Z в широкой области температур. Тогда для частиц не слишком малых размеров собственная активность, равная k / S, представляет собой инвариант, непосредственно связывающий активность с характером поверхности катализатора. В этих условиях, изображая графически величину g k как функцию ЦТ, можно в широком интервале температур получить почти прямые линии и находить правильные значения энергии активации. Истинный порядок реакции, определяемый различными методами, оказывается при этом постоянным. Для сходных катализаторов можно построить логарифмические прямые, которые по некоторым причинам [2] пересекаются при определенной температуре в интересующей нас области. При небольших изменениях температуры порядок расположения катализаторов по относительной активности может меняться. [19]