Сабақтың тақырыбы: Химиялық реакцияның жылдамдығына жағдайдың әсері. Катализ. Модуль /пән атауы: Химия
жүктеу/скачать 21,66 Kb.
|
Катализ2
- Бұл бет үшін навигация:
- 5. Рефлексия
- 6. Үй тапсырмасы
| Гетерогенді катализ деп әрекеттесетің реагент пен ондағы катализатор әр түрлі фазада болатын реакцияларды айтады. Гетерогенді катализде катализатор қатты зат, ал реагенттер не сұйық, не газд күйінде болады. Мұндай реакциялар екі фаза аралығында, яғни фазалық бетте, катализатордың бетінде жүреді. Гетерогенді катализде катализатор болатын заттың қасиеті, табиғи ерекшелігі мен құрылысы, химиялық құрамы мен беттік сипатының, маңызы зор. Мысалы, платина пластинасын сутек пероксидіне батырса, онда ешбір өзгеріс байқалмайды. Ал осы пластина бетін қырып, сосын сутек пероксидіне батырса, реакцияның едәуір жылдам жүретіні соншама, оттектің бөлінгені көпіршік түрінде көрінеді. Платинаны ұсақтап қолданса, реакция жылдамдығы күрт жоғарылайды. Енді сутек пероксидіне платинаны коллоидты өлшемдегідей етіп ұнтақтап салса, реакция қопарылыспен аяқталады.
Әдетте барлық гетерогенді катализдік реакциялар олар өте карапайым болса да, бірнеше сатыдан тұратын реакциялар арқылы жүреді-әрекеттесуші молекулалардың өзара жақындасуы; молекулалардың катализатордағы активтілік орталығына бағытталуы, әрекеттесетін молекуланың адсорбциялануы; молекулалардың химиялық өзгеруі; реакция өнімінің десорбциялануы; өнімнің катализатор бетінен алыстауы. Жалпы катализдегідей бұл процесте катализатордың активтілігі концентрацияға, температураға, қысымға, әрекеттесетін реагенттер мен катализатордық химиялық құрамына, тағы да басқаларға байланысты болады (олар таңдамалы қасиетпен әсер етеді). Қазір жүздеген, мыңдаған катализдік реакциялар кеңінен зерттеліп, сипаты жағынан топтастырылған, олардьщ біразы өндірісте-негізгі технологиялық процестерде қолданылады. Гетерогенді катализдің механизмі мен себептерін түсінуде көптеген тәжірибе кезінде жинақталған мәліметтерге негізделген екі жайдың маңызы зор: катализатор бетіне (үстіне) әрекеттесетін реагенттің адсорбциялануы; каталиттік реакцияларға катализатордың беті түгелдей қатынаспай, тек активті орталық деп аталатын жекеленген шағын бөлшектерден түратын, аса көп емес бөлігінің ғана әрекеттесуі. Демек адсорбция гетерогенді катализдегі бірден-бір маңызды, негізгі сатылардын, бірі екен. Осындай адсорбция кезінде катализатордың беткі қабатында орналасқан молекулалардың структуралық қүрамы өзгеріп, олардың реакцияға түсу қабілеті артады. Мұндай катализатор бетіне адсорбцияланған молекулалардың химиялық байланыстары әлсіреп, өздерінін, кұрылымын өзгертуі хемосорбция кезінде байқалады. Олай болса, осындай жағдайдағы гетерогенді катализдің механизмін хемосорбция анықтайды екен. Катализатордың беткі қабатына хемосорбцияланған реагенттін, мономолекуладан түратын қабаты ерекше сипатталатын аралық қабат ретінде қарастырылады және ол өте тұрақсыз болғандықтан да реакцияға түсуге қабілеті жоғары болады. Осылайша гетерогенді катализ кезінде катализатордың беткі қабатында аралык қосылыстар пайда болып тұрады. Активті орталықтардың болуы тікелей және жанама алынған деректер арқылы дәлелденеді. Катализаторлардын, улануы үшін удың өте аз мөлшері жеткілікті. Катализатор бетінің тегіс активті емес екені уланған бөліктердің түрінен де, рентгенографиялық әдістің талдауынан да, электронды