Гетерогенный катализ Катализ гетерогенный

Рассмотренные количественные подходы на основе анализа механизма гетерогенного катализа не всегда обеспечивают исчерпывающее решение задач прогнозирования свойств и подбора катализаторов в силу объективных причин, связанных с незавершенностью теории катализа. Поэтому наряду с подходом, основанным на описании физико-химической сущности явлений катализа, получили широкое распространение формальные экспериментально-статистические методы описания сложных кибернетических систем. Предпосылки для развития экспериментально-статистических методов подбора катализаторов были созданы достигнутыми возможностями современной вычислительной техники, с одной стороны, а с другой стороны — накоплением значительного, хотя и не всегда строгого количественного экспериментального материала в области практического катализа. [c.67]

Явление изменения скорости протекания химической реакции, вызываемое различными катализаторами, называется катализом. Различают однородный (гомогенный) и неоднородный (гетерогенный) катализы. При неоднородном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в разных состояниях (фазах), при эюм часто катализатор является твердым телом, а реагирующее вещество находится в жидкой или газовой фазе. К последнему типу катализа относится и каталитический крекинг иногда такие каталитические процессы называют контактными, а твердые катализаторы контактными веществами или просто контактами. [c.44]

Рассмотрим результаты таких опытов, исходя из основных положений гетерогенного катализа. Реакция гетерогенного каталитического окисления (не осложненная гомогенными стадиями) осушествляется на поверхности раздела двух фаз газовой (редко жидкой) фазы, содержащей исходные соединения и продукты их взаимодействия, и твердой фазы, представленной катализатором. В реакцию вступают вешества, находящиеся на этой поверхности, и скорость каталитической реакции, если она не лимитируется стадиями адсорбции исходных веществ или десорбции продуктов реакции, определяется концентрацией поверхностных форм реагирующих веществ, и в частности в окислительном гетерогенном катализе-концентрацией определенных поверхностных форм кислорода, ответственных за данную реакцию. [c.104]

Данная монография нацеливает читателя на активное использование систем искусственного интеллекта для решения стоящих перед ним проблем. Авторы стремились показать, что стратегия, наиболее вероятно ведущая к решению многих задач гетерогенного катализа, должна опираться на весь достигнутый потенциал знаний в этой области, на методы и средства оперативного использования накопленных запасов информации. Экспертные системы наделяются способностью усваивать знания специалистов-экс-пертов в той или иной области гетерогенного катализа и оперировать накопленной информацией так, как это делал бы исследователь. Экспертная система, реализованная па ЭВМ, производит логическую обработку поступающей информации, выбирает в памяти те или иные знания, связанные с этой информацией, и может по требованию ЛПР объяснить ему, почему принято то или иное решение. Использование ЭВМ в системе искусственного интеллекта носит интерактивный характер. В результате рождается научный работник , который в решении возникающих проблем гораздо сильнее, чем исследователь или машина в отдельности 18-131. [c.8]

Промежуточное соединение в катализе это не обычное устойчивое химическое соединение, которое может быть выделено в чистом виде или может существовать в виде отдельной фазы. Промежуточные соединения в катализе это а) очень нестойкие соединения в гомогенном катализе, соединения с малым временем жизни, не существующие вне раствора и образующиеся только в процессе катализа б) поверхностные соединения в гетерогенном катализе, соединения не существующие в виде отдельной фазы, свойства которых резко отличаются от свойств аналогичных соединений, образующих объемную фазу в) неустойчивые соединения различных групп высокомолекулярного коллоидального катализатора с реагирующим веществом — в ферментативном катализе. [c.161]

В зависимости от того, находится ли катализатор в той же фазе, что и реагирующие вещества, т. е. равномерно ли он распределен в реакционном объеме, или образует самостоятельную фазу, говорят о гомогенном или гетерогенном катализе. При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно связано с каталитическим действием поверхности твердого тела (катализатора). В качестве [c.222]

Наиболее широкое применение в промышленности нашли гетерогенные процессы на твердых катализаторах. Разновидностью гетерогенного катализа является гетерогенно-гомогенный, где роль твердого катализатора заключается в образовании активных частиц (атомов или радикалов) из молекул реагентов. Радикалы, переходят с поверхности катализатора в объем и возбуждают цепную реакцию. Существенным недостатком рассмотренной классификации является отсутствие учета взаимодействия катализатора с реагирующими веществами. [c.26]

Гетерогенный катализ. При гетерогенном катализе все изменения и превращения веществ происходят на поверхности раздела твердой фазы катализатора и газовой (паровой) фазы реагирующих веществ и в значительной мере связаны с явлением сорбции. Процесс можно расчленить на следующие пять этапов [c.215]

