Физическая химия катализаторы

Что такое катализатор Согласно учебникам физической химии, катализатор — это вещество, влияющее на скорость химических превращений других веществ и не меняющееся при этом. В биохимии принято называть начальные вещества химического превращения субстратами, а конечные — продуктами. Сказанное выше означает, что после каждого акта превращения субстратов в продукт фермент возвращается в свое исходное состояние. Исходное и конечное состояния молекул фермента не изменяется, в то время как концентрация молекул субстрата и продукта меняется с каждым оборотом фермента. [c.65]

Из курса физической химии известно, что термодинамическая вероятность протекания химических реакций, независимо от того, являются они или нет термическими или каталитическими (поскольку катализатор не влияет на равновесие реакций), определяется знаком и величиной изменения свободной энергии Гиббса А2. [c.9]

Предназначена для работников научно-исследовательских институтов и инженеров промышленных предприятий в области металлургии, материаловедения, технологии строительных материалов, производства катализаторов для химической промыш. енности, кино- и фотоматериалов, технологии полупроводниковых материалов, порохов и взрывчатых веществ. Она также будет полезна студентам химических и химико-технологических вузов при изучении курса физической химии. [c.211]

Ранее уже указывалось, что ферменты — это белки, выполняющие роль катализаторов в биологических реакциях. Необходимость таких катализаторов станет очевидной, если вспомнить, что температура тела равна 37°С, а многие органические реакции протекают только при более высоких температурах. Интересно было бы понять, каким образом ферменты осуществляют свои каталитические функции. Установление точного механизма действия ферментов составляет фундаментальную проблему биоорганической химии. Большая часть превращений происходит на поверхности белкового катализатора на участке, обозначаемом как активный центр, где химические превращения следуют основным закономерностям органической и физической химии. При этом одновременно действуют несколько факторов, которые следует ограничить и исследовать отдельно с помощью специальных моделей. Однако, чтобы оценить каталитическое превращение реагента (субстрата) в продукт реакции, необходимо общее представление о таком явлении, как катализ. Субстратом обычно называют химическое вещество, превращение которого катализирует фермент. [c.189]

Химическая кинетика. Она изучает скорости химических реакций и их зависимости от температуры, давления, концентрации, среды, перемешивания и т. д., а также вопросы катализа гомогенных и гетерогенных химических реакций и способы, позволяющие регулировать и направлять течение различных химических процессов и выход продуктов реакции. В этом разделе физической химии рассматривается также механизм действия биологических катализаторов— ферментов. [c.6]

Как физическая, так и химическая адсорбция играют огромную роль в гетерогенном катализе, так как на поверхности катализатора молекулы адсорбтива реагируют друг с другом гораздо быстрее. Разные исследователи высказывали различные мнения о причине этого явления. Адсорбент, сгущая и ориентируя на своей поверхности молекулы участвующих в реакции компонентов, способствует тем самым протеканию реакции, в конечном счете сам в нее не вступая. Ускорение реакции на поверхности адсорбента (катализатора) может являться результатом и того, что поверхностные силы обусловливают диссоциацию молекул адсорбтива на более реакционноспособные атомы или, по крайней мере, вызывают ослабление связи между атомами молекулы. Роль адсорбции в гетерогенном катализе подробно рассматривается в специальных курсах физической химии газовых реакций и катализа. [c.105]

В настоящее время трудно назвать область науки или народного хозяйства, в которой для решения общих и конкретных задач не применялась бы физическая химия. Являясь в основном теоретической наукой, она решает многие практические задачи, непосредственно относящиеся к проблемам научно-технического прогресса энергетическая проблема, решение которой может осуществиться расширением сети атомных электростанций или использованием в качестве топлива газообразного водорода с его предварительным получением при разложении воды под действием падающих квантов света проблема интенсификации химических и фармацевтических производств путем увеличения скорости химических реакций повышение избирательного превращения реагентов в полезные продукты с уменьшением потерь и отходов производства, что связано с изучением и выбором катализаторов. Одно из важных направлений применения катализаторов — фиксация азота из воздуха. С помощью комплексных соединеиий переходных металлов удалось восстановить азот до аммиака, что имеет большое значение для народного хозяйства. Применением катализаторов удалось значительно сократить продолжительность процесса получения многих синтетических фармацевтических препаратов Важной нерешенной проблемой остается выбор системы растворителей для эффективной экстракции лекарственных веществ нз растительного сырья. [c.8]

