Каталізатори хімічних реакцій Каталітичні реакції: приклади

Каталізатори поділяються на гомогенніі гетерогенні. Гомогенний каталізатор знаходиться в одній фазі з реагуючими речовинами, гетерогенний - утворює самостійну фазу, відокремлену межею розділу від фази, в якій знаходяться речовини, що реагують. Типовими гомогенними каталізаторами є кислоти та основи. Як гетерогенні каталізатори застосовуються метали, їх оксиди і сульфіди.

Реакції того самого типу можуть протікати як з гомогенними, і з гетерогенними каталізаторами. Так, поряд з розчинами кислот застосовуються тверді Al 2 O 3 , TiO 2 , ThO 2 , алюмосилікати, цеоліти, що мають кислотні властивості. Гетерогенні каталізатори з основними властивостями: CaO, BaO, MgO.

Гетерогенні каталізатори мають, як правило, сильно розвинену поверхню, для чого їх розподіляють на інертному носії (силікагель, оксид алюмінію, активоване вугілля та ін.).

Для кожного типу реакцій ефективні лише певні каталізатори. Окрім уже згаданих кислотно-основних, існують каталізатори окислення-відновлення; для них характерна присутність перехідного металу або його з'єднання (З +3, V2O5+MoO3). У цьому випадку каталіз здійснюється шляхом зміни ступеня окиснення перехідного металу.

Багато реакцій здійснено за допомогою каталізаторів, які діють через координацію реагентів атома або іона перехідного металу (Ti, Rh, Ni). Такий каталіз називається координаційним.

Якщо каталізатор має хіральні властивості, то з оптично неактивного субстрату виходить оптично активний продукт.

У сучасній науці та техніці часто застосовують системи з кількох каталізаторів, кожен із яких прискорює різні стадії реакції . Каталізатор також може збільшувати швидкість однієї зі стадій каталітичного циклу, здійснюваного іншим каталізатором. Тут має місце «каталіз каталізу», або каталіз другого рівня.

У біохімічних реакціях роль каталізаторів відіграють ферменти.

Каталізатори слід відрізняти від ініціаторів. Наприклад, перекиси розпадаються на вільні радикали, які можуть ініціювати радикальні ланцюгові реакції. Ініціатори витрачаються у процесі реакції, тому їх не можна вважати каталізаторами.

механізм каталізу: 1) хутро. стадійний (зміна шляху реакції) 2) асоціактивний 3) ферментативний 4) мікрогетерогенний

Специфіка каталізуполягає в тому, що в присутності каталізатора змінюється шлях, яким проходить сумарна реакція, утворюються інші перехідні стани з іншими енергіями активації, а тому змінюється і швидкість хім. реакції.

переробка деревини вимагає великих витрат у виробництві, тому використовують каталізатори, які прискорюють процес хімічного перетворення, збільшують вихід продукту та зменшують викид шкідливих речовин. перевага вип. каталізаторів у тому, що вони не вимагають великих витрат.

28. Розчини. Процеси при освіті розчинів. Ідеальні та реальні розчини. Гідрати та сольвати.

Розчини- гомогенні (однорідні) системи, тобто кожен із компонентів розподілений у масі іншого у вигляді молекул, атомів або іонів

Процес взаємодії розчинника та розчиненої речовини називається сольватацією(якщо розчинником є ​​вода - гідратацією).

Енергетичною характеристикою розчинення є теплота освіти розчину, Яка алгебраїчна сума теплових ефектів всіх ендо-і екзотермічних стадій процесу. Найбільш значними серед них є: – процеси, що поглинають тепло- руйнування кристалічних ґрат, розриви хімічних зв'язківу молекулах; - виділяють тепло процеси- утворення продуктів взаємодії розчиненої речовини з розчинником (гідрати) та ін.

СОЛЬВАТИ, продукти приєднання розчинника до розчинених речовин. Зазвичай сольвати утворюються в розчині, але нерідко (при охолодженні розчину, випаровуванні розчинника та ін) м. б. отримані у вигляді кристаліч. фаз-кристалосольватів.

Гідрати - продукти приєднання води до неорганічних та органічних речовин

← попередня наступна →

Наші публікації

 Гвоздика (пряність) та її цілюща сила Рубрика: Здоровий спосіб життя

Традиційно гвоздика зустрічається практично в кожному рецепті пряників та пуншів. Ця пряність покращує смак соусів, а також м'ясних та овочевих страв. Вчені виявили, що пряна гвоздика є чудовим антиоксидантом і тому підходить для зміцнення захисних сил організму.

