Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шпоры по ввсп(для специальности хтов 5В072100)...docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
742.04 Кб
Скачать

71. Каталитикалық химиялық процесс. Катализатордың маңызы және түрлері.

Органикалық заттардың химиялық технологиясында каталитикалық процестердің маңызы зор. Катализ аммиак, күкірт және азот қышқылы, каталитикалық крекинг және риформинг, мұнайхимиялық синтез бен мономерлер синтезі, жасанды көксағыз бен өзге де көптеген полимерлер алуға, еріткіштердің бірқатарын сонымен қатар бояу, тамақ және фармацевтика өнеркәсібі үшін жартылай өнімдер синтезіне негізделген.

Әрекеттесуші заттар мен катализаторлардың фазалық күйіне сүйене отырып, процестің үш түрін бөліп көрсетуге болады.

Ферментативті катализ ферменттер (энзимдер) әрекетіне негізделген, яғни тірі организмдегі химиялық реакцияларды жылдамдататын биологиялық катализаторлар. Барлық ферменттер-белоктар. Көптеген ферменттер- бірнеше белок молекуласынан тұратын ионды-органикалық комплекстер. Ферменттер белсенділігі бойынша өнеркәсіптік катализаторлардан артып кетеді.

Біртекті катализ -реаген­ттер мен катализатолар бір фазалық күйде болады (газды қоспа немесе ерітінді). Біртекті катализде процесс лабилді тұрақсыз аралық қосылыстардың стехиометрлік құрамы түзілуі арқылы дамиды. Реакция жылдамдығының жоғарлауы енгізлігне катализатор концентрациясына тура пропорционалды болады.

Әртекті катализ - ка­тализатор мен әрекеттесуші заттар әртүрлі агрегаттық күйде болады. Әртекті катализде катализатор – қатты зат ал, реагенттер - сұйық немесе газтәрізді заттар болады. Реакция бұл жағдайда катализатор бетінде жүреді. Әртекті катализде процесс лабилді тұрақсыз аралық қосылыстардың стехиометрлік емес құрамы түзілуі арқылы дамиды. Ол катализатор атомы мен әрекеттесуші атомдардың байланысу энергиясының үлкен қорымен сипатталады. әртекті катализ мұнайөңдеу өнеркәсібінде біртектіге қарағанда кең таралған.

Каталитикалық процестің жоғарыдағы үш түріне ортақ сипат катализденетін реакция жылдамдығының жоғарлауы болып табылады. Катализдің маңызды өзіне тән сипаты термодинамикалық мүмкін болатын реакция бағытын (сол сәттегі) таңдай отырып жылдамдату болып табылады.

Катализатордың маңызды қасиеті олардың әрекетінің таңдамалығы (селективтілігі) болып табылады. Бастапқы заттар арасында мүмкін болатын көптеген реакцияларда катализатор ереже бойынша басқа реакция жылдамдығына тиіспей бір реакцияны жылдамдатады.

Катализаторлар мен каталитикалық реакциялар. Катализатор дегеніміз реагенттермен бірнеше мәрте аралық химиялық өзара әрекеттесуге түсетін, реакцияның стехиометрлік теңдеуіне қатыспайтын, термодинамикалық тепе теңдікті өзгертпейтін бірақ оның жылдамдығын арттыратын затты айтады.

Катализатор бірдей дәрежеде тура және кері реакция жылдамдығын жылдамдатады. Көптеген реакциялар теория жүзінде катализаторсыз мүлде жүзеге аспайды, мысалы, парафинді көмірсутектердің изомерленуі, яғни термодинамикалық бұл реакциялар жүзеге асуы мүмкін ал катализатор қолдану жаңа, катализаторсыз мүмкін емес реакция жолынан тұратын ережеге сай элементарлық сатылардың бірнеше қадамынан тұрады.

Каталитикалық реакциялар мен катализаторлардың жіктелуі. Әрекеттесуші заттардың катализатормен өзара химиялық әсерлесуі мен аралық өнімдердің сипаты бойынша қышқыл-негіздік және тотықтыру-тотықсыздандырушы каталитикалық реакциялар мен сәйкесті катализаторларды бөледі.

Қышқыл-негіздік реакцияларда аралық белсенді бөлшектер болып иондар табылады, катализатор катализатордан реагентке немесе реагенттен катализаторға протондар берілу нәтижесінде олардың түзілуі иницирленеді. Бұл жағдайда катализатор ретінде қышқылдар (қышқылдық катализ) және негіздер (негіздік катализ) болып табылады.

Тотығу – тотықсыздану реакциялары. Бұл катализаторлардың белсенді орталығы толық емес координирленген ауыспалы металл катиондары немесе аниондары болады, оларда толтырылмаған d-орбиталдары бар, ол электрон жұптарының донорлары болып табылатын молекулалар мен координациялық байланыстар түзеді. Каталиттік өзара әрекеттесу реагент молекуласына катализатор молекуласынан және керісінше электрондар өтуімен байланысты. Реакциялар металдармен, тотықтармен, сульфидтермен және комплексті қосылыстармен катализденеді. Сульфидтер, тотықтар, тотықсыздану- тотығу, қышқыл-негізді белсенділікке ие, сондықтан бифункционалды катализаторлар болып табылады.

Мұнайөңдеу өнеркәсібінде жүзеге асатын каталитикалық реакциялар, тотығу- тотықсыздану (гидрогенизация және дегидрогенизация) және қышқылдық (каталитикалық крекинг, изобутанды бутенмен алкилдеу, олефиндерді полимерлеу) реакцияларға жатады. Бифункционалды катализ кең қолданылады (парафинді көмірсутектерді изомерлеу, риформинг, гидрокрекинг).