Гетерогенный катализ. - раздел Химия, ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ Гетерогенный Катализ – Каталитические Реакции, Идущие На Поверхности Раздела ...
Гетерогенный катализ – каталитические реакции, идущие на поверхности раздела фаз, образуемых катализатором и реагирующими веществами. Механизм гетерогенно-каталитических процессов значительно более сложен, чем в случае гомогенного катализа. В каждой гетерогенно-каталитической реакции можно выделить как минимум шесть стадий:
1. Диффузия исходных веществ к поверхности катализатора.
2. Адсорбция исходных веществ на поверхности с образованием некоторого промежуточного соединения:
А + В + К → АВК
3. Активация адсорбированного состояния (необходимая для этого энергия есть истинная энергия активации процесса):
АВК → АВК#
4. Распад активированного комплекса с образованием адсорбированных продуктов реакции:
АВК# → СDК
5. Десорбция продуктов реакции с поверхности катализатора.
СDК → С + D + К
6. Диффузия продуктов реакции от поверхности катализатора.
Специфической особенностью гетерокаталитических процессов является способность катализатора к промотированию и отравлению.
Промотирование – увеличение активности катализатора в присутствии веществ, которые сами не являются катализаторами данного процесса (промоторов). Например, для катализируемой металлическим никелем реакции
СО + Н2 → СН4 + Н2О
введение в никелевый катализатор небольшой примеси церия приводит к резкому возрастанию активности катализатора.
Отравление – резкое снижение активности катализатора в присутствии некоторых веществ (т. н. каталитических ядов). Например, для реакции синтеза аммиака (катализатор – губчатое железо), присутствие в реакционной смеси соединений кислорода или серы вызывает резкое снижение активности железного катализатора; в то же время способность катализатора адсорбировать исходные вещества снижается очень незначительно.
Для объяснения этих особенностей гетерогенно-каталитических процессов Г.Тэйлором было высказано следующее предположение: каталитически активной является не вся поверхность катализатора, а лишь некоторые её участки – т.н. активные центры, которыми могут являться различные дефекты кристаллической структуры катализатора (например, выступы либо впадины на поверхности катализатора). В настоящее время нет единой теории гетерогенного катализа. Для металлических катализаторов была разработана теория мультиплетов. Основные положения мультиплетной теории состоят в следующем:
1. Активный центр катализатора представляет собой совокупность определенного числа адсорбционных центров, расположенных на поверхности катализатора в геометрическом соответствии со строением молекулы, претерпевающей превращение.
2. При адсорбции реагирующих молекул на активном центре образуется мультиплетный комплекс, в результате чего происходит перераспределение связей, приводящее к образованию продуктов реакции.
Теорию мультиплетов называют иногда теорией геометрического подобия активного центра и реагирующих молекул. Для различных реакций число адсорбционных центров (каждый из которых отождествляется с атомом металла) в активном центре различно – 2, 3, 4 и т.д. Подобные активные центры называются соответственно дублет, триплет, квадруплет и т.д. (в общем случае мультиплет, чему и обязана теория своим названием).
Например, согласно теории мультиплетов, дегидрирование предельных одноатомных спиртов происходит на дублете, а дегидрирование циклогексана – на секстете (рис. 3 – 4); теория мультиплетов позволила связать каталитическую активность металлов с величиной их атомного радиуса.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ... ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Гетерогенный катализ.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Самостоятельная работа студентов (СРС) способ активного, целенаправленного приобретения студентом новых для него знаний и умений без непосредственного участия в этом процессе преподавателей – один
Теплоемкость
Теплоемкость (С, Дж/К) – это некоторое количество теплоты, подведенное к системе некоторой массы, изменяет ее температуру на некоторую величину.
В зависимости от количества теплоты
Приближенные методы расчета теплоемкости
Приближенные методы расчета теплоемкости применяют в случае отсутствия ее значения в справочной литературе. Ниже приводятся основные правила ее расчетов:
Правило Дюлонга и Пти: тепл
Закон Гесса
Определим некоторые понятия термохимии. Теплота образования вещества – тепловой эффект реакции образования 1 моля сложного вещества из простых. Теплоты образования простых веществ принимаютс
Простейшие теплоты химических превращений.