микроскоп мәліметінен де анық көрінеді. Осы активті орталықтарда аса күшті теңестірілмеген электр өрісі болатындықтан, заттар негізінен осындай жерлерге адсорбцияланады. Адсорбциялы гетерогенді катализдің барлық теориялары ондағы активті орталықтың маңызы мен құрылысын, сондай-ақ ондағы молекулалардың энергетикалық күйін анықтауға бағытталады. Гомогендік Катализде реакцияға қатысатын заттар мен катализаторлар бір агрегаттық күйде болады. Гетерогендік Катализде реакцияға қатысатын заттар мен катализатор әр түрлі фазада болады. Ерімейтін екі сұйықтық арасындағы Катализ фазааралық Катализ деп аталады. Катализдің барлық түрлеріне ортақ заңдылық – каталитикалық процестердің өздігінен жүруі. Каталитикалық процестерді Катализдің негізгі екі механизмімен түсіндіруге болады. Олар: тотығу-тотықсыздану Катализі және қышқылдық-негіздік Катализ Тотығу-тотықсыздану Катализі құбылысы электронның тасымалдануынан болады. Оларға тотығу, тотықсыздану, гидрлеу, дегидрлеу, тұрақсыз оттекті қосылыстардың ыдырауы, тағы басқа реакциялар жатады. Мұндай Катализдің катализаторлары – ауыспалы металдар мен олардың қосылыстары. Олардың жоғары активтілігі ауыспалы металдардың әр түрлі тотығу дәрежелерінде болуымен және тотығу дәрежелерінің өзгеруі көп энергетикалық шығынды қажет етпейтіндігімен түсіндіріледі. Қышқылдық-негіздік Катализге каталитикалық крекинг, гидраттану, дегидраттану, органикалық заттардың конденсациялануы, изомерлену реакциялары, тағы басқа жатады. Мұндай Катализдің катализаторлары – реагенттерге протон беретін немесе олардан протон алатын реагенттер мен гетеролиттік әрекеттесетін заттар. Мысалы, протондық (H2SO4, HCl, CH3COOH) және апротондық қышқылдар (BF3, AlCl3, тағы басқа), алюмосиликаттар Al2O3, фосфаттар, сульфаттар, тағы басқа Кейде негіздік сипаттағы катализаторлар да қолданылады (еріген негіздер, қатты CaO, MgO, тағы басқа). Реагенттерді активтендірудің әр түрлі жаңа әдістері табылуына қарамастан қазіргі кезде хим. өндірістің 80 – 90%-і каталитикалық процестердің үлесіне тиеді. Өндірістік каталитикалық процестерге майларды гидрогенизациялау, бензолды циклогексанға түрлендіру, нитробензолды анилинге айналдыру; мұнай өңдеу процесінде мұнай көмірсутектерін крекингілеу, жоғары сапалы бензиндер, дизельдік және реактивтік отындар алу үшін каталитикалық риформинг, алкилдеу, гидрокрекингілеу және су арқылы тазалау жатады. Жалпы Катализді зерттеуде әр түрлі электрхим. әдістерді пайдалану, сұйық фазалық гидрогендеу процестерінің заңдылықтарын тауып, оларға лайық оңтайлы катализаторларды жасауда қазақстандық академигі Д.В. Сокольский және оның мектебінің қосқан үлесі зор. Катализатордың Қазақстанда зерттелуі Қазақстанда Катализ мәселелерімен Органикалық катализ және электрхимия ин-ты (директоры – Қазақстан Ұлттық ғылым академиясының акад. М.Жұрынов) және ҚазҰУ-дің “Катализ, коллоидтық химия және мұнай химиясы” кафедрасы айналысады. 5. Рефлексия «ҮЛКЕН ШЕҢБЕР» ТӘСІЛІ -Бүгін не білдіңіз? -Сіз үшін не жаңалық болды? -Сабаққа қатысуыңызды қалай бағалайсыз? -Сабақта қандай қиындықтар туындады? 6. Үй тапсырмасы: 1. Катализ деген қандай құбылыс? 2. Гомогенді катализ гетерогенді катализден қалай ерекшеленеді? 3. Автокатализ деген не? Мысал келтіріңдер. 4. Катализдік у және промоторлар дегеніміз не? жүктеу/скачать 21,66 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|