Гомогенный катализ кислотами

Кислотно-основные свойства катализаторов. Сведения о кислотности часто необходимы при оценке свойств катализаторов. Активность и селективность катализаторов в реакциях крекинга органических соединений, изомеризации, полимеризации, дегидратации и других находятся в непосредственной связи с их кислотными свойствами. В настоящее время общепризнанным является принцип родственности механизмов гомогенного и гетерогенного кислотного катализа. Поэтому, по аналогии с гомогенным катализом, в гетерогенном катализе используются такие понятия, как кислота Бренстеда , кислота Льюиса и, соответственно, бренстедовские и льюисовские кислотные центры. Однако вопросы структуры кислотных точек на поверхности катализаторов, возможность перехода одного типа кислотных центров в другой, а также их влияние на поведение катализатора в процессе все еще остаются дискуссионными. [c.381]

Особенность гомогенного катализа заключается в том, что катализатор и исходные реагирующие вещества находятся в одной и той же фазе. Простейшим примером гомогенного катализа является окисление SOj до SO3 в присутствии оксида азота (IV) (нитрозный метод получения серной кислоты) [c.83]

Примером гомогенного катализа может служить каталитическое действие кислот и оснований, а также водородных и гидроксильных ионов на ход многих реакций. Ввиду специфического характера этого типа катализа, называемого кислотно-основным, мы не будем рассматривать его здесь. [c.229]

В свою очередь гомогенный катализ можно разделить по типу применяемого катализатора на кислотно-основной (в присутствии кислот и оснований), окислительно-восстановительный (в присутствии ионов металлов переменной валентности), координационный или металлокомплексный (промежуточные продукты — комплексные соединения) и гомогенный газофазный (например, окисление диоксида серы кислородом в присутствии следов оксидов азота). К гомогенно-каталитическим процессам относят и ферментативный катализ биохимических процессов, происходящих в живых организмах под влиянием сложных белковых катализаторов — ферментов (энзимов). [c.234]

Гомогенные катализаторы отличает большая, чем у гетерогенных, селективность или специфичность действия. (Все каталитические центры одинаковы и химически, и энергетически.) Наивысшая селективность присуща биологическим катализаторам. Среди них немало ферментов с абсолютной специфичностью. Так, например, фермент уреаза ускоряет гидролиз мочевины O(NH2)2, и только мочевины. Основной технологический недостаток гомогенных катализаторов — необходимость их вьщеления из конечной смеси продуктов и реагентов с неизбежными потерями катализатора. Поэтому ограниченный промышленный масштаб имеют лишь процессы гомогенного катализа кислотами и основаниями, стоимость которых невелика. [c.176]

Классификация каталитических реакций. Катализ делят на гомогенный и гетерогенный. Гомогенный катализ можно разделить на кислотно-основной (его вызывают кислоты и основания), окислительно-восстановительный (его вызывают соединения металлов переменной валентности), координационный (катализаторы — комплексные соединения), гомогенный газофазный (катализаторы — химически активные газы, такие, как N62, ВГз и т. д.) и ферментативный. Деление это не строго, так как одна и та же реакция, например гидролиз сложного эфира, может в зависимости от катализатора— кислоты, комплекса или фермента — попасть в ту или иную группу, [c.169]

В условиях хранения и эксплуатации углеводородное топливо С растворенным в нем кислородом находится в контакте с металлической поверхностью стенками баков для хранения, трубопроводов, насосов. Известно, что металлы, их оксиды и соли катализируют окисление углеводородов. В связи с этим необходимо определить влияние поверхности конструкционных материалов на окисление топлива в условиях хранения соотношение между процессами окисления топлива в объеме и на стенке стадии окисления, на которые воздействует металлическая стенка ингибиторы, которые следует применять для стабилизации топлива в присутствии металлической поверхности и др. Наряду с гетерогенным катализом в топливе. может протекать и гомогенный окислительный катализ, вызываемый растворенными в нем солями металлов. Роль металлов в окислении углеводородов неоднократно исследовалась. Достаточно подробные данные имеются о механизме гомогенного катализа окисления углеводородов растворенными солями жирных кислот. [c.192]