Рубрика: Здоровий спосіб життя

Черемша (дикий часник) - свого роду провісник весни, на якого чекають з нетерпінням. Це не дивно, адже ніжне зелене листя дикого часнику є не лише кулінарною, а й корисною для здоров'я родзинкою! Черемша виводить токсини, знижує кров'яний тиск та рівень холестерину. Вона бореться з існуючим атеросклерозом та захищає організм від бактерій та грибків. На додаток до великою кількістювітамінів та поживних речовин, Дикий часник також містить активний інгредієнт Алліїн - природний антибіотик з різноманітною цілющою дією.

Рубрика: Здоровий спосіб життя

Зима – час грипу. Щорічна хвиля захворювань на грип зазвичай починається в січні і триває три-чотири місяці. Чи можна запобігти грипу? Як захистити себе від грипу? Чи є вакцина проти грипу дійсно єдиною альтернативоючи є інші способи? Що конкретно можна зробити для зміцнення імунної системита запобігання грипу природними способами, Ви дізнаєтесь у нашій статті.

Рубрика: Здоровий спосіб життя

Існує безліч лікарських рослинвід застудних захворювань. У нашій статті ви познайомитеся з найбільш важливими травами, які допоможуть вам швидше впоратися із застудою та стати сильнішими. Ви дізнаєтеся, які рослини допомагають при нежиті, чинять протизапальну дію, полегшують біль у горлі та заспокоюють кашель.

Як стати щасливим? Кілька кроків на щастя Рубрика: Психологія відносин

Ключі на щастя знаходяться не так далеко, як це може здатися. Є речі, які затьмарюють нашу дійсність. Їх необхідно позбавлятися. У нашій статті ми познайомимо вас з кількома кроками, за допомогою яких ваше життя стане яскравішим, і ви відчуєте себе щасливішим.

Вчимося вибачатися правильно Рубрика: Психологія відносин

Людина може швидко щось сказати і навіть не помітити, що вона образила когось. Миттєво може розгорітися сварка. Одне погане словослід за наступним. Якогось моменту ситуація настільки розжарюється, що, схоже, з неї вже немає виходу. Єдиний порятунок – щоб один із учасників сварки зупинився та вибачився. Щиро та доброзичливо. Адже холодне «Вибачте» не викликає жодних емоцій. Правильне вибачення – найкращий лікар для стосунків у кожній життєвій ситуації.

Рубрика: Психологія відносин

Зберігати гармонійні відносиниз партнером – це не просто, але нескінченно важливо для нашого здоров'я. Можна правильно харчуватися, регулярно займатися спортом, мати чудову роботу та багато грошей. Але ніщо з цього не допоможе, якщо у нас є проблеми у відносинах з дорогою людиною. Тому так важливо, щоб наші відносини були гармонійними, а як цього досягти, допоможуть поради у цій статті.

Неприємний запах із рота: у чому причина? Рубрика: Здоровий спосіб життя

Поганий запах з рота - досить неприємне питанняне тільки для самого винуватця цього запаху, а й для його близьких. Неприємний запаху виняткових випадках, наприклад, як часникової їжі, прощається всім. Хронічний поганий запах із рота, однак, може легко просувати людину до соціального офсайду. Так не повинно відбуватися, тому що причина неприємного запахуз рота може бути в більшості випадків відносно легко виявлена ​​та усунена.

Рубрика:

Спальня завжди має бути оазою миру та благополуччя. Очевидно тому багато людей хочуть прикрасити спальню кімнатними рослинами. Але чи це доцільно? І якщо так, то які рослини підходять для спальної кімнати?

Сучасні наукові знанняганять давню теоріюпро те, що квіти у спальні недоречні. Раніше вважалося, що зелені та квітучі рослинивночі споживають багато кисню і можуть спричинити проблеми зі здоров'ям. Насправді кімнатні рослинимають мінімальну потребу у кисні.

Секрети нічної фотозйомки Рубрика: Фотографія

Які ж установки камери слід використовувати при тривалій експозиції, нічній фотозйомці та фотозйомці з низьким рівнемосвітлення? У нашій статті ми зібрали кілька порад та рекомендацій, які допоможуть Вам зробити якісні нічні фотографії.