Космохимия во многом перекликается с радиационной химией — молодым разделом физической химии, занимающимся изучением воздействия ионизирующих излучений на вещества и процессы. Радиационная химия открывает большие возможности в области химической технологии. Под воздействием ионизирующих излучений легче разрываются связи между атомами в молекулах, многие процессы (например, процессы полимеризации) идут быстро, не требуют высоких температур, давлений, катализаторов, громоздкой аппаратуры. [c.11]

Раздел физической химии, в котором изучается скорость химических реакций и механизм химического взаимодействия, а также влияние на скорость реакций различных факторов (концентрации реагирующих веществ, температуры, давления, света, катализаторов и др.), называется химической кинетикой. [c.82]

Получены новые знания о строении вещества, взаимосвязи фазового, химического состава, влияния внешних факторов и фундаментальных фи-зико-химических характеристик материалов. Оригинальные исследования, не проводившиеся ранее никем, позволили обнаружить сочетание в одном объекте нескольких взаимосвязанных физико-химических явлений, позволяющих управлять свойствами композиций и формировать из них новые полифункциональные материалы. Исследованные системы представляют интерес в качестве сенсоров, управляемых катализаторов тонких окислительно-восстановительных процессов с активностью, проявляющейся при комнатной температуре, материалов для конденсаторов и накопителей энергии. Опубликовано значительное количество научных трудов. В работе принимали участие студенты и школьники, вьшолнен ряд курсовых и дипломных работ. Результаты исследований используются при чтении курса лекций студентам кафедры физической химии УрГУ, [c.127]

Механизм каталитического акта при катализе твердыми телами излагается в курсах физической химии и монографиях по катализу в виде различных теорий. В общем виде сущность гетерогенного катализа сводится к следующим положениям так же, как и при гомогенном катализе, реакция ускоряется в результате открытия нового реакционного пути, требующего меньшей энергии активации. Изменение реакционного пути происходит благодаря промежуточному химическому взаимодействию реагирующих веществ с катализатором. При гетерогенном катализе промежуточные соединения возникают на поверхности катализатора и не образуют отдельных фаз. [c.171]

Пшежецкий С. Я., К теории диффузионного торможения гетерогенных каталитических реакций. Журн. физической химии, 19, вып. 7—8, стр. 376, 1945. О переходных кинетических режимах при каталитических реакциях на пористых катализаторах. Журн. физической химии, 21, JV 9, стр. 1019, 1947. [c.445]

Пшежецкий С. Я- и Рубинштейн Р. H., О кинетике гетерогенных реакций на пористых катализаторах. Журн. физической химии, 20, вып. 10, стр. 1127, 1946. [c.450]

Будущее физической химии поверхностей представляется чрезвычайно интересным. По-видимому, значительно расширятся исследования возбужденных состояний молекул, находящихся на поверхностях раздела. Области гомогенного и гетерогенного катализа должны сблизиться, как только станет возможным получать катализаторы с заданной структурой поверхности. Химия и физика поверхностей все шире будут использоваться в молекулярной биологии. [c.7]

Среди современных проблем физической химии одно из первых мест принадлежит выяснению механизма гетерогенного катализа и разработке научных основ подбора катализаторов. Проблема селективности стоит перед исследователями уже в течение шестидесяти лет, однако до сих пор не создано сколько-нибудь удовлетворительной теории избирательности. Существующие теории катализа — электронная, мультиплетная, промежуточных соединений, а также теория кисЛотно-основного катализа — устанавливают ряд свойств твердого тела, по которым можно подбирать катализаторы, селективно ведущие процесс в отношении той или другой реакции, однако.ни одно из этих свойств нельзя считать однозначным критерием каталитической избирательности. [c.177]

