Контрольные вопросы к первой аттестации.
1. Что такое катализ?
Катализ - физическое явление изменения скорости химической реакции под влиянием веществ, нагреваемых катализатором.
2. Каково значение каталитических процессов в химической промышленности?
Катализ играет исключительную роль в осуществлении химических превращений в природе и в промышленности. В настоящее время в производстве более 30% продукции всей промышленности применяют катализаторы. Более 70 % важнейших химических продуктов получают с использованием каталитических процессов на той или иной технологической стадии.
Особенно велико и разнообразно применение катализа в технологии органических веществ, прежде всего в органическом синтезе - в процессах окисления, гидрирования, дегидрирования, гидратации, дегидратации и др. При помощи катализаторов получают основные полупродукты для синтеза высокополимеров. Непосредственное получение высокомолекулярных соединений полимеризацией и поликонденсацией мономеров также осуществляется с участием катализаторов. На применении катализаторов основаны многие методы переработки нефтепродуктов: каталитический крекинг, риформинг, изомеризация, ароматизация и алкилирование углеводородов. Жидкое моторное топливо из твердого (ожижение твердого топлива) получают при помощи катализаторов.
Большое количество катализаторов применяют при проведении процессов очистки отходящих газов промышленности и транспорта, загрязненных вредными примесями, для снижения негативного воздействия на окружающую природную среду.
3. Что происходит при каталитическом взаимодействии?
Катализатор вступает в реакцию с исходными веществами и направляет хим. реакцию по другому реакционному пути (механизму).
, где
– уравнение
Аррениуса;
– константа скорости (увеличивается
при снижении
);
– энергия активации хим. реакции,
кДж/моль;
– предэкспоненциальный множитель
(отражает количество соударений между
частицами);
– температура, К;
.
КАТАЛИЗАТОР ПОНИЖАЕТ ЭНЕРГИЮ АКТИВАЦИИ.
4. Какие факторы влияют на скорость каталитической реакции?
– движущая сила
процесса;
– константа скорости (увеличивается при снижении );
– энергия активации хим. реакции, кДж/моль;
– предэкспоненциальный множитель (отражает количество соударений между частицами);
– температура, К;
.
– поверхность
контакта
(площадь, на кот. происходит вся
гетерогенная реакция). В случае
каталитической реакции эта поверхность
постоянна.
Чем больше поверхность, тем выше скорость реакции.
Скорость
гетерогенной реакции:
5 . Какие стадии составляют процесс гетерогенно-каталитического взаимодействия? Основные стадии гетерогенного каталитического процесса
Гетерогенно-каталитический процесс включает в себя ряд физических и химических стадий:
1) Диффузия частиц реагирующих веществ к внешней поверхности зёрен (гранул) катализатора (внешняя диффузия);
2) Диффузия частиц реагирующих веществ внутри пор к внутренней поверхности катализатора;
3) Активированная (химическая) адсорбция одного или нескольких реагентов на внутренней поверхности катализатора;
4) Перегруппировка атомов с образованием поверхностных соединений (комплекса) продукт-катализатор (химическая реакция с образованием продукта реакции, адсорбированного на поверхности);
5) Десорбция частиц продукта реакции с внутренней поверхности катализатора;
6) Диффузия частиц продукта реакции внутри пор катализатора и внешней поверхности частиц;
7) Диффузия частиц продукта реакции от внешних поверхностей катализатора в ядро потока.
Каждая из стадий протекает со своей скоростью, не равной скорости других стадий. Общая скорость всего процесса определяется (равна) скорости наиболее медленной стадии процесса. Сама эта стадия наз. лимитирующей.