Хімія - наука про речовини та їх перетворення, а також способи їх отримання. Навіть у звичайній шкільній програмірозглядається такий важливе питанняяк типи реакцій. Класифікація, з якою знайомлять школярів на базовому рівні, враховує зміну ступеня окислення, фазу перебігу, механізм процесу тощо. буд. Крім того, всі хімічні процеси поділяють на некаталітичні та каталітичні реакції. Приклади перетворень, що протікають за участю каталізатора, зустрічаються людині звичайного життя: бродіння, гниття. Некаталітичні перетворення нам трапляються набагато рідше.

Що таке каталізатор

Це хімічна речовинащо здатне змінювати швидкість взаємодії, але саме в ній не бере участі. У тому випадку, коли за допомогою каталізатора відбувається прискорення процесу, йде мовапро позитивний каталіз. У тому випадку, якщо речовина, що додається в процес, знижує його називають інгібітором.

Види каталізу

Гомогений та гетерогенний каталізвідрізняються по фазі, де знаходяться вихідні речовини. Якщо вихідні компоненти, взяті для взаємодій, включаючи каталізатор, знаходяться в одному агрегатному стані, протікає гомогенний каталіз У тому випадку, коли в реакції беруть участь різні фази речовини, йде гетерогенний каталіз.

Селективність дії

Каталіз є не просто засіб підвищення продуктивності апаратури, він позитивно впливає на якість одержуваних продуктів. Пояснити подібне явище можна тим, що завдяки виборчій (селективній) дії більшості каталізаторів, прискорюється пряма реакція, знижуються побічні процеси. Зрештою одержувані продукти мають велику чистоту, немає потреби додатково очищати речовини. Селективність дії каталізатора дає реальне зниження невиробничих витрат сировини, непогану економічну вигоду.

Переваги застосування каталізатора у виробництві

Чим ще характеризуються каталітичні реакції? Приклади, що розглядаються у звичайній середній школі, свідчать про те, що використання каталізатора дозволяє проводити процес при більш низьких температурах. Експерименти підтверджують, що з його допомогою можна розраховувати на значне зниження енергетичних витрат. Це особливо важливо у сучасних умовах, коли у світі спостерігається нестача енергетичних ресурсів.

Приклади каталітичних виробництв

У якій промисловості використовують каталітичні реакції? Приклади таких виробництв: виготовлення азотної та сірчаної кислот, водню, аміаку, полімерів, широко застосовують каталіз в отриманні органічних кислот, одноатомних та фенолу, синтетичних смол, барвників, лікарських засобів.

Що є каталізатором

Як каталізаторів можуть виступати багато речовин, що знаходяться в періодичній системі хімічних елементівДмитра Івановича Менделєєва, і навіть їх з'єднання. Серед найпоширеніших прискорювачів виділяють: нікель, залізо, платину, кобальт, алюмосилікати, оксиди марганцю.

Особливості каталізаторів

Крім виборчої дії, у каталізаторів відмінна механічна міцність, вони здатні протистояти каталітичним отрутам, легко регенеруються (відновлюються).

За фазовим станом каталітичні поділяють на газофазні та рідкофазні.

Докладніше розглянемо такі типи реакцій. У розчинах прискорювачем хімічного перетворення виступають катіони водню Н+, гідроксид іони основи ВІН-, катіони металів М+ та речовини, які сприяють утворенню вільних радикалів.

Суть каталізу

Механізм каталізу при взаємодії кислот і основ полягає в тому, що відбувається обмін між взаємодіючими речовинами та каталізатором позитивними іонами(Протонами). При цьому відбуваються внутрішньомолекулярні перетворення. за даного типуйдуть реакції:

• дегідратації (відчеплення води);
• гідратації (приєднання молекул води);
• етерифікації (освіти складного ефірузі спиртів та карбонових кислот);
• поліконденсації (утворення полімеру із відщепленням води).

Теорія каталізу пояснює як сам процес, а й можливі побічні перетворення. У разі гетерогенного каталізу прискорювач процесу утворює самостійну фазу, каталітичні властивості мають деякі центри на поверхні реагуючих речовин або задіяна вся поверхня.