История техники свидетельствует о том, что технология отдельных производств химической промышленности изменяется со временем, причем изменяются даже такие промышленные производства, как, например, основанный на гомогенном катализе камерный способ получения серной кислоты, в котором, по существу, имеет место то же самое сырье (пирит) и тот же самый конечный продукт (серная кислота). Изменяются главным образом орудия и предметы труда, так как на некоторых участках технологической схемы могут быть изменены технологические условия (например, температура, давление и концентрация) наконец, меняются люди, занятые в производстве, их образование, организация труда и т. д. Если мы широко рассмотрим эти изменения в ряде существующих промышленных производств, то можно найти общее во многих индивидуальных изменениях, так как они обусловлены одной и той же причиной. [c.13]

Классическими гомогенными катализаторами изомеризации олефинов, известными более 100 лет, являются неорганические и органические кислоты. В 50 гг. было найдено, что изомеризация активируется не только кислотами, но и основаниями, и работы 60 гг. посвящены преимущественно основному катализу. Однако в последнее десятилетие быстро растет интерес к новому направлению гомогенного катализа — катализу комплексами металлов. Эти разные, на первый взгляд, типы активирования имеют много общего, так как кислотно-основный катализ связан с координацией молекул растворителя, катализатора и олефина в активный комплекс, а при катализе комплексами металлов образование ионов углеводородов и их превращения представляют собой один из этапов изменения олефина. Оба типа активирования характеризуются общими корреляционными кинетическими закономерностями (уравнение Бренстеда применимо во всех случаях), сходным влиянием растворителя и т. д. [c.88]

Реакция окисления иодоводородной кислоты в присутствии мо-либдата аммония является примером гомогенного катализа. [c.151]

В. С. Садиков [33]. Они подвергали гидролизу животные организмы— свинок, кроликов, кошек, мелких рыб—и установили, что лучше всею гидролиз производить не в присутствии концентрированных H. SO или НС1, а в автоклаве при помощи разбавленных кислот. При нагревании различных белков в автоклаве при ]40--150° с 0,5—4"о НС гидролиз заканчивается через 3—6 час., а при 180° в этих же условиях через 1—3 часа. В растворе образуется смесь простейших а-аминокислот и других растворимых в воде органических соединений, входящих в состав всех органов животного, а нерастворимые продукты распада—жиры, жирные кислоты, холестерины и т. д.—могут быть отделены от раствора. Этот способ гидролиза белков является большим достижением гомогенного катализа и известен под названием—автоклавный гидролиз белковых веществ. [c.542]

Гомогенный катализ. Хорошо известным примером гомогенных газовых каталитических реакций может служить окисление двуокиси серы (или, правильнее, сернистой кислоты) с помощью окислов азота в качестве катализатора, применяемое в камерном и башенном методах производства серной кислоты. В этом процессе окисление SO2 осуществляется двуокисью азота, которая, восстанавливаясь при этом до N0, затем вновь превращается в NO2, окисляясь кислородом воздуха. Некоторые детали этого процесса могут еще толковаться различно, но несомненно, что катализатор образует промежуточные соединения, из которых затем полностью регенерируется. [c.493]

Гомогенный катализ кислотами Иони 1ац я метанола в водном растворе [c.389]

Весьма распространен жидкофазный гомогенный катализ. Опубликованы многочисленные исследования по ионному катализу, наиболее важными видами которого являются кислотный и основной катализ. К процессам, катализируемым кислотами и основаниями, относятся этерификация, омыление, инверсия, мутаротация, енолизация и многие окислительно-восстановительные реакции. [c.82]

