4. Катализ
Общие принципы и определение катализа. Основные свойства катализаторов: активность, селективность, стабильность. Примеры катализаторов и ингибиторов. Основные типы катализаторов и каталитических процессов. Классификация каталитических реакций. Общий и специфический кислотно-основной катализ, нуклеофильный и электрофильный катализ. Гомогенный катализ в газовой фазе и в растворах. Катализ комплексами переходных металлов и ферментативный катализ. Кинетика и механизм гомогенных каталитических реакций. Примеры гомогенно-каталитических процессов в химической технологии.
Гетерогенный катализ. Понятие об активных центрах, носителях и промоторах. Области протекания гетерогенных каталитических реакций: внешне- и внутридиффузионная, адсорбционная и кинетическая. Температурная зависимость наблюдаемой скорости реакции в этих областях. Роль диффузии (законы Фика), пористой структуры катализатора и адсорбции в гетерогенно-каталитических реакциях. Кинетика необратимых гетерогенных каталитических реакций при различной адсорбционной способности молекул сырья и продуктов для реакций 1-го и 2-го порядка и причины наблюдаемого дробного порядка реакции. Дифференциальные и интегральные уравнения скорости гетерогенных каталитических реакций, проводимых в условиях идеального вытеснения и перемешивания.
Истинная и кажущаяся энергии активации. Представления об активных центрах. Роль неоднородности поверхности в катализе. Основные теории катализа: мультиплетная, электронная, радикальная. Катализ полиэдрами. Корреляции активности с физическими свойствами катализаторов.
Современные представления о природе каталитического действия. Принципы подбора катализаторов и роль катализа в процессах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Основные методы приготовления твердых катализаторов и типы используемых процессов. Активация, отравление и регенерация катализаторов как топохимические реакции. Основные закономерности топохимических реакций.
Лабораторные работы:
1. Фотометрическое изучение кинетики разложения комплекса триоксалата марганца.
Литература
1. Курс физической химии /Под ред. Я.И. Герасимова, т. 2. – М.: Химия, 1973, с. 170–178, 255-265, 269–294, 297–315, 321–326, 333–334, 344–346.
2. Физическая химия /Под ред. К.С. Краснова. – М.: Высшая школа, 1982, с. 591–603, 616–627, 631–641, 644–660.
3. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия, изд. 2. – М.: Высшая школа, 1988, с. 358–362, 427–433, 437–440, 450–471, 474–482.
4. Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. – М.: Техника, 2004- 400 с.