Існує і мікрогетерогенний процес, який передбачає перебування каталізатора у колоїдному стані. Даний варіантє перехідним станом від гомогенного до гетерогенного виду каталізу. Більшість таких процесів протікає між газоподібними речовинами із застосуванням твердих каталізаторів. Вони можуть бути у формі гранул, пігулок, зерен.

Поширення каталізу у природі

Ферментативний каталіз досить поширений у природі. Саме за допомогою біокаталізаторів протікає синтез білкових молекул, здійснюється обмін речовин у живих організмах. Жоден біологічний процес, що протікає за участю живих організмів, не оминає каталітичні реакції. Приклади життєво важливих процесів: синтез із амінокислот білків, специфічних для організму; розщеплення жирів, білків, вуглеводів.

Алгоритм каталізу

Розглянемо механізм каталізу. Цей процес, що протікає на пористих твердих прискорювачах хімічної взаємодії, включає кілька елементарних стадій:

• дифузія взаємодіючих речовин до поверхні крупинок каталізатора з потоку ядра;
• дифузія реагентів у порах каталізатора;
• хемосорбція ( активована адсорбція) на поверхні прискорювача хімічної реакції з появою хімічних поверхневих речовин – активованих комплексів «каталізатор-реагенти»;
• перегрупування атомів із виникненням поверхневих комбінацій «каталізатор-продукт»;
• дифузія у порах прискорювача реакції продукту;
• дифузія продукту від поверхні зерна прискорювача реакції у ядро ​​потоку.

Каталітичні та некаталітичні реакції настільки важливі, що вчені протягом багатьох років продовжують дослідження у цій сфері.

При гомогенний каталізнемає потреби споруджувати спеціальні конструкції. Ферментативний каталіз при гетерогенному варіанті передбачає використання різноманітної та специфічної апаратури. Для його протікання розроблені спеціальні контактні апарати, що підрозділяються поверхнею контакту (у трубках, на стінках, каталізаторних сітках); з фільтруючим шаром; зваженим шаром; з пилеподібним каталізатором, що рухається.

Теплообмін в апаратах реалізується різними способами:

• шляхом застосування виносних (зовнішніх) теплообмінників;
• за допомогою теплообмінників, вбудованих у контактний апарат.

Аналізуючи формули з хімії, можна знайти й такі реакції, в яких каталізатором виступає один із кінцевих продуктів, який утворюється в ході хімічної взаємодії вихідних компонентів.

Подібні процеси прийнято називати автокаталітичним, саме явище в хімії називається автокаталізом.

Швидкість багатьох взаємодій пов'язана з присутністю реакційної суміші певних речовин. Їхні формули в хімії найчастіше упускаються, замінюються словом «каталізатор» або його скороченим варіантом. Їх не включають до підсумкового стереохімічного рівняння, оскільки вони після завершення взаємодії не змінюються з кількісної точки зору. У деяких випадках досить незначних кількостей речовин, щоб суттєво вплинути на швидкість процесу, що здійснюється. Цілком допустимі й такі ситуації, коли як прискорювач хімічної взаємодії виступає сама реакційна судина.

Суть впливу каталізатора зміну швидкості хімічного процесуу тому, що дана речовинавключено до складу активного комплексу, а тому змінює хімічну взаємодію.

При розпаді даного комплексуспостерігається регенерація каталізатора. Суть у тому, що він не витрачатиметься, залишиться у незмінній кількості після закінчення взаємодії. Саме з цієї причини цілком достатньо незначної кількості активної речовини для здійснення реакції з субстратом (реагує речовиною). Насправді незначні кількості каталізаторів під час проведення таки витрачаються, оскільки можливі різні побічні процеси: його отруєння, технологічні втрати, зміна стану поверхні твердого каталізатора. Формули хімії не передбачають облік каталізатора.

Висновок

Реакції, в яких бере участь активна речовина (каталізатор), оточують людину, до того ж, вони протікають і в її організмі. Гомогенні реакції зустрічаються набагато рідше, ніж гетерогенні взаємодії. У будь-якому випадку спочатку відбувається утворення проміжних комплексів, які є нестабільними, поступово руйнуються та спостерігається регенерація (відновлення) прискорювача хімічного процесу. Наприклад, при взаємодії метафосфорної кислоти з персульфатом калію як каталізатор виступає йодоводородна кислота. При її додаванні до реагуючих речовин утворюється розчин жовтого кольору. У міру наближення до закінчення процесу фарбування поступово зникає. Як проміжний продукт в даному випадкувиступає йод, а процес відбувається у дві стадії. Але як тільки метафосфорна кислота буде синтезована, каталізатор повертається до свого початкового стану. Каталізатори незамінні в промисловості, вони допомагають прискорювати перетворення, отримувати якісні продуктиреакції. Неможливі без їхньої участі та біохімічні процесиу нашому організмі.

