Ряд химических превращений требует инициирования, чтобы превращения могли протекать с заметной скоростью. Таким инициатором могут быть химические вещества - катализаторы. Химические процессы с их участием называются каталитическими.[ ...]
Суть каталитического действия заключается в следующем. Химическое превращение протекает через образование активного комплекса, обладающего избыточной энергией. Ее достаточно для перестройки участвующих в превращении компонентов и образования новых химических связей, т. е. новых веществ -продуктов реакции. Изменение энергии системы при химическом взаимодействии (по реакционному пути) показано кривой 1 на рис. 2.30.[ ...]
Но не все молекулы обладают достаточной энергией для образования активного комплекса - только те, энергия которых превышает энергию активации Е (см. рис. 2.30). Если необходимая энергия Е велика, то реакция практически не протекает.[ ...]
Катализатор открывает новый реакционный путь благодаря тому, что вступает в химическое взаимодействие с образованием активного комплекса с меньшей энергией, чем требуется для образования активного комплекса без катализатора. Промежуточное соединение, в которое входит катализатор, превращается далее в продукты через другой активный комплекс, но тоже с меньшей энергией. После второго этапа (стадии) реакции катализатор восстанавливает свой химический состав и его компоненты не входят в состав продуктов. И хотя реакционный путь удлиняется, становится стадийным, уменьшение энергии активных комплексов приводит к увеличению скорости реакции. Изменение энергии системы в каталитической реакции показано кривой 2 на рис. 2.30.[ ...]
Начальное и конечное состояния реагирующей системы, в том числе и свободная энергия Гиббса, одинаковы в режимах как с катализатором, так и без него - катализатор в результате акта химического превращения восстанавливается, не изменяется. Поэтому катализатор не изменяет равновесие системы, хотя и изменяет скорость превращения.[ ...]
Катализаторами могут быть элементарные вещества (металлы, активированный уголь), химические соединения (оксиды, сульфиды, хлориды), сложные комплексы и многоатомные молекулы, их смеси. Специфичность катализатора зависит как от его состава и строения, так и от вида химической реакции.[ ...]
Катализ играет исключительную роль в осуществлении химических превращений в природе и в промышленности. Сейчас в производстве более 30% продукции всей промышленности применяют катализаторы. Абсолютное большинство важнейших химических продуктов (более 70%) получают с использованием катализаторов на той или иной технологической стадии.[ ...]
Каталитические реакции можно классифицировать по разным признакам. Наиболее простая классификация основана на фазовых признаках и включает гомогенные, гетерогенные и микрогетерогенные каталитические реакции.[ ...]
В гомогенной каталитической реакции (или гомогенном катализе) реагирующие вещества и катализатор образуют одну фазу (например, жидкую или газовую).[ ...]
В гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах (например, катализатор - твердый, а реагирующие вещества - в газовой фазе).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема и структура гетерогеннокаталитического химического процесса |
 |