Mecanismul de cataliza omogenă și eterogenă - studopediya

Catalizatorul este activ, datorită legăturilor chimice (covalente, ionice, hidrogen), sau o interacțiune electrostatică, jocul evenimentului reacție elementar. Formează sau intermediar cu una dintre reacțiile (proces cu mai multe etape) sau un complex activat cu toți reactanții (proces cu o singură etapă). După fiecare eveniment elementar este regenerat și poate interacționa cu noile molecule ale reactanților.

Astfel, în timpul reacției catalitice, catalizatorul rămâne chimic nemodificat și sa constantă cantitatea (fără a ține cont și posibilitatea antrenării proceselor secundare în care catalizatorul participă ca reactant mecanic).

O distincție este, de asemenea, cataliza omogenă și heterogenă.

Când cataliză omogenă, catalizatorul și materiile prime sunt în aceeași stare agregată. Viteza acestei reacții depinde nu numai de prezența sau absența unui catalizator, ci și asupra concentrației acestuia în sistem.

În cataliza heterogenă, materiile prime sunt în diferite stări de agregare. Cel mai adesea, catalizatorul este un solid și reactivi - un lichid sau gaz. Viteza acestei reacții depinde de aria suprafeței catalizatorului.

Mecanismul de acțiune al cataliză omogenă și heterogenă în mare parte similare. In aceasta și în celelalte catalizatori caz reduc energia de activare a reacției, catalizatorul în sine este implicat în formarea unui complex activat. Energia de activare a complexului este mai mică decât complex Ea fără catalizator, totuși crește viteza de reacție.

In descompunerea catalizatorului complex activat este eliberat, iar reacția nu este astfel consumată. Dar detaliile mecanismului de acțiune a cataliza omogenă și heterogenă este diferit.

Mecanismul de cataliză omogenă este de obicei explicată prin teoria intermediarilor. Conform acestei teorii, catalizatorul (K) formează o primă una dintre materiile prime intermediare AK, care reacționează cu materialul de pornire cu alte recuperare catalizator. Schematic poate fi reprezentat după cum urmează:

A + B = AB (reacția se desfășoară lent, în absența catalizatorului)

În prezența catalizatorului procesului este rupt în două etape:

1) A + K = AK (apare rapid)

2) AK + B = AB + K (apare rapid)

Energia de activare a fiecăreia dintre aceste două etape este mai mică decât energia de activare a reacției necatalitice (fig. 46).

Un exemplu specific de cataliză omogenă poate servi SO2 la SO3 reacției de oxidare a NO, în prezența unui catalizator.

Fără reacție catalizator chiar și atunci când este încălzit aproape merge:

Fig. 46. ​​Cursul Diagrama energetică a reacției: 1 - fără catalizator; 2 - în prezența unui catalizator

crește rata semnificativ în prezența NO, dar reacția are loc în 2 etape:

În cataliza eterogenă, adsorbtie este crucială.

Suprafața catalizatorului solid este eterogen. Acesta emite așa-numitele zone active. Ele apar în acele locuri ale suprafeței catalizatorului unde atomii sau ionii sunt mai puțin frecvent asociate cu rețeaua cristalină, adică unde câmpul de forță este saturată mai puțin: protuberanțe sau crampoane pe suprafață, muchiile fețe cristaline. Astfel de site-uri active sunt în general mici. Ele alcătuiesc doar 0,1% din suprafața catalizatorului.