1. Каталізатори у хімії

Види каталізаторів

Механізм дії каталізаторів

Вимоги до каталізаторів

2. Каталізатори в автомобілях

Каталітичний перетворювач

Викиди забруднюючих речовин

Як каталізатори скорочують шкідливі викидиу вихлопних газах

www.parsa.com.ua Автозапчастини онлайн

www.mpg.kiev.ua MPG-CAPSбіокаталізатор палива

www.bmwclub.ua БМВ клуб

www.himhelp.ru Хімічний сервер

elementy.ru Природа науки

www.xumuk.ru Сайт про хімію

oval.ru Велика Радянська енциклопедія

Енциклопедія інвестора. 2013 .

КАТАЛІЗАТОР- Каталізатор, каталізатора, чоловік. (Див. каталіз) (хім.). Речовина, що прискорює або уповільнює хімічну реакцію, при цьому не змінюється. Тлумачний словникУшакова. Д.М. Ушаків. 1935 1940 … Тлумачний словник Ушакова

КАТАЛІЗАТОР- КАТАЛІЗАТОР, а, чоловік. (Спец.). Речовина, яка змінює швидкість хімічної реакції. | дод. каталізаторний, ая, ое. Тлумачний словник Ожегова. С.І. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Тлумачний словник Ожегова

каталізатор- речовина, що прискорює або уповільнює реакцію, але залишається при цьому незмінною. Біол. є ферменти. (

Каталізатори забезпечують швидший результат будь-якої хімічної реакції. Реагуючи з вихідними речовинами реакції, каталізатор утворює з ними проміжне з'єднання, після чого це з'єднання перетворюється і в результаті розпадається на необхідний кінцевий продуктреакції, а також на каталізатор, що не зазнав змін. Після розпаду та утворення необхідного продукту каталізатор знову вступає в реакцію з вихідними реагентами, утворюючи все більша кількість вихідної речовини. Даний цикл може повторюватися мільйони разів, і якщо витягти каталізатор із групи реагентів, реакція може тривати в сотні та тисячі разів повільніше.

Каталізатори гетерогенними та гомогенними. Гетерогенні каталізатори в ході хімічної реакції утворюють самостійну фазу, яка відокремлена межею, що розділяє, від фази вихідних реагентів. Гомогенні каталізатори, навпаки, є частиною однієї й тієї фази з вихідними реагентами.

Існують каталізатори органічного походження, які беруть участь у бродінні та дозріванні, вони називаються ферментами. Без їхньої безпосередньої участі людство не змогло б отримувати велику частинуспиртних напоїв, молочнокислих продуктів, продуктів із тіста, а також мед та . Без участі ферментів було б неможливий обмін речовин у живих організмів.

Вимоги до речовин каталізаторам

Каталізатори, які широко застосовуються в промисловому виробництві, повинні мати цілу низку властивостей, необхідних для успішного завершенняреакції. Каталізатори повинні бути високоактивними, селективними, механічно міцними та термостійкими. Вони повинні мати тривалою дією, легкою регенерацією, стійкістю до каталітичних отрут, гідродинамічних властивостей, а також невеликою ціною.

Сучасне застосування промислових каталізаторів

У нинішньому високотехнологічному виробництві каталізатори застосовуються при крекінгу нафтопродуктів, одержанні ароматичних вуглеводніві високооктанового, одержанні чистого водню, кисню або інертних газів, синтезі аміаку, одержанні та сірчаної кислоти без додаткових витрат. Також каталізатори широко застосовуються для отримання азотної кислоти, фталевого ангідриду, метилового та спирту та ацетальдегіду. Найбільш широко застосовуються каталізатори – це металева платина, ванадій, нікель, хром, залізо, цинк, срібло, алюміній та паладій. Також часто застосовуються деякі солі цих металів.