Слинкин A. A., Структура и каталитические свойства гетерогенных катализаторов, Итоги науки. Физическая химия. Кинетика, т. 1, М., 1971. [c.463]

Общим для подавляющего большинства химиков, приступивших к исследованиям каталитических органических реакций в начале нашего столетия, является своего рода синтез достижений органической химии и первых успехов в области кинетики реакций. Если катализ Сабатье, как говорилось выше, в основном представляет собою продолжение классического органического синтеза лишь с введением твердых, преимущественно металлических катализаторов и паровой фазы реагентов, то катализ Ипатьева представляет уже сложное взаимодействие чисто химических и физико-химических факторов при осуществлении реакций. Ипатьев часто использовал кинетические данные и множество количественных характеристик изучаемых процессов. Кинетика реакций служила отправным пунктом в оценке активности катализаторов в работах Зелинского и Фокина. Орлов был в такой же степени органиком, как и физико-химиком кинетика реакций у него была не только средством изучения катализа, но и объектом самостоятельного исследования. В этом отношении его работы по своему общему характеру, а иногда и по направлению были аналогичны работам таких выдающихся физико-химиков, последователей и учеников Оствальда, как Бредиг и Боденштейн. Своими разработками в области физической химии эти ученые часто глубоко проникали также и в область катализа органических соединений [c.56]

Рассмотрим немногочисленные пока примеры приложения метода, относящиеся к области физической химии. В работе [165] описано приготовление и исследование тонких срезов лакокрасочных покрытий, позволившее определить распределение частиц красителя в лаковой пленке. Качество такого покрытия зависит от степени равномерности распределения частиц в покрытии, что можно непосредственно оценить из электронных микрофотографий. Метод срезов был с успехом применен для исследования структуры углеводородных гелей [166, 167]. Предварительно образец, например гель стеарата кальция, замораживали при помощи сухого льда и с замороженного блока получали срезы толщиной от 0,5 до 1 [х. Было показано, что гель имеет сетчатую структуру и установлено изменение этой структуры в зависимости от условий получения и обработки геля. При исследовании некоторых катализаторов были оценены размеры частиц, образующих скелет таких объектов, а также определен характер пористости катализаторов [156, 168, 169]. В последней работе было проведено сравнение эффективности методов реплик и тонких срезов и установлено, что метод срезов дает лучшие результаты при изучении сравнительно крупных пор с размерами от 0,05 до 1 Строение весьма пористых целлюлозных фильтров было изучено путем заполнения их свободного пространства осадками солей и последующего получения тонких срезов. При этом оказалось возможным зафиксировать структуру фильтров, набухших в различных жидкостях [170]. Метод тонких срезов пригоден для изучения строения синтетических волокон [171], минералов [172, 173]. Ряд работ был посвящен исследованию распределения наполнителей (прежде всего саж) в тонких срезах резин. [c.119]

Катализ относится к числу мало разработанных областей современной физической химии. В настоящее время нет общей теории каталитических явлений и даже нет твердой уверенности, что мы учитываем все основные особенности каталитического процесса. Все же отдельные теоретические разделы в катализе исследованы достаточно подробно, и благодаря этому можно анализировать механизмы отдельных классов реакций, дать общие кинетические схемы при изучении скоростей процессов, высказать некоторые суждения о природе каталитически активной поверхности и даже поставить вопрос о теоретическом подборе катализаторов, используя метод аналогий там, где нет достаточной ясности в теории. [c.3]

Настоящий сборник представляет собой Труды конференции по физике и физико-химии катализа, организованной Отделением химических наук АН СССР и Ученым советом по проблеме Научные основы подбора катализаторов и проходившей в Институте физической химии АН СССР в Москве 20—23 марта 1958 г. [c.3]

Как известно, введение ничтожных количеств примеси в поверхностный слой катализатора часто чрезвычайно резко изменяет его активность, увеличивая или уменьшая ее в сотни раз (промотирование, отравление). Роль примеси определяется характером рассматриваемой реакции, природой катализатора, природой самой примеси, ее поверхностной концентрацией и температурой катализатора. Экспериментальные данные, полученные в Институте физической химии АН СССР, а также опубликованные другими авторами , могут быть резюмированы следующим образом [c.66]

Получил (1846) коллодий. Наибольшее внимание, однако, уделял вопросам катализа. Занимался как гетерогенным и гомогенным, так и биокатализом. Выдвинул положение, согласно которому каждая химическая реакция представляет собой сумму последовательных процессов. В результате своих первых экспериментальных наблюдений за ходом катализа пришел к выводу (1843) о потере активности катализатора. Опубликовал (1844) работу Вклад в физическую химию , где изложил свои представления о катализе и подверг критике понятие каталитической силы , предложенное Й. Я. Берцелиусом. Подверг критике также воззрения М. Фарадея на адсорбцию как чисто физическое явление. Утверждал, что адсорбция зависит не только от величины поверхности, но и от природы соответствующего вещества и что каталитический процесс есть особая форма химического процесса. Исследовал каталитические реакции разложения и окисления, а также некоторые природные процессы — тление, брожение, гниение. Изучил каталитическое действие разных металлов, их окислов и перекисей. [c.570]

Следует отметить, что определение внешней порозности слоя и внутренней пористости его элементов евнутр — задача большого значения для дисциплин, имеющих дело с дисперсными и пористыми материалами. В первую очередь — это геология нефти [46], почвоведение [47], технология огнеупоров и строительных материалов [48], металлургия [49], физическая химия адсорбентов и катализаторов [50]. В последующем изложении мы не касаемся вопросов определения истинного удельного веса и внутренней пористости. В указанных выше монографиях [46— 50] имеется много материала по этим проблемам. Остановимся лишь на определении кажущейся плотности зерен. [c.48]

Руденко А. П. Роль углисты.х отложений на катализаторах в органическом катализе.- В кн. Современные проблемы физической химии. Вопросы катализа, адсорбции и физикохимической механики. Т. 3.— М. Изд-во МГУ, 1968.— С. 263-333. [c.97]

Разработанный Институтом физической химии УССР катализатор представляет собой обычную природную марганцевую (пиролюзитовую) руду с размерами зерен 1,5—3 мм, обработанную небольшим коли-теством серебра. Расход исходной соли азотнокислого еребра не превышает 17,5 г на 1 дм катализатора. [c.125]

В Институте органической и физической химии им. А.Е. Арбузова разработан новый катализатор для очистки углеводородного газа от сернистых соединений и получения серы. Катализатор имеет повышенную стабильность и сохраняет ее после многократной регенерации без заметного снижения первоначальной активности. Это достигается тем, что катализатор содержит 4-10 % по массе меди и 90-96 % предварительно обработанного раствором карбоната аммония алюмосиликата. Использование меди в качестве активного компонента позволяет удалять из очищаемой фракции все сернистые соединения. Этот катализатор имеет ряд преимуществ перед традиционным AI2O3. [c.73]

Учитывая большое значение гетерогенного катализа в современной химической технологии, изложение этого вопроса в книге расширено по сравнению с прежними учебниками физической химии. При этом использованы материалы 8-го международ1юго конгресса по катализу. В частности, отмечено ваисное значение соотношения Бренстеда-Поляни, которое открывает путь предвидения каталитического действия в группах однотипных катализаторов. [c.4]

Катализаторы могут быть гомогенными или гетерогенными. В случае гетерогенных катализаторов химическая реакция идет на границе раздела фаз, образуемых катализатором и реаги- эующими веществами. Гетерогенный катализ является предметом специального раздела физической химии, рассматривающего химические и физико-химические процессы на поверхности раздела фаз, и выходит за рамки настоящего курса. [c.243]

Основная задача физической химии биокатализа состоит в выявлении некоторой общности причин, обуславливающих уникальные свойства биологических катализаторов. Может показаться, что постановка такой задачи слишком контрастирует с тем положением, которое господствовало в энзимологии еще несколько лет тому назад, когда, несмотря на обширные качественные сведения о специфичности действия многих сотен ферментов, мы не имели,— как отмечает Уиль-. ям Дженкс (1969),— ни в одном конкретном случае сколь либо детального или количественного представления о движущих силах катализа [11. Однако с тех пор благодаря усилиям ряда научных школ произошли существенные сдвиги. Хотя и трудно отдать предпочтение тем или иным методическим подходам, однако вряд ли можно оспаривать важность вклада, который в решение поставленной проблемы внесли кинетико-термодинамические исследования. Они приобрели особое значение, когдэ в результате рентгеновских исследований структуры кристаллических ферментов появилась возможность трактовать их результаты на молекулярном уровне. [c.3]

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКАЯ (греч. к пб11ко5 — способный двигать) — учение о скорости химических реакций, важнейший раздел физической химии. Под К- X. понимают зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих компонентов, температуры, давления, катализатора и других параметров, например, потенциала электрода — в электрохимических реакциях, интенсивиости света — в фотохимических реакциях, дозы излучения — в радиационно-химических реакциях й т. д. Скоростью химической реакции называется число актов реакции, происходящих за единицу времени в единице объема фазы — в случае гомогенной реакции, или на единичной поверхности раздела — в случае гетерогенной реакции. Одной из важнейших характеристик К. X. является константа скорости реакции, которую определяют через концентрацию реагирующих компонентов. Йапример, для реакции [c.126]

Если вернуться к реакции синтеза аммиака, выражаемой уравнением (1.1), следует напомнить об ее обратимости и зависимости равновесных концентраций реагентов от условий, т. е. в первую очередь от температуры (Г) и общего давления (Р). В табл. 1 приведены равновесные концентрации аммиака (в мольных процентах) для двух температур и трех давлений, полученные Ф. Габером в начале текущего века. Они показывают, что равновесная концентрация аммиака увеличивается с давлением. При повышении давления от 1 до 600 атм это увеличение характеризуется отношениями ПО (400° С) и 360 (500° С). Таким образом, синтез аммиака следует проводить при возможно более высоком давлении. Как известно, это требование соблюдается в методах синтеза, применяющихся в промышленности, где давления достигают 1000 атм. С другой стороны, повышение температуры уменьшает равновесную концентрацию (выход) аммиака. Следовательно, его синтез надлежало бы проводить при возможно более низкой температуре, у вторую рекомендацию, вытекающую из изучения тепловых явлений и термических свойств, не удается использовать в полной мере. Дело в том, что приведенные в таблице данные характеризуют равновесное, т. е. конечное, состояние реагирующей системы и ничего не говорят, за какое время это состояние может быть достигнуто. Фактор времени учитывается в другом разделе физической химии — химической кинетике. Она подсказывает, что скорость химической реакции очень быстро уменьшается с понижением температуры. Поэтому может оказаться, что при какой-то температуре хороший выход может быть достигнут за слишком продолжительное время, скажем за миллиард лет. С другой стороны, согласно данным кинетики скорость реакцин можно увеличить применением катализаторов. В итоге комплексного физико-химическоге изучения, реакцию синтеза аммиака проводят при температуре 450— —500° С на катализаторах, состоящих из металлического железа, содержащего некоторые активаторы (промоторы). [c.6]

Катализаторы могут быть гомогенными или терогенными. В случае гетерогенных катализаторов химическая реакция идет на границе раздела фаз, образуемых катализатором и реагирующими веществами. Рассмотрение гетерогенного катализа является предметом специального раздела физической химии, рассматривающего химические и физико-химические процессы на поверхности раздела фаз, и выходит за рамки настоящего курса. Гомогенные катализаторы образуют единую фазу с реагирующими веществами. Наиболее распространенными гомогенными катализаторами являются кислоты и основания, ионы переходных металлов и их комплексы, а также биологические катализаторы, так называемые ферменты, или энзимы. [c.320]

Одним из условий становления физической химии в ное шее время следует признать теснейшую связь теоретичес исследований с потребностями практики. Теоретические дости ния физической химии получили приложения в практике про водства, в осуществлении ряда новых технологических прои сов, которые в прошлом столетии считались немыслимы В частности, достижениям физической химии обязано осуще вление таких важнейших технологических процессов, как син аммиака, разнообразных процессов полимеризации, широко р пространенных в производстве в настоящее время процессе применением высоких давлений и температур, разнообразн катализаторов и т. д. [c.240]

