Гомогенно-каталитические реакции



Кинетические особенности гомогенного катализа

а) Реакция , (в отсутствие катализатора)  

б) 1) Схема реакции (в присутствии катализатора)

          

                

           

2) Энергетический профиль реакции, .

 

3) Скорость-определяющая стадия реакции – распад .

 

 4) Метод стационарных концентраций – определение .

а)

б)

 5) Скорость каталитической реакции.

  

в) Анализ соотношения.

1) Случай Аррениуса, . - устойчив.

 , где . .

2) Случай Вант-Гоффа, . - неустойчив.

.

Типы гомогенно-каталитических реакций

Реакции в растворах: кислотно-основной катализ (катализ кислотами и основаниями), окислительно-восстановительный катализ (катализ металлокомплексами) и ферментативные реакции.

 

Кислотно-основный катализ

  а) Общие сведения.

 1) Природа катализатора – кислоты и основания,

2) Распространенность (омыление эфиров, инверсия сахаров)

3)  По Бренстеду: кислоты – вещества, способные отдавать протон ( ), основания – вещества, способные принимать протон ( )

     4) 4 типа реакций кислотно-основного катализа:

1) специфический кислотный,

2) специфический основный

3) общий (универсальный) кислотный

4) общий основный   

б) Специфический кислотный катализ    

1) схема (механизм действия)

     скорость-определяющая стадия

2) скорость реакции:

3) если равновесие в первой стадии устанавливается быстро, то

4) скорость реакции

5) величина  - кислотность среды, характеризующая способность среды отдавать протон,

      - функция кислотности (функция Гаммета),

     известна для растворов многих кислот.

6) тогда , ;

в разбавленных растворах ,

откуда , т.е. = ,

       т.е.

  а , т.е. .

в) Специфический основный катализ.

      

           и

  г) Если катализируемая кислотой или основанием реакция протекает при наличии в растворе нескольких веществ, обладающих кислотными или основными свойствами, то общая скорость реакции равна скоростей всех параллельных стадий, катализируемых каждым из присутствующих в системе катализаторов

                , каталитическая константа

      Исходя из принципа независимости протекания отдельных стадий получаем, что эффективная константа скорости равна сумме соответствующих констант скоростей:

              

 

ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ

 

Гетерогенно-каталитические реакции.   

1. Понятие – процессы, протекающие на границе раздела фаз, одной из которых служит катализатор.

Гетерогенно-каталитические реакции заметно более распространены в промышленности, чем реакции гомогенного катализа. Наибольшее практическое значение получили гетерогенно-каталитические процессы на твердых катализаторах, что обусловлено удобством отделения твердого катализатора от газообразных и жидких реагентов.

Типы катализаторов.

В зависимости от физического состояния твердые катализаторы подразделяют на порошковые (зернистые), нанесенные (адсорбционные)и скелетные.

1. Зернистые катализаторы.

- представляют собой измельченные твердые тела, применяемые обычно в цилиндрической форме или в виде сферических гранул размером в несколько миллиметров.


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 321;