53. В чем суть научной школы д.В.Сокольского по катализу?

Оснавная научная деятельность Д.В.Сокольского была тесно связана с разработкой теории каталитических процессов, в первую очередь с теорией гидрогенизации, повышением активности и стабильности катализаторов, созданием новых катализаторов гидрирования, окисления, гидратации и других процессов. Разработанные под руководством Д.В.Сокольского электрохимические методы исследования катализаторов дали возможность получать обширную информацию о поведении каталитической системы во время реакции и положили начало новому этапу в развитии катализа. На основании сопоставления результатов электрохимических и других физико-химических методов изучения каталитических процессов в присутствии металлов и их соединений Д.В.Сокольский сформулировал основы теории жидкофазной каталитической гидрогенизации. По этой теории каталитические реакции гидрогенизации в основном протекают по механизмам, которые можно объединить в четыре класса в зависимости от потенциала, энергии активации, концентрации веществ, давления водорода и рН среды. Выведено уравнение, позволяющее оценить величину энергии активации реакции по значению смещении потенциала катализатора. Для каждого механизма оптимальна определенная энергия связи водорода с поверхностью. Теория позволяет существенно сократить количество опытов по поиску оптимальных катализаторов. Фундаментальные исследования Казахстанской школы катализа позволили решить ряд практически важных задач химической промышленности.

54. Какие модельные вещества были выбраны д.В.Сокольским?

Д.В.Сокольским и его учениками в качестве объектов научных исследований были выбраны модельные вещества содержащие различные строения непредельных связей:

С = C (алкены)	Гексен - 1
C ≡ C (алкины)	Диметилэтинилкарбинол (ДМЭК)
C = O (кетоны)	Ацетон
CH = O (альдегиды)	Кротоновый альдегид
нитросоединения	Нитробензол

Помимо данных модельных соединений изучались различные производные данных групп.

В качестве катализаторов были изучены:

Pt-, Pd-, Rh-, Ru-, Ir – черни, Ni – скелетный, на разнообразных носителях таких как: Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, BaSO₄, MgSO_4. Также изучались влияния различных добавок (промоутеры, модификаторы) к катализаторам.

Условия проведения реакций (температура, давлени, концентрация, растворители) также варьировались в значительных пределах.

Также были изучены в реакциях гидрирования следующие практически важные соединения:

1. Жиры

2. Фурфуролы

3. Душистые вещества

Таким образом варьируя всеми вышеуказанными переменными было всецело изучено и проведено огромное количество научных исследований в данной области.

55. В чем суть потенциометрического метода исследования катализаторов в ходе реакции?

Для решения ряда проблем теории гетерогенного катализа первостепенное значение приобретает определение концентраций реагирующих веществ на поверхности катализатора непосредственно в ходе реакции. Изменение соотношения концентраций реагирующих веществ на поверхности определяет не только влияние чисто концентрационных факторов на скорость реакции, но и интервал энергий связи, который реализуется в заданной реакции.

Практически пока только единственный потенциометрический метод позволяет неприрывно следить за изменением концентрации реагирующих веществ на поверхности катализатора.

Рис. 1. Прибор для потенциометрического исследования каталитических реакций.

Потенциометрические исследования проводят в приборе (рис.1), позволяющем осуществлять реакцию в кинетической области и наряду с этим измерять потенциал порошка-катализатора в ходе реакции для получения информации о характере процессов, протекающих на поверхности. Контактная проволока 4 предназначена для измерения потенциала порошка-катализатора. При интенсивном перемешивании частицы катализатора неприрывно бомбардируют контактную проволоку, сообщая ей свой потенциал. Электрод сравнения 1, соединенный с системой капилляром 3, в паре с контактной проволокой образует гальванический элемент, измерение э.д.с. которого и позволяет следить за изменением потенциала катализатора в ходе реакции. Вход и выход газов осуществляется через отростки 2 и 6.Перед началом опыта в прибор вместе с выбранным растворителем вносят катализатор. Далее при встряхивании в атмосфере водорода катализатор насыщается водородом до установления обратимого водородного потенциала (ОВП), соответствующего рН растворителя. Это обеспечивает строго стандартные условия начала опыта. При установившемся ОВП в прибор вводят гидрируемое вещество через воронку 7, включают встряхивание и каждую минуту измеряют скорость реакции и потенциал катализатора. Прибор термостатируют при помощи рубашки 5.

Применение потенциометрического метода позволяет из одного опыта надежно установить лимитирующую стадию процесса, энергию активации реакции и наметить пути оптимизации процесса.