Адсорбция является стадией гетерогенного катализа. Катализ протекает в мономолекулярном адсорбционном слое, примыкающем к поверхности катализатора. [c.182]

Учение о гетерогенном катализе получило дальнейшее развитие в исследованиях Н. И. Кобозева (теория активных ансамблей), Н. Н. Семенова и В. В. Воеводского (радикальная или цепная теория катализа), Ф. Ф. Волькенштейна и других ученых (электронная теория катализа). [c.140]

Гетерогенный катализ характеризуется тем, что катализатор находится в ином фазовом состоянии по сравнению с реагирующими веществами. Например, в контактном способе получения серной кислоты окисление SO 2 кислородом осуществляется в присутствии твердого катализатора. Механизм гетерогенного катализа гораздо сложнее, чем гомогенного. Одной из начальных стадий является процесс адсорбции реагирующих веществ на поверхности катализатора с последующим образованием промежуточных соединений между молекулами реагента и атомами (или ионами), расположенными в поверхностном слое катализатора. Далее промежуточные продукты, характеризующиеся гораздо меньшей энергией активации, легко реагируют друг с другом. Следовательно, основная суть катализа — снижение энергии активации реагирующих веществ. [c.83]

При гетерогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах. Обычно реагирующие вещества находятся в жидком или газообразном состоянии, а катализатором является твердое тело, при этом реакция протекает на границе двух фаз, т. е. на поверхности твердого катализатора. Гетерогенный катализ лежит в основе многих практически важных промышленных процессов. Например, стадия окисления аммиака на поверхности платино-родиевого катализатора в производстве азотной кислоты — типичный гетерогенный катализ. К гетерогенному катализу относится и гидрирование жидких масел на металлическом никеле или его оксиде при получении твердых жиров. [c.104]

В гетерогенном катализе для объяснения компенсационного эффекта в основном используются представления об изменении тех или иных свойств твердых тел. Компенсационный эффект —явление более широкое, свойственное не только гетерогенному катализу. Этот эффект характерен для процессов гомогенного катализа, электродных реакций, для реакций радикалов с молекулами в газовой фазе, для химических реакций в растворах, для процессов диффузии. [c.135]

Понятие о катализе. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализом называется явление изменения скорости реакции под воздействием небольших добавок специфических веществ, количество которых в ходе реакции не изменяется. В каталитических процессах скорость основной реакции может и увеличиваться и уменьшаться. В соответствии с этим каталитическое действие может быть положительным и отрицательным. Вещества, ускоряющие реакцию, называются катализаторами, а замедляющие — ингибиторами. [c.232]

В зависимости от фазового состояния реагентов и катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ. При гетерогенном катализе химическая реакция идет на границе раздела фаз, образуем 11х катализатором и реагирующими веществами. В гомогенном катализе катализаторы образуют единую фазу с реагирующими веществами. Наиболее распространенными гомогенными катализаторами являются кислоты и основания, ионы переходных металлов и их комплексы и биологические катализаторы, так называемые ферменты или энзимы. [c.142]

Гетерогенный катализ. В гетерогенном катализе катализатор и превращаемые вещества находятся в различных агрегатных состояниях. Катализатор в основном представляет собой твердое вещество, а реагирующие вещества являются газами или жидкостями. Большинство катализаторов, применяющихся в химической промышленности, состоит из оксидов, сульфидов, металлов и солей, т. е. практически всех элементов периодической системы Менделеева. Действие гетероген- [c.144]

Лит. см. при статьях Гетерогенный катализ, Катализ, Катализаторы. [c.101]

ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ И ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ [c.11]

Различают гомогенный и гетерогенный катализ. При перво реагенты и катализатор находятся в одной и той же фазе, пр втором — в разных. Выделяют также промежуточные типы ката лиза — мицеллярный катализ (коллоидными частицами в жидко фазе), гетерогенно-гомогенный катализ (реакция начинается и поверхности твердого катализатора и продолжается в объеме). [c.56]

Адсорбционная теория. Согласно теории гетерогенного катализа (катализ на поверхности), скорость химической реакции увеличивается, если молекулы реагирующих веществ адсорбированы на измельченных частиц 1Х катализатора, в результате чего повышается концентрация этих молекул. Благодаря адсорбции создаются условия для лучшего взаимодействия молекул друг с другом на поверхности катализатора. Возможно также, что при гетерогенном катализе большое значение имеет силовое поле катализатора, под влиянием которого электронная структура адсорбированных молекул нарушается, что способствует более легкому химическому взаимодействию их с молекулами другого соединения. Так как ферменты находятся в клеточном соке в виде мельчайших коллоидных частиц, т. е. образуют с водой гетерогенные системы, то указанные выше представления о механизме гетерогенного катализа могут быть применены и к ферментативным процессам. [c.522]