К простейшим теплотам химических превращений относятся:
- теплота образования вещества;
- теплота сгорания вещества;
- теплота нейтрализации;
- теплота растворен
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студенту следует знать:
1. Определение теплоемкости;
2. Истинную и среднюю, удельную, молярную и атомную, изобарную и изохорную теплоем
Простейшие теплоты химических превращений
При изучении темы нужно обратиться к учебникам:
[1] и [2], раздел химической термодинамики – термохимия
Решить задачи: [16, 3, 7, 10], раздел Первое начало термодинамики и термохи
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студенту следует знать:
1. Закон Гесса. Понятие теплового эффекта. Термодинамический и термохимический тепловой эффект;
2. Расчет тепло
Основные навыки
Студент должен уметь:
1. Использовать закон Гесса для расчета теплового эффекта реакции по справочным данным при стандартных условиях;
2. Использовать закон Гесса
Каталитические реакции
При изучении данной темы студент должен обратиться к учебникам:
[1], [2] и [3] раздел «Химическая кинетика и катализ» и подраздел «Гомогенный катализ», «Ферментативные реакции», «Гетероген
КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Скорость химической реакции при данной температуре определяется скоростью образования активированного комплекса, которая, в свою очередь, зависит от величины энергии активации. Во многих химических
Гомогенный катализ.
Гомогенный катализ – каталитические реакции, в которых реагенты и катализатор находятся в одной фазе. В случае гомогенно-каталитических процессов катализатор образует с реагентами промежуточные реа
Автокатализ.
Автокатализ – процесс каталитического ускорения химической реакции одним из её продуктов. В качестве примера можно привести катализируемую ионами водорода реакцию гидролиза сложных эфиров. Образующ
Ферментативный катализ.
Ферментативный катализ – каталитические реакции, протекающие с участием ферментов – биологических катализаторов белковой природы. Ферментативный катализ имеет две характерные особенности:
F + S ⇆ FS → F + P
Исследование зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата при неизменной концентрации фермента показали, что с увеличением концентрации субстрата скорость реакции сначала у
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студент должен знать:
1. Основные понятия катализа.
2. Основные представления о механизме каталитической реакции.
3. Кинетичес
Основные навыки
Студент должен уметь:
- Определять и формулировать цель работы
- Определять кинетические параметры гомогенных каталитических и автокаталитических процессов, испол
Кинетическая устойчивость золей. Седиментация
Частицы дисперсной фазы одновременно испытывают действие силы земного притяжения и архимедовой силы; в зависимости от соотношения плотностей дисперсионной среды и дисперсной фазы равнодействующая э
Агрегативная устойчивость
При изучении данной темы студент должен обратиться к учебникам:
[8], [9] раздел «Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем» и подразделы «Термодинамика устойчивости дисперсн
Строение коллоидной мицеллы
Лиофобные коллоиды обладают очень высокой поверхностной энергией и являются поэтому термодинамически неустойчивыми; это делает возможным самопроизвольный процесс уменьшения степени дисперсности дис
Коагуляция лиофобных коллоидов
Как было показано выше, лиофобные коллоиды являются термодинамически неустойчивыми системами, существующими благодаря стабилизации за счет возникновения двойного электрического слоя. Изменение сост
Механизм и кинетика коагуляции золей электролитами
Необходимому для коагуляции сближению частиц дисперсной фазы препятствует, как было показано выше, электростатическое отталкивание имеющих одноименный заряд коллоидных частиц и противоионов и взаим
Старение золей и пептизация
Термодинамическая неустойчивость лиофобных коллоидных систем является причиной старения золей – самопроизвольной коагуляции (автокоагуляции) золей. Автокоагуляция золей происходит значительно медле
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студент должен знать:
1. Какие факторы агрегативной устойчивости лиофобных золей вам известны? Сформулируйте правило коагуляции золей электролит
И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ
Основными формами контроля по дисциплине являются:
1. Защита лабораторных работ. Каждый студент должен выполнить в химической лаборатории по методическим указаниям [12-14]
Вопросы для самопроверки
1. Дайте определение понятия «система». Система открытая и закрытая? Система изолированная. Гомогенная и гетерогенная система?
2. Дайте определение понятия «теплота». Можно ли говорить о з
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов