1. Дайте характеристику значения катализа в переработке углеводородного сырья?

Катализ можно определить как изменение скорости химических реакций под влиянием веществ – катализаторов, многократно вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой химический состав.

При катализе происходит промежуточное химическое взаимодействие катализатора с реагирующими веществами. Этим подчеркивается химическая сущность катализа и проводится четкая граница между явлениями катализа и явлениями изменения скорости химических реакций под влиянием различных физических факторов, например под влиянием инертных насадок, когда скорость реакции между компонентами, находящимися в газовой или жидкой фазе, повышается вследствие увеличения поверхности контакта между этими фазами.

Решающая роль химического взаимодействия с катализатором вытекает из специфичности действия катализаторов.

Гомогенным катализом называются каталитические процессы, при протекании которых реагирующие вещества и катализатор образуют одну фазу. В зависимости от агрегатного состояния различают гомогенный катлиз в газовой фазе и гомогенный катализ в жидкой фазе.

Если каталитическая система включает несколько фаз, причем реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах, то явление называется гетерогенным катализом.

Промежуточное положение занимают коллоидные каталитические системы, в которых реагирующие вещества находятся в растворе, а катализатором являются большие полимерные молекулы. В таких системах к чертам гомогенного катализе в растворе добавляются черты гетерогенного катализа вследствие большого числа атомов, входящих в частицы полимерного катализатора. К этой промежуточной группе принадлежат многочисленные реакции ферментативного катализа, в которых катализаторо являются полимерные белковые молекулы сложного состава и строения.

Различают положительный катализ – увеличение скорости реакции под влиянием катализатора – и отрицательный катализ, приводящий к уменьшению скорости химического превращения. При положительном катализе промежуточное взаимодействие реагирующих веществ с катализатором открывает новый, более легкий реакционный путь. При отрицательном катализе, наоборот, взаимодействие с катализатором исключает один из возможных путей реакции, оставляя лишь более медленные, в результате чего реакция замедляется или даже полностью подавляется. Сейчас это называется ингибирование.

Согласно теории элементарных взаимодействий, взаимодействие  насыщенных молекул протекает по следующей схеме: 

- насыщенные молекулы диссоциируют на активные частицы, которые взаимодействуют далее с исходными реагентами по цепному маршруту;

-скорость реакции определяется концентрацией активных частиц в системе;

-их концентрация может быть увеличена путем повышения температуры (в результате термической диссоциации), введением в систему извне активных частиц (ионов, радикалов, координационно-ненасыщенных соединений), облучением светом (фотохимические реакции), введением в систему  веществ, которые образуют активные частицы при более низких температурах и легче, чем исходные соединения.

Ускорение каталитических реакций при введении в систему активных частиц (ионов, радикалов, и т.п.):

1.        RCO₂R  + H₂O ^_­ ^H+­­­→  RCO₂ H + ROH

2.        Cl₂ + H₂  ^_­­­­ ^Cl.→2H Cl

3.        SO₂ +  O₂ ^{_ NO}­­­­˙→ SO₃          

4.       (CH₂ = CH₂)n ^_­­­­^R˙→ (-CH₂ - CH₂-)n

5.       O₃ ^_Cl.→  O₂ + O^.

6.      RCO₂ R  ^_­­­­^OH-→  RCO₂ + ROH

Отмеченные особенности явлений катализа, а именно то, что катализатор ускоряет превращения без расхода энергии и практически без расхода самого вещества катализатора, и делают катализ чрезвычайно ценным средством осуществления химических превращений в промышленности.