Руководство авторов из ГДР, в котором четко излагаются наиболее важные аспекты адсорбция, гетерогенного катализа и гетерогенно-каталитических реакций. Приведены примеры использования современных методов исследования для выяснения характера взаимодействия молекул, адсорбированных поверхностью твердого тела или реагирующих с ней. Рассмотрены теоретические представления о гетерогенном катализе и некоторые промышленные процессы. [c.4]

Образование зародыша сопровождается дальнейшим увеличением объема новой фазы. Когда образующиеся в новой фазе молекулы должны возникать при реакции впервые, Фольмер предполагает две возможности, а именно или сначала происходит образование молекул и возникновение новой фазы является решающим для скорости реакции (гомогенный катализ), или образование молекул происходит медленно, но оно специфически катализируется на поверхности новой фазы (гетерогенный катализ). Относительно передачи энергии отдельным молекулам в реакционной смеси, реагирующей экзотермически, известно, что как перенос, так и отдача избыточных энергий могут происходить лри распространении неразветвляющихся или разветвляющихся реакционных цепей. Таким образом, продукты элементарного процесса, заряженные освободившейся энергией реакции, способны превращать в реакционно способное состояние не только одну, но две или больше молекул. Цепные реакции известны для обыкновенных химических реакций, а также для каталитических реакций. В первом случае ускоряющие реакцию вещества образуются из начальных продуктов превращения, между тем как при обыкновенном катализе нет генетической связи между ускоряю1Цими реакцию и реагирующими веществами таким образом, ускоряющий агент остается неизмененным в процессе превращения. Христиансен и Кре-мерс [93], Христиансен [90, 91], Христиансен и Гуффман [92] и Семенов [438, 439, 440] разработали теорию цепных реакций, определив их кинетический характер и представив для гетерогенного катализа ряд примеров, подтверждающих существование в них цепей. [c.180]

Подобно тому как химические реакции подразделяются на гомогенные и гетерогенные, различают гомогенный и гетерогенный катализ. К гетерогенному катализу относят процессы, в которых катализатор и реагент находятся в разных фазах и реакция происходит на границе раздела этих фаз. В дальнейшем основное внимание будет уделено процессам взаимодействия газообразных или жидких реагентов с твердым катализатором, которые имеют наибольшее практическое значение. [c.10]

Первой общей теорией гетерогенного катализа, в которой гармонично сочетались химические и физические принципы, явилась мультиплетная теория А. А. Баландина (1929), развиваемая им и его школой и сразу же получившая широкую известность за рубежом. Впервые идею об электронном механизме гетерогенного катализа высказал Л. В. Писаржевский (1915), однако разработка электронной теории катализа была начата значительно позднее [c.8]

Как было отмечено в гл. I, к гетерогенному катализу относятся реакции, протекающие на разнообразных границах раздела, однако наибольший интерес представляют реакции на границах раздела между твердыми телами и газами и между твердыми телами и жидкостями. В частности, особенно важным оказался катализ поверхностями твердых тел реакций между газами, которому уделяется здесь основное внимание, хотя также рассматриваются и некоторые каталитические реакции в конденсированных фазах. Некоторые представления о диапазоне реакций, катализируемых твердыми телами, дает табл. 9, в которой собраны выдержки из более полных и часто упоминаемых таблиц, составленных Инне-сом [1]. [c.151]

Исходной предпосылкой для расчетных и количественных прогнозов каталитической активности веществ является общая теория гетерогенного катализа в современном ее состоянии [1—3]. Более правильным был бы термин обобщенная теория катализа , поскольку единой теории каталитических явлений в настоящее время нет и, по-видимому, таковая существовать не может ввиду разнообразия механизмов гетерогенного катализа. Общность этих механизмов выявляется на уровне общей теории химических явлений в целом. Таким образом, в плане решения задачи прогнозирования каталитической активности следует исходить из дифференциации механизмов гетерогенного катализа и выявления для каждого механизма свойственных ему количественных закономерностей и взаимосвязей между свойствами катализаторов и субстратов, с одной стороны, и селективностью или активностью этих катализаторов — с другой стороны. [c.8]

