23. Катализаторы. Механизм действия катализаторов при гомогенном и гетерогенном катализе.

Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость - катализаторы. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ- катализ. Реакции, протекающие под действием катализаторов- каталитические. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. В случае гомогенного катализа катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу(газ или раствор); в случае гетерогенного катализа катализатор находится в системе в виде самостоятельной фазы. Бывают катализаторы как ускоряющие протекание реакции, так и замедляющие. В первом случае катализ называется положительным, во втором- отрицательным. Катализаторы, уменьшающие скорость реакции, называются ингибиторами. В большинстве случаев действие катализатора объясняется тем, что он снижает энергию активации реакции. В присутствии катализатора реакция проходит через другие промежуточные стадии, чем без него, причем эти стадии энергетически более доступны. Иначе говоря, в присутствии катализатора возникают другие активированные комплексы, причем для их образования требуется меньше энергии, чем для образования активированных комплексов, возникающих без катализатора. Сущность катализа заключается в том, что в присутствии катализатора изменяется путь, по которому проходит суммарная реакция, образуются другие переходные состояния с иными энергиями активации, а поэтому изменяется и скорость хим.реакции. Катализаторы отличаются селективностью: они действуют на процессы избирательно, направляя его в определенную сторону.

24. Классификация дисперсных систем по степени дисперсности и по агрегатному состоянию.

Под термином «дисперсная система» подразумевается любая, минимум двухкомпонентная, система, в которой один из компонентов в раздробленном (диспергированном) состоянии более или менее равномерно распределен в массе другого компонента. Последний образует непрерывную фазу, т.е. как бы играет роль растворителя; обозначается, как дисперсионная среда.

Различают несколько классов дисперсных систем:

1.грубодисперсные- размер частиц дисперсной фазы 10^-3-10^-5 см.: суспензии(взвеси)-системы, состоящие из раздробленного твердого вещества и жидкости, в которой более или менее равномерно распределена дисперсная фаза(мутная вода); эмульсии- системы, состоящие из двух жидкостей, из которых одна диспергирована в другой(животное молоко); эмульгаторы- вещества, сообщающие эмульсиям устойчивость(стабилизаторы эмульсий); эмульсоры- коллоидные растворы мыл и органических кислот в мин. маслах, стабилизированные водой или спиртоводными смесями. 2.коллоиднодисперсные- размер частиц колеблется в пределах 10^-5-10^-7 см. 3.молекулярнодисперсные- размер частиц имеет порядок нескольких ангстремов(10^-8 см). 4.ионодисперсные-дисперсные системы, в которых растворенное вещество находится в виде отдельных (свободных) гидратированных ионов.

25.Термодинамика растворени

Согласно второму началу термодинамики при р, Т = = const вещества самопроизвольно могут растворяться в каком-либо растворителе, если в результате этого процесса энергия Гиббса системы уменьшается, т. е.

ΔG = (ΔН – TΔS) < 0.

Величину ΔН называют энтальпийным фактором, а величину TΔS – энтропийным фактором растворения.

При растворении жидких и твердых веществ энтропия системы обычно возрастает (ΔS > 0), так как растворяемые вещества из более упорядоченного состояния переходят в менее упорядоченное. Вклад энтропийного фактора, способствующий увеличению растворимости, особенно заметен при повышенных температурах, потому что в этом случае множитель Т велик и абсолютное значение произведения TΔS также велико, соответственно возрастает убыль энергии Гиббса.

При растворении газов в жидкости энтропия системы обычно уменьшается (ΔS < 0), так как растворяемое вещество из менее упорядоченного состояния (большого объема) переходит в более упорядоченное (малый объем). Снижение температуры благоприятствует растворению газов, потому что в этом случае множитель Т мал и абсолютное значение произведения TΔS будет тем меньше, а убыль энергии Гиббса тем больше, чем ниже значение Т.

Для простоты изложения приращение энтальпии растворения ΔНраств можно представить как разность энергии Екр, затрачиваемой на разрушение кристаллической решетки растворяемого вещества, и энергии Есол, выделяющейся при сольватации частиц растворенного вещества молекулами растворителя. Иначе говоря, изменение энтальпии представляет собой алгебраическую сумму изменения энтальпии ΔНкр в результате разрушения кристаллической решетки и изменения энтальпии ΔНсол за счет сольватации частицами растворителя:

ΔНраств = ΔНкр + ΔНсол,

где ΔНраств – изменение энтальпии при растворении.

Однако растворение благородных газов в органических растворителях нередко сопровождается поглощением теплоты, например гелия и неона в ацетоне, бен–золе, этаноле, циклогексане.

При растворении твердых веществ с молекулярной кристаллической структурой и жидкостей молекулярные связи не очень прочные, и поэтому обычно ΔНсол > ΔНкр Это приводит к тому, что растворение, например, спиртов и сахаров представляет собой экзотермический процесс (ΔНраств < 0).

При растворении твердых веществ с ионной решет–кой соотношение энергий Екр и Есол могут быть различным. Однако в большинстве случаев энергия, выделяемая при сольватации ионов, не компенсирует энергию, затрачиваемую на разрушение кристаллической решетки, следовательно, и процесс растворения является эндотермическим.

Таким образом, термодинамические данные позволяют прогнозировать самопроизвольное растворение различных веществ на основе первого и второго начал термодинамики.