Оқулық "Білім беруді дамытудың федералды институты"
жүктеу/скачать 9,08 Mb. Pdf көрінісі
|
|
7.6.4 Гетерогенді катализ Гетерогенді катализ процесстің фазааралық бетінде тәртіпке сәйкес мономолекулярлы қабатта ӛтуімен ерекшеленеді. Сонымен қатар, жекелеген молекулалар мен иондар ғана катализатор болып табылмайды, гомогенді катализдегі сияқты, олардың агрегаттары да катализатор болып табылады, оларды жеке фаза ретінде қабылдауға болады, яғни олардың беткі жазықтығы бар. Сәйкесінше w гетерогенді каталиттік реакцияның ҥлестік жылдамдығын ҥлестік жазықтық тҧрақты болғанда катализатордың беткі жазығының бірлігіне қатысты анықтайды. Әдетте қатты кристалл заттар катализатор болып табылады, олар газ тектес немесе сҧйықтық кҥйдегі (ерітінді) реакциялардың жылдамдығын арттырады. Қатты денелердің каталиттік қасиеттері олардың кристалл торының тҥріне байланысты екені анықталды. Мысалы, алмаз тәрізді атом кристаллдарын алайық, мҧнда байланыстың барлығы қуатталған (о- байланыстар), тіпті қабат арасында п-байланыстары бар графит тҥріндегілері де, сондай ақ молекулярлы кристаллдардың, әдетте каталиттік белсенділігі жоғары емес. Сонымен қатар, байланыстары жекелеген электрондар арқылы қуатталған атомдық кристалл торы бар металл мен ионды кристалл (бейорганиалық тҧздар, металл оксидтері) каталиттік белсенділігінің жоғарылығымен ерекшеленеді. Біріншілері, 215 жоғары электр ӛткізгіштігімен сипатталады, олар гемолиттік, қышқылдау- қалыпқа келтіру реакцияларының жылдамдығын арттырады. Жоғары полярлау қабілеті бар екіншілері, гетеролиттік (ионды) реакциялардың жылдамдығын арттырады. Осындай катализге гетерогенді катализде таралған қышқылдық-негізгі механизм мысал бола алады, оған қышқылдық катализаторлар қолданады (силикагель тигізетін бейорганикалық қышқылдар, катиониттер, сазбалшық, оксидтер және т.б.) негізгі катализаторлар (сілтілер, аминдер, немесе алюминий оксидіне тигізетін т.б,). Катализаторлардың белсенділігі мен талғампаздығын арттыру ҥшін, сондай ақ оларды дайындау барысында улануға жол бермеу ҥшін қҧрамына арнайы заттарды — промоторларды жиі қосады (катализаторларды промоторлау). Гетерогенді катализге арналған катализаторлардың ӛнімділігі олардың бетінің ӛсуімен айқын тҥрде ӛседі, сондықтан олар жиі ҧнтақтар тҥрінде қолданылады. Гетерогенді каталитикалық реакциялардың жалпы механизмі келесі кезеңдерден тҧрады: 1) катализатор бетіндегі реагенттерді адсорбциялау; 2) беткі реакция; 3) реакция ӛнімдерінің десорбциясы. Каталитикалық реакция жылдамдығын шектейтін кезең, негізінен, ҥшеудің кез-келгені болуы мҥмкін. Алайда, кӛбінесе, әсіресе кеуекті катализаторларды қолданғанда, ең баяу саты катализатордың (адсорбция) бетіне реагенттердің диффузиясы немесе катализатордың бетіндегі реакция ӛнімдерінің диффузиясы (десорбция) болып табылады. Беттік кҥштердің әсерінен гетерогенді реакциялар, мысалы, газдық фаза кӛлемінде молекулалардың қатты жазықтықта энергетикалық тҧрғыдан қолайлы орналасуына, олардың деформациясына, химиялық байланыстардың созылуына байланысты, аралық кешендер деңгейдің пайда болуына ықпал ететін газ фазасының кӛлемінен әлдеқайда жоғары жылдамдықпен жҥреді. Сондықтан, беттік реакциялардың белсендіру энергиясы тӛмен. Катализ жиі тҥрде, әсіресе гетерогенді катализ, тӛмен температурада реакцияны жҥзеге асырады. жүктеу/скачать 9,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|