М. А. Пионтковская, В. К. Яцимирский, М. А. Дубовик, Т. П. Козлова, В. П. Иваницкий, В. Н. Юсупова (Институт физической химии им. Л. В. Писаржевского АН УССР Киевский государственный университет им. Т. Г. Шевченко Институт геохимии и физики минералов АН УССР). В своем выступлении Царан с соавторами привели интересные данные о факторах, влияющих на изменение дисперсности активной компоненты в процессе получения катализаторов с нанесенными металлами. В связи с этим, на наш взгляд, могут представить интерес результаты исследования влияния температуры и реакционной среды на структуру подложки и активность железосодержащих цеолитов. [c.170]

Недостатки восстановления катализатора в колонне синтеза очевидны длительность процесса, нерациональное использование реакционного объема в связи с уменьшением объема катализатора, возможность локальных перегревов и спекания катализатора. Для их устранения в Институте физической химии АН УССР был разработан способ внеколонного восстановления катализатора [46] при атмосферном давлении и переменной концентрации водорода. В качестве разбавителя использовали азот или диоксид углерода. Скорость восстановления цинк-хрЪ-мового катализатора увеличивается с ростом концентрации водорода и тормозится парами воды. [c.54]

Каржев В. И. и Сорокин П. 3., Кинетика реакций, протекающих над смешанным катализатором, Журн. физической химии, 12, № 1, стр. 42, 1938. [c.449]

Прир. С.— осн. сырье в произ-ве Li, Ве, Zn, Al и др. металлов, поташа, соды компоненты шихты для получения керамики, вяжущих материалов, стекол, глазури, эмалей и т. п. драгоценные и поделочные камни (изумруд, аквамарин, топаз, хризолит и др.). Синт. С. входят в состав цементов и бетонов, огнеупоров, шлаков использ. в кач-ве адсорбентов, носителей катализаторов. С. щел. металлов примен. в произ-ве силикатного клея, красок, разл. замазок, в мыловарении. См., напр.. Алюмосиликаты, Калия силикаты, Натрия силикаты. Стронция метасиликат. вЭйтель В., Физическая химия силикатов, пер. с англ.. М., 1962 Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник, в. [c.525]

Приведенные механизмы относятся к так называемым бренсте-довским кислотам или "основаниям, содержащим соответственно ионы Н + или ОН . В современной физической химии понятие кислот и оснований распространяют на соединения, не имеющие указанных ионов, но способные быть акцепторами (кислоты) или донорами (основания) электронных пар. Такие кислоты и основания именуются льюисовскими. Ввиду общности действия льюисовских кислот и оснований и дативных комплексов в последнее время намечается тенденция возврата к первоначальному определению понятия кислот и оснований. Однако, поскольку химическое воздейств1(е бренстедовских и льюисовских кислот в значительной степени однозначно, мы, как правило, будем рассматривать их совместно. В случае льюисовских кислот и оснований протолитические процессы заменяются промежуточным образованием комплекса из реагирующей молекулы и катализатора с переносом пеподеленной пары электронов. [c.10]

Большое число окислительно-ьосстановительных реакций органических соединений, иротекающих как в гомогенных, так и гетерогенных услокиях на катализаторах, связано с неремеш ением водорода. Применение дойтория дало возможность проследить за деталями этого перемещения прямым методом. В Институте физической химии Украинской Академии наук в течение ряда лет ведутся исследования источников и способов нере-мещения водорода при окислительно-восстановительных ироцессах в условиях гомогенного катализа [1]. [c.117]

Основные научные работы относятся к кинетнке, катализу и электрохимии. Установил (1926—1933) электронный механизм каталитического разложения перекиси водорода на платине. Исследовал механизмы процессов синтеза аммиака, конверсии окиси углерода, избирательного окисления сероводорода и ацетилена. Предложил каталитический метод очистки воздуха от примесей ацетилена, вызывающих опасность взрыва. Один из создателей новой области физической химии — макрокинетики, науки о процессах переноса вещества в реакторе с твердым катализатором. Для количественного уче- [c.437]