Катализаторите и инхибитори
Глава 1. Катализаторите и инхибитори.
Катализ - процес, който се състои в промяна на скоростта на химични реакции в присъствието на вещества, наречени катализатори Катализаторите - вещества, които променят скоростта на химическите реакции, които могат да участват в реакцията, част от междинните съединения, но не е част от крайните продукти на реакцията и след реакцията се непроменен. Каталитични реакции - реакции, наблюдавани в присъствието на катализатори. Наречен положителен катализа, в която увеличава скоростта на реакцията, отрицателен (инхибиране) -, в която намалява. Пример за положителен катализа може да служи като процеса на окисляване на амоняк на платина в получаване на азотна киселина. Един пример на отрицателно - намаляване на степента на корозия, когато се въведе в течността, в която се управлява метал, натриев нитрит, калиев хромат и дихромат. Катализатори забавящи химична реакция, наречени инхибитори. В зависимост от това дали катализатора в същата фаза като реагентите, или образува отделна фаза, предложи хомогенен или хетерогенен катализатор. Примери на хомогенна катализа е разлагане на водороден пероксид в присъствието на йод йони. Реакцията се провежда в два етапа:
Н О + I = Н О + IO
Н О + IO = Н О + O + I
Когато хомогенна катализа действието катализатор се дължи на факта, че той реагира с реагентите да образуват междинни съединения, това води до намаляване на енергията на активиране. В процес хетерогенен катализ ускорение обикновено протича по повърхността на твърдото тяло - катализатор, активността на катализатора следователно зависи от размера и свойствата на повърхността си. На практика, катализаторът обикновено се прилага към твърдата порест носител. хетерогенен катализ механизъм е по-сложна, отколкото в хомогенна. хетерогенен катализ механизъм включва пет стъпки, всички от които са лечими:
1. дифузията на реагенти към повърхността на твърдото вещество.
2. физическа адсорбция към активните места на повърхността на твърдите реагенти молекули и след това им хемисорбция.
3. химическа реакция между реагиращите молекули.
4. Десорбция на продукти от повърхността на катализатора.
5. дифузията на продукта от повърхността на катализатор в общия поток.
1.1 Видни химия на катализа.
J. Берцелиус (1837):
"Добре известни вещества са в контакт с други вещества, действащи на последния, че химическата ефект се получава, - някои вещества се разрушават, различни новообразуваната безкорпусна чието присъствие води до превръщането им е взел участие. Ние наричаме причинявайки по тези явления, каталитичния в сила. "
"Каталитичен явление може да се обясни с познатите свойства на материята, а не да го доставя в същото време няма нова сила."
"Катализ е причинена от външни причини промяна в молекулна структура, която има промяна ефект в химични свойства."
"Аз дойдох до заключението, че катализа се извършва от реакцията, не самото присъствие на веществото."
"Каталитичен действията на тялото, привличане на движещите се молекули е много по-силен от тялото, лишено от каталитично действие, което води до повишаване на силата на въздействие, която пада върху техните повърхностни молекули."
G. К. Boreskov (1968):
"След като катализа третират като специални, леко тайнствен феномен, с конкретните закони, разкриването на която някога е била по общ начин за решаване на проблема за избор. Сега ние знаем, че това не е така. Катализ в природата - химически явление. Промяната на скоростта на реакцията се дължи на каталитичното действие на посредник химическо взаимодействие на реагентите с катализатора. "
Ако не се вземат предвид неуспешния опит да се свържат Берцелиус наблюдава явления с ефекта на скрит "каталитичен власт", а след това, както се вижда от горните твърдения, дискусията беше основно за физичните и химичните аспекти на катализа. Дълго време е особено популярно енергия теория катализа, свързващи молекули с възбуждане резонансна енергия миграция. Катализаторът реагира с реагиращи молекули, образуващи нестабилни междинни съединения, които се разлагат с освобождаването на реакционния продукт и е химически непроменен катализатор. Разширени ни е известно е най-добре отразени в отчета Boreskov. Тук обаче възниква въпросът, дали катализаторът не може, защото той участва в химичната реакция, за да се създаде ново състояние на равновесие? Ако това беше така, то идеята за участието на химически катализатор ще бъде веднага влезе в конфликт със закона за запазване на енергията. За да се избегне това, учените са били принудени да се вземат, и след това да се докаже експериментално, че катализаторът ускорява реакцията не само живеят, но и в обратната посока. Тези съединения, които се променят и скоростта и равновесието на реакцията, в тесния смисъл на думата, не са катализатори. [7] I остава да се добави, че обикновено се извършва ускоряване на химични реакции и това явление се нарича "положителен" катализатор за разлика от "отрицателно" в присъствието на катализатор, при което въвеждането на катализатора в реакционната система причинява намаляване на скоростта. Строго погледнато, катализа винаги увеличава скоростта на реакцията, но понякога един етап на ускорение (например, появата на нов начин за прекъсване на веригата) предизвиква наблюдаваното инхибиране на химични реакции. Аз ще разглеждаме само положителната катализа, който може да бъде разделена на следните видове:
а) хомогенен когато реакционната смес и катализаторът са или в течна или в газообразно състояние;
б) хетерогенен - катализатор е под формата на твърди частици, и взаимодействие на съединението в разтвор или газова смес; (Това е най-често срещаният тип катализа, извършена по този начин на граничната повърхност между двете фази).
в) ензим - катализатор са сложни протеинови структури, които ускоряват за биологично важни реакции в тялото на флората и фауната. (Ензимна катализа може да бъде хомогенен или хетерогенен, но поради специфичните характеристики на ензимна активност целесъобразен избор на този тип катализа в отделна област.)
Информация за катализаторите и инхибитори