Различные каталитические реакции подразделяются на реакции гомогенного и гетерогенного катализа. В тех случаях, когда катализатор и реагирующие вещества образуют однородную систему (т. е. находятся в одной фазе), мы имеем дело с гомогенным катализом. В качестве примеров можно указать на каталитическое окисление СО до СО2 в присутствии паров воды и окисление ЗОг до 50з в присутствии оксида азота N02. К этому типу каталитических реакций относится и реакция гидролиза растворимых углеводов в водном растворе в присутствии кислоты. Как видим, в первых двух случаях катализатор и катализируемые вещества находятся в газообразном состоянии, в третьем — образуют однородный раствор. [c.160]

Программа курса Кинетика и катализ охватывает 1) теорию ки-нетики гомогенных процессов (формальная кинетика, за некоторыми специальными исключениями, предполагается достаточно из вестноп из общего курса физической химии), включая разбор механизма элементар ных актов, теории столкновений и активного комплекса, разбор моно- и тримолекулярных реакций и некаталитических реакций в растворах 2) гомогенный катализ, сопря женные реакции и окислительные процессы, теорию промежуточных соединений в гомогенном катализе, кислот но -основной катализ цепные реакции, фотохимические реакции, газовоэлектрохимические реакции (последние в очень небольшом масштабе в связи с читаемым в IX семестре для части студентов специальным курсом Газовая электрохимия ) 3) кинетику гетерогенных каталитических процессов (теория Лэнгмюра, влияние неоднородности поверхности на гетерогенный каталитический процесс, кинетика реакции в потоке, элементы макрокинетики) и 4) теорию активных центров в гетерогенном катализе (первоначальные теории активных центров, теории мультиплетов и активных ансамблей, современные электронные представления в катализе). [c.220]

При реакции льюисовского кислотного центра с водородсодержащим галогенидом могут образоваться гораздо более сильные бренстедовские кислоты, как было указано в предыдущем параграфе для случая гомогенного катализа. [c.49]

Можно также учитывать сведения из других областей химии химии растворов, химии некаталитических реакций, гомогенного катализа для поиска возможных гетерогенных аналогов, а также химии поверхности. Например, если вас интересуют реакции, катализируемые кислотами, то полезно обратить внимание на литературу по твердым веществам с сильной кислотностью. Следует также установить, будет ли такой катализатор устойчив в условиях реакции. После этого его нужно испытать в лабораторном реакторе. [c.10]

Таким образом, в отношении твердых кислот и оснований полностью реализуется принцип аналогии гетерогенного и гомогенного катализа. [c.153]

Примером гомогенного катализа могут служить процессы окисления ЗОа в 50з при помощи газообразных окислов азота или омыления сложных эфиров, а также гидролиз дисахаридов прн участии небольших количеств сильных кислот или щелочей и др. [c.97]

Гомогенный катализ в растворах наиболее часто вызывается действием водородных или гидроксильных ионов. Каталитическое действие кислот было открыто в 1811 г. К- Кирхгофом. Инверсия [c.493]

Условия реакции. Ароматические углеводороды можно окислять кислородом или воздухом в газовой фазе в присутствии катализаторов (гетерогенный или гомогенный катализ) и без них в системе газ — жидкость — тйердая фаза на катализаторе и с агентами окисления (HNOз, хромовая кислота, бихроматы, перманганаты) в гомогенной жидкой фазе в системах жидкость—жидкость и жидкость—твердая фаза. В промышленности чаще всего используют окисление в газовой фазе на твердом катализаторе (гетерогенный катализ). [c.170]

Катализаторы широко применяются в промышленности (синтез аммиака, производство серной кислоты, гидрирование жиров, крекинг нефти и пр.). Различают гомогенный катализ, при котором катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, и гетерогенный, при котором реакции происходят на поверхности катализатора. [c.406]

Реакции в жидкой фазе обычно протекают при темне )атуре 150—250 С и давлении 10—15 МПа, а в отдельных случаях — до 20,0 МПа [32]. Следует ожидать положительных результатов от применения н качестве катализаторов железа и меди в присутствии свободных кислот или только от действия кислот. Например, в работе [33] применялись соли серебра и ртути в присутствии галоидных кислот. В условиях гомогенного катализа изучалось влияние на скорость реакции HI и H2SO4 в малых концентрациях (5—10 %). При температуре 220 С и давлении 6,0—7,0 МПа удавалось за 28 ч перевести в алкоголь 45,1 % этилена. Более детальное изучение реакций гидратации олефинов в присутствии минеральных кислот, несомненно, поможет окончательно решить эту проблему в лабораторных масштабах, тем более, что теоретически минеральные кислоты в любой степени разбавлелия являются наиболее специфичными катализаторами жидкофазных реакций [34]. [c.20]

Теоретическое пояснение. Различают гомогенный и гетерогенный катализы. В гомогенном катализе реагирующие вещества и катализатор образуют единую фазу. В гетерогенном катализе химическая реакция протекает на поверхности раздела фаз. В этом случае в качестве катализаторов используют металлы, оксиды, соли, кислоты и другие вещества, нанесенные на носители. Реакции протекают на поверхности катализаторов. [c.151]

Согласно представлениям, которые сложились в гомогенном катализе, к каталитически активным радикалам бёлка относятся нуклеофильные группы (такие как имидазол гистидина, оксигруппы серина или тирозина, тиоловые группы цистеина, е-аминогруппы лизина, ионизованные карбоксилы аспарагиновой и глутаминовой кислот и др.) и электрофилы (ион имидазолия, неионизованные карбоксильные группы, ионы металлов и т. п.). В первичной структуре молекулы фермента группы активного центра обычно удалены друг от друга (см. рис. 1). Однако в третичной структуре аминокислотные остатки, принимающие участие в катализе, некоторым образом фиксированы [c.17]

В некоторых случаях, особенно прн гомогенном катализе, такое ускорение обусловлено образованием новых неустойчивых промежуточных соединений. Например, при производстве серной кислоты камерным способом катализатором реакции 50а + + 2 2 50з является окись азота. При этом реакция окисления идет в две стадии [c.406]

Гомогенный катализ. В химической технологии гомогенный катализ используется довольно широко, особенно для реакций в жидкой фазе (вспомним нитрозный способ получения серной кислоты). В огромном большинстве случаев катализаторами служат кислоты и основания. [c.156]

Катализатор может находиться в одной фазе с субстратами иапример, все они могут находиться в растворе. В этом случае говорят о гомогенном катализе. Рассмотренный гидролиз этилового эфира аминоуксусной кислоты в присутствии солей меди— пример гомогенного катализа. Катализатор может образовать отдельную фазу (как правило, твердую). Тогда комплексы с субстратом образуются на поверхности раздела фаз, такой катализ называется гетерогенным. Примером гетерогенного катализа является любая реакция гидрирования органических соединений в присутствии переходного металла (например, палладия), который образует отдельную фазу. Гетерогенный катализ широко используется в промышленности. Его достоинство — отсутствие необходимости отделять продукты от катализатора после окончания процесса. [c.395]

Гомогенный катализ в растворах наиболее разнообразен. Известны многочисленные реакции, катализируемые кислотами и основаниями, — так называемый кислотно-основной катализ (например, образование простых и сложных эфиров в присутствии минеральных кислот получение фенолформальдегидных смол и т. д.). [c.83]

Примеры каталитического действия в растворах многочисленны, и многие из них находят практическое применение в аналитической химии, например окисление щавелевой кислоты перманганатом гсалия катализатором являются ионы Мп в присутствии Н 2804. Механизм гомогенного катализа может включать в себя как молекулярные, так и ионные промежуточные соединения. Снижение энергии активации вызывается умень-шеп11см энергии связи соседних атомов при взаимодействии с катализатором, что облегчает разрыв связей соседних атомов и их перегруппировку. [c.288]

Наряду с образованием в гомогенном катализе промежуточных соединений определенную роль также могут играть весьма кратковременные сочетания ионов и молекул, которые обусловлены ионо-дипольным взаимодействием или образованием водородных связей. При таких взаимодействиях должна происходить поляризация молекул реагента и, как следствие этого, изменение их реакционной способности. Так, например, с современной точки зрения кислотой считается вещество, способное отщеплять протон, а основанием — вещество, присоединяющее протон. При кислотно-основном катализе кислота отдает свой протон молекуле субстрата. Это сопровождается внутримолекулярным превращением субстрата, связанным с изменением характера и расположения связей, а затем отщеплением протона от другого участка молекулы и присоединением его [c.97]

Так как кислотно-основной катализ может происходить в растворителях, не принимающих участия в реакции (т. е. не вы-аывающих диссоциацию и т. п.), то представляет интерес выяснить, происходит ли катализ при полном отсутствии растворителя, то есть в газовой фазе. Практические трудности, связанные с неустойчивостью или с низкой летучестью реагирующих веществ, часто препятствуют исследованию вопроса, но в некоторых случаях было обнаружено 17—20], что катализ кислотами действительно может происходить при отсутствии растворителя, хотя часто местом реакции оказываются главным образом стенки реакционного сосуда. Гомогенный катализ кислотой наблюдался в газовой фазе для одной только реакции, а именно, для димеризации циклопентадиена. Преобладание гетерогенных реакций можно объяснить на основании механизма реакции, о чем будет сказано ниже. Согласно этому механизму, происходит значительное отдаление заряда, чему способствует наличие любого вещества, способного поляризоваться, например того, из которого изготовлены стенки сосуда (ср. [21]). В этой связи интересно отметить, что иногда кислотно-основной катализ может происходить по гетерогенному механизму на поверхности твердого катализатора. Так, например, ионообменные смолы оказались активными кислотными катализаторами в реакции этерификации [22 а, 22 6]. Возможно также, что некоторые кислородные катализаторы, применяемые в различных органических реакциях, используемых в промышленности, действуют как кислоты или основания [22 в] о кислотно-основном катализе этого типа имеется еще мало сведений. [c.15]

Все многообразие каталитических процессов целесообразно свести к двум общим случаям катализа гол огвнного и гетерогенного. Первый характеризуется принадлежностью реагирующих веществ и катализатора к одной и той же фазе, второй — к разным. Например, если вся система газообразна или представляет собой раствор, имеем случай гомогенного катализа. Сюда относится, в частности, получение серной кислоты по нитрозному методу. Напротив, контактный метод является случаем гетерогенного катализа, так как твердый катализатор ускоряет здесь реакцию между газообразными веществами. [c.345]

Кислотно-основной катализ — наиболее распространенный и практически важный вид гомогенного катализа. При кислотном катализе в первой стадии происходит протолитическая реакция и протонизация исходного вещества 8 за счет передачи протона от катализатора (кислоты) АН в случае мономолекулярной реакции протонизиро-ванная форма вещества во второй стадии реакции распадается с образованием продуктов Р и Р и отщеплением протона, причем катализатор (кислота) регенерируется [c.422]

Разберем конкретный пример гомогенного катализа, ксясняющий общую схему (I), (2). Вспомним, что при контактном способе получения серной кислоты окпсле-ине ЗОг в 50з может протекать только каталитически в присутствии катализаторов УгОз, Р1 или РегОз, т. е, со всех этих случаях будет происходить гетерогенный катализ. Но окисление ЗОг в 50з можно проводить и а помощью других катализаторов, например N0. В этом, случае происходит уже гомогенный катализ [c.132]

Существует два промышленных способа получения серной кислоты — контактный и башенный, или нитро-аилсерный. Сильно концентрированную серную кислоту и олеум получают в основном контактным способом. Менее концентрированную кислоту (78%-ный раствор), используемую при производстве удобрений, получают камерным способом, основанном на гомогенном катализе при окислении SO2 в SO3 в присутствии окислов азота. [c.296]

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]

В 3, гл. V мы очень подробно останавливались иа особенностях катализа при окислении SO2 в SO3, напомним, что здесь используют как гетерогенный катализ (при контактном способе получения серной кислоты), так н гомогенный катализ (при нитрозилсер-ном способе). [c.296]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология