Общие положения и закономерности катализа

Каталитические процессы широко распространены в природе и эффективно используются в различных отраслях промышленности, иауки и техники. Так, в химической промышленности посредством гетерогенных каталитических процессов получают десятки миллионов тонн аммиака из азота воздуха и водорода, азотной кислоты путем окисления аммиака, триоксида серы окислением 50г воздухом и др. В нефтехимической промышленности более половины добываемой нефти посредством каталитических процессов крекинга, рифор-минга и т. п. перерабатывается в более ценные продукты — высококачественное моторное топливо, различного вида мономеры для получения полимерных волокон и пластмасс. К многотоннажным каталитическим процессам относятся процессы получения водорода путем конверсии диоксида углерода и метана, синтез спиртов, формальдегида и многие другие. Можно утверждать, что для любой реакции может быть создан катализатор. Теория катализа должна раскрывать закономерности элементарного каталитического акта, зависимость каталитической активности от строения и свойств катализатора и реагирующих молекул и тем самым создать необходимые предпосылки для предсказания строения и свойств катализатора для конкретной реакции, указать пути его получения. К описанию скорости каталитического процесса можно подходить, используя основные положения формальной кинетики и метод переходного состояния. При этом целесообразно сперва выделить общие закономерности катализа, присущие всем видам каталитических процессов, а затем рассмотреть некоторые специфические особенности отдельных групп каталитических процессов. [c.617]

Общие положения и закономерности катализа [c.291]

Таким образом, анализ теоретических представлений в области механизма гетерогенного катализа и рассмотрение их кинетических аспектов показывают, что за исключением некоторых общих положений, эти представления никак не являются универсальными. Они, за некоторыми исключениями, не строились на кинетическом фундаменте и охватывают отдельные черты общих закономерностей, справедливые для определенных частных случаев. [c.15]

Положение о тенденции к многоточечной хемосорбции имеет важное значение для теории катализа. В условиях каталитических превращений, когда происходит образование той или иной поверхностной формы как промежуточного комплекса, наличие этой тенденции становится причиной, обусловливающей тот или иной механизм реакции, а вместе с ним и применимость той или иной теории. Ясно, что эта тенденция в свою очередь определяется какими-то еще более существенными причинами, физическая сущность которых связана с электронной структурой катализатора и химическим строением, в том числе и стереохимией реагентов. Наряду с этим указанная тенденция, по-видимому, вытекает из более общей закономерности, присущей природе и заключающейся в минимальном расходовании энергии при переходе через потенциальные барьеры, точнее в выборе путей перехода с минимальными энергетическими барьерами (подробнее см. о сущности катализа, стр. 380). [c.305]

Хотя исследование гомогенного катализа уже привело к установлению многих интересных закономерностей, общая схема механизма гомогенного катализа все еще неизвестна. Это особенно относится к случаям, когда процесс является цепной реакцией, развивающейся в несколько стадий, и когда ингибирующий эффект также имеет место. Такое положение обусловлено математическими трудностями, встречающимися при обработке кинетических уравнений этих сложных реакций, попытки интегрирования которых, сделанные несколькими авторами [1—5], не имели полного успеха, и их результаты оказались приложимыми только к немногим реальным процессам [6]. [c.389]

В монографии основные закономерности процесса каталитического окисления двуокиси серы освещены в непосредственной связи с решаемыми на их основе практическими задачами (выбор состава и формы катализатора, подбор оптимального режима процесса, разработка конструкций контактных аппаратов и др.). Теоретические положения изложены в настолько общей форме, что могут быть распространены и на другие процессы технического катализа. [c.2]

Наиболее общим случаем отклонения от лэнгмюровских постулатов является энергетическая неоднородность поверхности катализатора. Такая неоднородность неизбежно связана с неоднородностью и,ентров катализа по их активности. В основу трактовки кинетики гетерогенно-каталитических реакций на неоднородных поверхностях положен сформулированный Рогинским принцип, что на каждом элементарном участке поверхности сохраняется кинетическая закономерность реакции либо в обобщенном виде в форме уравнения Лэнгмюра, либо для элементарных стадий сложных реакций в виде закона действующих поверхностей. Поскольку, однако, каждому такому участку соответствует свое значение активности, выражаемое в виде величины энергии активации реакции, то скорость реакции на неоднородной поверхности размером 5 выражается интегралом [c.53]

Первой стадией почти всегда является присоединение карбонильного компонента к компоненту с НН-группой с образованием а-алкильного соединения. Эти равновесные реакции подчиняются общим закономерностям кислотно-основного катализа. Положение равновесия, помимо температуры и растворителя, в первую очередь зависит от строения компонентов, при этом плотность электронов на атоме азота имеет решающее значение. Теорию конденсации меламина и формальдегида рассматривают также Бжезинский и Вирпша [c.358]

Более типичным для биологич. Ф. является случай, когда в активных центрах ферментов, участвующих в переносе фосфорильной группы, присутствуют ионы металлов. Показано, что в зависимости от природы металла могут быть образованы различные комплексы АТФ с ионами металлов. Так, ионы Mg, Са и Ха предпочтительно образуют хелатные соединения с фос-фатнь1ми группами в р- и у-положениях АТФ, Си " взаимодействуют с а- и р-фосфатными группами, а Ми , по-видимому, может взаимодействовать со всеми тремя группами. Наиболее эффективными катализаторами ферментативных реакций, как правило, являются ионы Си, Хп, Мн и Са для этих элементов, ио-видимому, общим можно считать наличие вакантных атомных орбит, на к-рые могут внедряться неподе-ленные пары электронов атома кислорода фосфорильной группы. Отмечена следующая закономерность в изменении стабильности металл-хелатных комплексов с АТФ Мд>Са>8г>Ва. Снижение свободной энергии активации на стадии, определяющей скорость реакции, в чем, по существу, и состоит смысл катализа, реализуется двумя путями а) размазыванием [c.254]

С точ ки зрения кинетических закономерностей реакция разложения иона диазоацетата занимает промежуточное положение между реакциями разложения этилдиазоацетата и дифенилдиазометана. В условиях очень низких значений кислотности, согласно формуле (90), должен наблюдаться специфический катализ ионами водорода (т. е. = 2[Н+]//С). В достаточно кислых растворах формула (90) описывает общий катализ кислотами (т. е. /г=Ао+ н[Н+]+ А[А]). При значениях кислотностн, соответствующих подходящим величинам констант скоростей, в формуле (90) работают оба члена, что приводит к более сложному характеру кинетики, которая была описана выще. [c.203]

Могло бы 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 Уильям Дженкс — ни в одном конкретном случае сколь-либо детального или количественного представления о движущих силах катализа [2]. Однако с тех пор благодаря усилиям ряда научных школ произошли существенные сдвиги. Важный вклад в решение поставленной проблемы внесли прежде всего кинетикотермодинамические исследования. Значимость кинетикотермодинамических исследований стала особенно ощутимой, когда рентгеновский анализ кристаллических ферментов от-крьш возможность трактовать их результаты на молекулярном уровне. В итоге уже сейчас в теории биологического катализа начала складываться уверенность в том, что ферментативные реакции при всей их сложности протекают в полном соответствии с общими закономерностями химических превращений [1]. [c.208]