Несмотря на большое число исследований, посвященных цепям в катализе, и разнообразию методов, используемых для их обнаружения, место и механизм цепных процессов в гетерогенном катализе по-преж- нему недостаточно выяснены. В особенности это относится к плоским цепям, ие отрывающимся от поверхности твердого тела. Ниже изложены, выводы и представления, к которым нас привело исследование цепных эффектов в катализе при помощи изотопных методов [1,2]. [c.373]

Переходя к вопросам гетерогенного катализа, в которых явление хемосорбции играет выдающуюся роль, нужно полагать возможным и необходимым применение новой кристаллохимической точки зрения к активным местам (центрам) катализаторов. В этих представлениях обнаруживается принципиальное отличие гомогенного и гетерогенного катализа в первом активным деятелем является одиночный атом (молекула), во втором — их активный комплекс (коллектив). [c.147]

В последние годы магнитные методы использовались в гомогенном и гетерогенном катализе. В отдельных случаях они позволяют идентифицировать компоненты катализатора путем термомагнитного анализа, определять состояния окисления ионов переходных металлов и оценивать дисперсность для целого ряда твердых тел, играющих весьма важную роль в технологии катализа [1]. [c.7]

Можно провести много аналогий между гетерогенным ката лизом при полимеризации олефинов и тем способом, которьш осуществляется катализ природных химических реакций, в ча стности ферментативный катализ. Действительно, гетерогенны катализ во многих отношениях напоминает ферментативный. Мо лекула субстрата сталкивается с активным центром на поверхно сти твердого катализатора, образуя адсорбционный комплекс Адсорбированный субстрат реагирует в одну или несколько ста дий под влиянием каталитических групп активного центра. на конец продукт десорбируется (пли удаляется) из активного цент ра. Таким образом, и для ферментативного, и для гетерогенного катализа говорят об активном центре и образовании комплекса субстрата с активным центром. Осмысление этих понятий помогает сопоставить неферментативный и ферментативный катализ. Тем не менее существует и принципиальное различие, поскольку большипстпо ферментов несут только один активный центр па молекулу, тогда как в гетерогенных катализаторах на одну ча- [c.198]

В зависимости от того, находится ли катализатор в той же фазе, что и реагирующие вещества, т. е. равномерно ли он распределен в реакционном объеме, или образует самостоятельную ( >азу, различают гомогенный и гетерогенный катализ. При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно связано с каталитическим действием поверхности твердого тела (катализатора). В качестве катализатора при гетерогенном катализе часто применяют переходные металлы и их оксиды. Катализаторами при гомогенном катализе обычно служат кислоты, основания, соли и прежде всего соли /-элементов (Сг, Мп, Рс, Со, N1, Си и др.). Катализаторы отлич 1ются избирательностью (селективностью) действия. Так, на оксиде алюминия при [c.238]

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 ос- лабление связи между атомами молекулы. Роль адсорбции в гетерогенном катализе подробно рассматривается в специальных курсах физической химии газовых реакций и катализа.- [c.105]

При гетерогенном катализе, так же как и при гомогенном, реакция ускоряется в результате открытия нового реакционного пути, требуюшего меньшей энергии активации. Изменение реакционного пути происходит благодаря промежуточному химическому взаимодействию реагирующих веществ с катализатором. При гетерогенном катализе промежуточные соединения возникают на поверхности катализатора, не образуют отдельных фаз и не обнаруживаются химическим анализом. Свойства этих поверхностных соединений отличаются от аналогичных объемных. Так, энергия связи в каталитических поверхностных соединениях меньше, чем в объемных молекулах, что обусловливает непрочность этих соединений. Возможны молекулярные, атомные и ионные поверхностные соединения с различными типами связи. Для цепных реакций катализ имеет"гетерогенно-гомогенный характер, т. е. на поверхности катализатора возникает радикал (гетерогенный акт), который и возбуждает цепную реакцию в объеме газа или жидкости (гомогенный акт). [c.224]

Из этого следуют два основных вывода первый заключается в признании настоятельной необходимости изучать как биокатализаторы, так и их модели, не питая надежд иа особенно продуктивное использование аппарата гетерогенного катализа, а второй касается тех специфических черт, которыми обладают гомогенные катализаторы, но не обладают катализаторы гетерогенные. Вопрос не является легким, как это может показаться на первый взгляд. Даже рассматривая сравнительно очень простые случаи катализа в растворах и сопоставляя их с катализом на поверхностях,, мы встретимся с известными трудностями перенесения представлений теории промежуточных продуктов на область, где местом реакции являются фазовые граиицы. С другой стороны, необычайное, колоссальное по своим масштабам нарастание активности сложных структур по мере их приближения к структурам типа ферментов не имеет себе аналогии в практике гетерогенного катализа. [c.202]

