Катализаторлардың негізгі белгілері.

1. Катализатор реагенттердің біріне не химиялық, не физикалық ынтық болады.

2. Катализатор химиялық өзгермейді, бірақ физикалық өзгеруі мүмкін (мысалы, ірі дәнді катализатор ұсақ дәндіге айналады).

3. Үдерістің жылдамдығы катализатордың концентрациясына пропорционалды:

4. Катализатор тепе-теңдікті бұзбайды және өнім шығымына әсер етпейді, себебі тура үдерісті де, кері үдерісті де жылдамдатады:

5. Катализатор ерекшелікті, талғаулы әсерге ие. (мысалы, бір этил спиртінен катализаторларды өзгерту арқылы катализдің 7 түрлі өнімін алуға болады).

6. Әр түрлі үдерістерді жылдамдататын әмбебап катализаторлар бар: платина, темір, су, ванадийдің бестотығы.

7. Промотор – катализатор емес, бірақ катализатордың белсенділігін өзгертуге қабілетті зат.

8. У – катализатордың белсенділігін төмендететін немесе жоятын зат. (мысалы, күкірт, күшән (мышьяк)).

Гомогенді катализ механизмі

Ерекшеліктері:

• Реагент пен катализатор бір фазада орналасады (сұйық немесе газ);

• Катализаторлардың реагенттердің біріне химиялық ынтықтығы;

• Катализаторлардың реагентпен аралық қосылысының тұрақсыздығы;

• Лимиттеуші саты болып аралық қосылыстың айырылу сатысы табылады.

Гомогенді катализдің механизмін кинетиканың теориялары тұрғысынан қарастырамыз:

Катализ үдерісінің механизмі:

БСТ (ТАС) Катализатор реагенттердің бірімен аралық қосылыс түзеді: Аралық тұрақсыз қосылыс екінші реагентпен әсерлесіп, соңғы өнім және еркін катализатор түзеді:

БКТ (ТАК) 1. Катализатор рагенттердің бірімен әрекеттесіп, белсенді комплекс түзеді: 2. Бұл комплекс екінші реагентпен әсерлесіп, жаңа белсенді комплекс түзеді: 3. Екінші белсенді комплекс реакция өнімін және еркін катализаторды түзе отырып ыдырайды:

Гомогенді катализ үдерісінің механизмін энергетикалық көзқараспен графикалық түрде қарастырамыз:

Энергияның катализ және катализсіз реакция кезіндегі графикалық тәуелділігі бойынша: (с/к – катализбен, б/к – катализсіз)

Қорытынды: сонымен, гомогенді катализ кезіндегі жылдамдықпен ұту активтену энергиясының шамасына азаюымен түсіндіріледі.

Гетерогенді катализ механизмі.

Ерекшеліктері:

• Жүйе компоненттерінің бірінің катализаторға физикалық не физика-химиялық ынтықтығы болуы керек;

• Үдеріс катализатордың бетінде жүреді;

• Катализатордың бетінде адсорбцияланған, тұрақсыз, аралық қосылыс түзіледі;

• Лимиттеуші саты болып аралық қосылыстың немесе реакция өнімінің десорбция сатысы табылады.

Гетерогенді катализдің механизмін БСТ және БКТ-на сәйкес қарастырамыз:

БСТ (ТАС) Реагенттердің бірі катализатормен физика-химиялық әрекеттесіп, катализатордың бетінде адсорбцияланған аралық қосылыс түзеді: Алынған адсорбцияланған қосылыс екінші реагентпен әрекеттесіп, реакцияның адсорбцияланған өнімін түзеді: Адсорбцияланған өнім катализатордың бетінен босап десорбцияланады:

БКТ (ТАК) Катализатор реагенттердің бірімен физика-химиялық әрекеттесіп, аралық белсенді комплекс түзеді: Алынған белсенді комплекс екінші реагенпен әрекеттесіп, жаңа белсенді комплекс түзеді: Екінші белсенді комплекс катализатордың бетінде адсорбцияланған өнімге диссоциацияланады: (АВ↓К)*=АВ↓+К Адсорбцияланған өнім катализатордың бетін босата десорбцияланады: АВ↓+К=АВ↑+К

Гетерогенді катализ үдерісінің механизмін энергетикалық көзқараспен графикалық түрде қарастырамыз:

(1)

(2)

(3)

Қорытынды: сонымен, гетерогенді катализ кезіндегі жылдамдықтың қарқындауы активтену энергиясының шамасына азаюымен түсіндіріледі.