Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow Катализ в органической технологии

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Классификация каталитических процессов и катализаторов

Классификация каталитических процессов

Существует два основных критерия, по которым осуществляют классификацию каталитических процессов. По действию катализаторов различают положительный катализ, если при использовании катализатора скорость реакции увеличивается, и отрицательный катализ, который связан с замедленным превращением в продукт промежуточного химического соединения.

Вещества, уменьшающие скорость реакции, называются ингибиторами. По применению ингибиторы делят, например, на ингибиторы окисления, полимеризации, ингибиторы коррозии металлов и др.

Механизм действия ингибиторов реакций окисления, полимеризации и других, протекающих по радикально-цепному механизму, заключается в обрыве цепей. Наиболее сильными замедлителями для реакций окисления и полимеризации являются многоатомные фенолы, например

Окисление парафиновых углеводородов имеет радикальноцепной механизм, протекает при высокой температуре. Например, механизм окисления метана:

Если в реакционную смесь ввести 2 % йода, то процесс окисления ингибируется в результате улавливания свободных метальных радикалов и образования йодистого метила

Ингибирующее действие замедлителей коррозии связано со способностью некоторых веществ избирательно адсорбироваться на поверхности металла. Автоторможение - самопроизвольное падение скорости реакции по мере образования продуктов реакции.

По фазовому состоянию реагентов и катализатора выделяют гомогенный, гетерогенный, гомогенно-гетерогенный катализ.

При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе (газовой или жидкой), при гетерогенном катализе - в разных фазах. Нередко реагирующая система гетерогенного каталитического процесса слагается из трех фаз (например, реагенты в газовой и жидкой фазах, а катализатор - в твердой). Разновидность гетерогенного катализа - гетерогенно-гомогенный катализ, где роль твердого катализатора заключается в образовании активных частиц (атомов и радикалов), но не промежуточных соединений, как в гетерогенном катализе, из молекул реагентов. Радикалы переходят с поверхности твердого катализатора в реакционный объем и возбуждают цепную реакцию.

В отдельную группу выделяют микрогетерогенные и ферментативные каталитические процессы.

Микрогетерогенный катализ - катализ коллоидными частицами, которые отличаются очень развитой поверхностью. Это приводит к тому, что коллоиды являются очень энергичными катализаторами по сравнению с гетерогенными катализаторами. Например, под влиянием металлической платины не возможно окись углерода окислить до углекислого газа

а в присутствии золя платины эта реакция возможна. Однако микрогетерогенный катализ является наименее изученной областью катализа, его механизмы еще так и не изучены до конца.

Ферментативный катализ. Ферменты или энзимы - это белки, играющие роль катализаторов в живых системах. На пути использовании ферментов как катализаторов химико-технологических процессов существуют трудности:

  • - процесс выделения белковых молекул из биологического материала очень трудоемкий;
  • - неустойчивость ферментов создает трудности в их хранении и использовании;
  • - ферменты сложно отделить от продуктов реакции.

Исключить эти недостатки возможно иммобилизацией естественных ферментов, то есть закреплением их на полимерных носителях. Пример закрепления фермента на полимерной основе

В этом случае ферменты приобретают значительную стабильность, и продукты реакции легко отделяют от катализатора (по типу гетерогенного катализа). Иммобилизованный фермент более устойчив, закреплен на твердом полимере и действует по типу гетерогенного катализатора. Таким образом, иммобилизуют многие гомогенные катализаторы.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>