Кинетика каталитических органических (реакций (40 часов на V курсе), в которую входят следующие 1разделы химическая кинетика теория абсолютных скоростей реакций цепные реакции отрицательный катализ адсорбция как необходимая стадия гетерогенного катализа кинетика гетерогенных каталитических реакций на однородных и квазиоднородных поверхностях кинетика каталитической гидро- и дегидрогенизации и дейтерообмена кинетика каталитической дегидрогенизации углейодородов и спиртов (читает доц. А. А. Толстопятова). [c.228]

Ридер и Нильсен [236] исследовали влияние на перенапряжение водорода различных ядов для катализаторов, чтобы количественно определить, насколько это влияние ядов на перенапряжение совпадает с обнщм предполагаемым значением активных поверхностных участков в гетерогенном катализе [291]. Пользуясь в качестве электродного материала платинированной платиной и никелем, покрытым никелевой чернью, и применяя в качестве ядов ртуть, мышьяк, свинец и медь, они нашли, что при электролитическом получении водорода и при обыкновенном гетерогенном катализе с твердыми катализаторами увеличению активной поверхности следует приписывать одинаковое значение. [c.406]

Очевидно, только гетерогенный катализ способен обеспечить столь направленный синтез ряда продуктов (СН3ОН, С2Н5ОН, С Н2п+2, г-С Н2п+2, высшие спирты и т. д. по усмотрению исследователя) на основе СО и Нг, т. е. практически из элементов. Гетерогенный катализ позволяет из спирта получать этилен, ацетальдегид, эфир и дивинил (тоже по усмотрению исследователя). Недавно посредством катализа удалось решить проблему синтеза стереоспецифических полимеров и таким образом искусственно воспроизвести природный каучук. Гетерогенный катализ поистине оживил химических мертвецов — предельные углеводороды, превратив их в неисчерпаемый источник сырья для получения самых разнообразных продуктов. Однако все это только ступень на пути раскрытия новых возможностей гетерогенного катализа. Впереди еще много задач. [c.409]

При построении механизма гетерогенного катализа широко пользуются механизмами, включающими прямой переход атомов катализатора в продукты реакции с последующей регенерацией. При многообразии частных механизмов катализа подтверждение или опровержение механизмов с переносом атомов катализатора в общем виде на основе опытов с песколь-1 ими системами не имеет смысла. Наиболее подробно он изучался для окисления СО на активных окислах. Большая часть работ советских авторов была проведена с МпО г. Результаты исключают возможность катализа с переносом 0-катализатора для значительной части поверхности [122, 123]. Из-за интенсивного изотопного обмена 0 продуктов реакции с кислородом поверхпостп нельзя полностью исключить катализ переносом на малой доле поверхности [124]. Против переноса говорят выводы Гарнера [125] и его школы по низкотемпературному окислению СО на окислах, поскольку, по данным английских исследователей, основной промежуточный продукт С0 (или СО при низких температурах образуется без участия О решетки. Картина проще для закиси никеля, которая при низких Тир практически ие вступает в кислородный изотопный обмен ни с Ог, ни с СО, ни с СОг. Благодаря этому и высокому процентному содержанию 0 удается уловить небольшой изотопный обмен, сопровождающий каталитический процесс [126]. При 49° С он соответствует менее 0,34% поверхности. Это может быть, как думает Винтер [126], мерой содержания активных центров на поверхности закиси никеля или, по нашему мнению, также мерой обмена промежуточной активной формы с поверхностным О. Подчеркнем эффективность использования в этой работе двойной метки по С и О, позволившей уточнить свойства 0j2- . Таким образом, хотя в настоящее время еще нельзя сделать окончательного выбора между низкотемпературным катализом, идущим [c.25]

В предыдущих главах были рассмотрены, хотуТ к далеко не в полной мере, успехи катализа, достигнутые на различных ступенях его развития. Как видно, эти успехи огромны, и не будет преувеличением утверждать, что они в основном теперь определяют общие успехи химии все важнейшие достижения химической технологии связаны с промышленным, в особенности гетерогенным, катализом. Именно гетерогенный катализ позволил решить такие задачи, которые были не под силу классическим методам синтеза, и в первую очередь задачи, связанные с прямым превращением предельных нефтяных углеводородов в непредельные углеводородные мономеры, в спирты, альдегиды, кетоны и кислоты, в различные другие функциональные производные, в карбо- и гетероциклические соединения., [c.112]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология