Механизмът на хомогенна и хетерогенна катализа - studopediya

Катализаторът е активен, поради химични връзки (ковалентно, йонни, водород) или електростатично взаимодействие, играта на елементарен реакция събитие. Образува или междинно съединение с една от реакции (многоетапен процес) или активирана комплекс с всички реагенти (едноетапен процес). След всяко начално събитие се регенерира и могат да взаимодействат с новите молекули на реагентите.

По този начин, по време на каталитичната реакция, катализаторът остава непроменен химически и количество константа (независимо механично увличане и възможност на странични процеси, в които катализаторът участващи като реагент).

Разлика е хомогенна и хетерогенна катализа.

Когато хомогенна катализа, катализаторът и изходните материали са в еднакво състояние агрегат. Скоростта на реакцията зависи не само от присъствието или отсъствието на катализатор, но и на неговата концентрация в системата.

В хетерогенен катализ, изходните материали са в различни състояния на агрегация. Най-често, катализаторът е твърдо вещество, и реагенти - течност или газ. Скоростта на реакцията зависи от катализатор повърхност.

Механизмът на действие на хомогенна и хетерогенна катализа широко подобни. В този и в другия случай катализаторите намалява активиращата енергия на реакцията, се катализаторът е участва в образуването на активиран комплекс. Енергията на активиране на комплекса е по-малко от комплекс Ea без катализатор, но се увеличава скоростта на реакцията.

При разпадането на активирания комплекс катализаторът се отделя и реакционната смес по този начин не се консумира. Но детайлите на механизма на действие на хомогенна и хетерогенна катализа е различен.

Механизмът на хомогенна катализа обикновено се обяснява с теорията на междинни продукти. Според тази теория, катализаторът (К) образува първият от тези изходни материали Междинно съединение АК, който реагира с изходен материал с друг възстановяване катализатор. Схематично може да бъде представен, както следва:

A + B = AB (реакция протича бавно в отсъствието на катализатор)

В присъствието на катализатор на процеса е разделен на два етапа:

1) + K = AK (настъпва бързо)

2) AK + В = AB + K (настъпва бързо)

Енергията на активиране на всеки от тези два етапа е по-малко от енергията на активиране на некаталитична реакция (фиг. 46).

Специфичен пример на хомогенна катализа може да служи SO2 да SO3 окислителната реакция на NO в присъствието на катализатор.

Без реакция катализатор, дори когато загрява почти няма смисъл:

Фиг. 46. ​​хода на енергия схема на реакцията: 1 - без катализатор; 2 - в присъствието на катализатор

процент се увеличава значително в присъствието на NO, но реакцията се провежда в 2 етапа:

В хетерогенен катализ, адсорбция е от решаващо значение.

Повърхността на твърд катализатор е хетерогенен. Това излъчват така наречените активни сайтове. Те се срещат в тези места на повърхността на катализатора, където атомите или йоните са по-често свързани с кристалната решетка, т.е. където областта на сила е наситен малко: издатини или шипове върху повърхността, ръбове кристални повърхности. Такива активни места обикновено са малки. Те са само 0,1% от повърхността на катализатора.