Скачать презентацию КАТАЛИЗ Термин катализ был введён в 1835 году Скачать презентацию КАТАЛИЗ Термин катализ был введён в 1835 году

Гомогенный катализ_2012.ppt

  • Количество слайдов: 7

КАТАЛИЗ Термин «катализ» был введён в 1835 году шведским учёным Берцелиусом. КАТАЛИЗ (от греч. КАТАЛИЗ Термин «катализ» был введён в 1835 году шведским учёным Берцелиусом. КАТАЛИЗ (от греч. katalysis - разрушение), изменение скорости химической реакции при воздействии веществ (катализаторов), которые участвуют в реакции, но не входят в состав продуктов. Катализатор не находится в стехиометрических отношениях с продуктами и регенерируется после каждого цикла превращения реагентов в продукты. Различают положительный и отрицательный катализ, в зависимости от того, ускоряет катализатор реакцию или замедляет ее. Как правило, термин "катализ" относят к ускорению реакции; вещества, замедляющие реакцию, называются ингибиторами. Большая часть всех промышленных реакций — это каталитические процессы. Явление катализа распространено и в природе - большинство процессов, происходящих в живых организмах, являются каталитическими.

Важное свойство катализаторов заключается в способности повышать избирательность протекания реакций. Если какие-то реагенты могут Важное свойство катализаторов заключается в способности повышать избирательность протекания реакций. Если какие-то реагенты могут реагировать между собой по разным направлениям (то есть давать несколько различных продуктов), то с участием катализаторов во многих случаях образуется только какой-то один продукт реакции. Избирательное протекание реакции называется селективностью. Таким образом, главные полезные свойства катализаторов заключаются в повышении скорости и селективности химических реакций. Шариковый алюмопалладиевый катализатор Катализатор алюмоплатиновый селективного гидрирования

Рассмотрим реакцию разложения этилового спирта СН 3 СН 2 ОН (этанола). Без катализатора эта Рассмотрим реакцию разложения этилового спирта СН 3 СН 2 ОН (этанола). Без катализатора эта реакция идет с трудом (нужна высокая температура) и не селективно. Один путь реакции приводит к образованию этилена Н 2 С=СН 2 и воды Н 2 О, другой - уксусного альдегида СН 3 СНО и водорода Н 2. При пропускании паров этанола через накаленную до 700 о. С стеклянную трубку обе реакции идут параллельно. Примерно 20% этанола превращается в этилен и воду, а 80% - в уксусный альдегид и водород. Такие жесткие условия характерны для реакций с высокой энергией активации Еа. В свою очередь, Еа тем выше, чем более неустойчивыми являются промежуточные соединения, образующиеся на пути от реагентов к продуктам.

Образование этилена из этанола без катализатора идет с образованием очень неустойчивых промежуточных продуктов. В Образование этилена из этанола без катализатора идет с образованием очень неустойчивых промежуточных продуктов. В присутствии катализатора Al 2 O 3 реакция разложения этанола протекает по пути с меньшей энергией активации Еа, чем без катализатора. Тепловой эффект реакции при этом не меняется. Подобная закономерность характерна не только для эндотермических, но и для экзотермических реакций.

В присутствии Al 2 O 3 реакция идет с хорошей скоростью уже при 300 В присутствии Al 2 O 3 реакция идет с хорошей скоростью уже при 300 о. С. Таким образом, катализатор позволяет проводить реакцию разложения этанола селективно - реакция теперь идет с образованием этилена и воды, а уксусный альдегид и водород в этом случае не образуются: При использовании в качестве катализатора металлической меди превращение этанола удается селективно направить по другому пути с образованием уксусного альдегида и водорода. В приведенном примере реагент (этанол) и катализатор (порошкообразный оксид Al 2 O 3 или медь) находятся в разных фазах газообразной и твердой. В этом случае мы имеем дело с гетерогенным катализом. Если же реагенты и катализатор находятся в одной фазе например, оба являются газами или оба растворены в каком-либо растворителе - то говорят о гомогенном катализе. Гомогенные катализаторы имеют различную химическую природу – кислоты (Н 2 SO 4 или Н 3 РО 4), основания (Na. OH), органические амины, металлы, чаще всего переходные (Fe или Rh), в форме солей.

Если катализатором выступает щелочь, то катализ называется основным катализом. Если катализатором выступает кислота, то Если катализатором выступает щелочь, то катализ называется основным катализом. Если катализатором выступает кислота, то катализ называется кислотным. Кислотный и основный катализы это примеры взаимодействия катализатора с одним из исходных компонентов реакции. Использование серной кислоты H 2 SO 4 в качестве гомогенного катализатора позволяет получать этилен из этанола уже при 170 о. С. Это говорит о еще более значительном снижении энергии активации и ускорении реакции: Реакцию проводят в растворе. Катализатором здесь является даже не сама серная кислота, а образующиеся при ее диссоциации ионы водорода Н+.

Разрыв связи С-О в этаноле происходит с образованием карбокатиона и воды. Это приводит к Разрыв связи С-О в этаноле происходит с образованием карбокатиона и воды. Это приводит к общему снижению энергии активации по сравнению с реакцией без катализатора, где разрыв связи С-О происходит, вероятно, с образованием гораздо более неустойчивых частиц. Далее образовавшийся карбокатион способен превращаться в устойчивое нейтральное соединение (этилен), отщепляя ион водорода Н+. Таким образом, катализатор Н+ возвращается в среду и опять готов к работе.