Катализ. Основные понятия и особенности катализа

•Катализ – это явление возбуждения химической реакции или изменения их скорости под влиянием веществ, называемых катализаторами, которые многократно вступают в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции (субстратом) и восстанавливает свой химический состав после каждого цикла промежуточного взаимодействия

Каталитические процессы имеют ряд общих характерных особенностей, связанных в основном с особой ролью катализатора и закономерностями его действия при протекании химических реакций.

1.Отстуствие стехиометрических соотношений между количеством катализатора и реагирующих веществ 2.Катализатор не влияет на константу равновесия химической реакции

3. Следующая характерная особенность катализатора связана с избирательностью его действия. Не существует универсальных катализаторов, для каждой конкретной реакции требуется свой особый катализатор 4. С избирательностью действия катализаторов тесно

связано другое важное в катализе понятие – селективность катализатора. Это способность катализатора направлять процесс по определенному пути из нескольких возможных, т.е. это величина, показывающая, какая часть исходного вещества превращается в конечный продукт.

При оценке селективности катализатора различают дифференциальную и интегральную селективность По дифференциальной селективностью понимают отношение скорости образования нужного продукта

ксуммарной скорости превращения реагирующего вещества по разным направлениям.

Интегральной селективностью называется отношение общего количества нужного продукта при конечной степени превращения исходного вещества

ктеоретически возможному количеству

Кинетика гомогенных каталитических реакций

•Характерная особенность гомогенно- каталитической реакции – скорость их протекания пропорциональна концентрации катализатора. Это заставляет предположить, что катализатор принимает непосредственное участие в реакции, така как скорость реакции пропорциональна произведению концентраций всех реагирующих веществ. С другой стороны, после окончания реакции катализатор остается химически неизменнным.

•А + В = АВ¹ = С + D -без катализатора

•А + В + К= АВК¹ = С + D +К - с катализатором

•Увеличение скорости реакции в этом случае объясняется уменьшением энергии активации процесса

•А + К ←→АК*→ АК

•АК + В ←→АКВ*→ Е + К

Согласно теории активированного комплекса, скорость реакции определяется скоростью распада комплекса на конечные продукты:

Характерны частные случаи:

1( если k2 > k3, т.е. константа скорости распада промежуточного соединения АК на исходные реагенты значительно превышает контстану скорости образования активированного комплекса АКВ*, то <

2) Если k2 < k3 тогда все количество промежуточного вещества превращения в конечные продукты и скорость реакции пропорциональна концентрации вещества А, из которого образуется вещество АК

Все гомогенные каталитические реакции условно можно разделить на три группы

•1) кислотно-основной катализ

•2) окислительно-восстановительный катализ комплексными соединениями

•3) ферментативный катализ