Классификация реакций и катализаторов

Сравнение реакционной способности ступенчатых поверхностей кристалла с реакционной способностью нанесенных Р1-катализаторов показывает, что структура полидисперсных частиц Р1 в катализаторе может быть с успехом воспроизведена ступенчатыми поверхностями. Установлено, что атомарные ступени играют определяющую роль при превращениях углеводородов, а также при диссоциации Н2 и других двухатомных молекул с большой энергией связи [237]. Показано, что реакция дегидрирования циклогексана до циклогексена не зависит от структуры поверхности монокристалла Р1 (структурно-нечувствительная реакция). В то же время реакции дегидрирования циклогексена и гидрогенолиза циклогексана структурно-чувствительны. В свете полученных результатов предложена [238] расширенная классификация реакций, зависящих от структуры поверхности металла. А именно, предложено отнести к особому классу реакции, скорость которых зависит от размера активных частиц катализатора или от плотности атомарных ступенек и выступов на них, и реакции, скорость которых зависит от вторичных изменений структуры поверхности катализатора (например, из-за образования в ходе реакции углеродистых отложений, а также других эффектов самоотравления). На основе проведенного анализа предложена модель каталитически активной поверхности Р1, учитывающая атомную структуру поверх- [c.165]

Учитывая накопленный экспериментальный материал, а также достигнутый на сегодня уровень теоретических обобщений, можно утверждать, что первый (качественный) аспект проблемы не вызывает принципиальных затруднений. В настоящее время в теории катализа установлен ряд общих механизмов этого явления, что открывает путь к научной классификации реакций и катализаторов по механизмам их действия. Это, в свою очередь, позволяет априори предсказывать, какая группа веществ может оказаться катализаторами для данной реакции. [c.57]

Для выбора катализатора необходимо ответить на три основных вопроса какие свойства материала катализатора влияют на протекание реакции, как именно влияют и каково взаимное влияние компонентов катализатора на протекание реакции. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо провести стехиометрический и термодинамический анализы, иметь классификацию реакций, классификацию химических связей между компонентами вещества, модели механизмов процессов, протекающих на поверхности катализатора. Необходимая информацию является неоднородной, или гибридной, по типам подзадач, по методам, используемым для их решения. Некоторые подзадачи формализуемы, существуют алгоритмы их решения, которые должны быть включены в ЭС. [c.251]

Ниже приводится краткая классификация реакций, для которых применяются катализаторы. Выбранные типичные примеры характеризуют важные для промышленности суммарные реакции или возможные промежуточные стадии. [c.19]

Для исследования ХТП наибольшее значение имеет классификация реакций по фазовому состоянию системы, по условиям протекания во времени, по типу контакта реагентов и по наличию катализатора. Именно от типа химических реакций, подпадающих под эти виды классификации, зависит выбор конструкции аппаратов и параметров ХТП. [c.94]

Распространенная классификация реакций катализа исходит из фазового состояния катализатора и реагирующих веществ. Различают три основных типа катализа гомогенный, гетерогенный и ферментативный. [c.179]

Кинетическое направление классификации реакций связано со скоростями их течения и использованием катализаторов, а также с изучением механизмов реакций. С этой точки зрения реакции подразделяют на ионные и радикальные, а также на м о н о м о л е к у л я р -" ные, б им олекулярные и т. п. [c.63]

Важное значение в развитии представления о природе каталитического действия сыграла предложенная Рогинским классификация реакций и катализаторов с выделением двух больших групп окислительно-восстановительных и кислотно-основных реакций [9]. [c.5]

Разным индексам должны соответствовать разные катализаторы, так как разные атомы в индексной группе имеют разное сродство к атомам катализатора. Поэтому катализ должен быть избирательным. Это подтверждается всем материалом органического катализа. Мультиплетная теория позволяет установить классификацию реакций, путем систематического замещения атомов в индексе, например, дублет-ной реакции, входящих в этот индекс атомов. Подробнее этот вопрос рассматривается в гл. 8. [c.21]

Когда Берцелиус [1] при классификации реакций впервые предложил рассматривать некоторые реакции как каталитические , он акцентировал внимание главным образом на природе и количестве продуктов, а не на скорости их образования. Казалось, что большинство реакций протекает в присутствии катализаторов, которые часто могут легко отделяться от продуктов и использоваться вновь. Берцелиус полагал, что существует особая каталитическая сила , которая вызывает эту увеличенную интенсивность реакции. [c.15]

Однако в теории промежуточных соединений, которая в спорах с другими теориями являлась иногда весьма агрессивной, несомненно заключено также здоровое ядро. Теория промежуточных соединений подчеркивает, что катализ происходит в результате химического взаимодействия. Она способна также предсказывать, по крайней мере в принципе, какие вещества могут стать катализаторами для данной реакции катализатор должен обладать химическим сродством к катализируемым молекулам и образовывать с ними нестойкие химические соединения. На этой основе французским исследователем П. Сабатье [6] была впервые разработана классификация реакций и соответствующих им катализаторов, сохранившая свое практическое значение и по настоящее время. Так, например, если получено какое-нибудь новое неизвестное вещество, в котором на основании химического анализа предполагается наличие двойной связи, то гидрирование в присутствии палладия может это подтвердить. Согласно теории промежуточных соединений, палладий является катализатором гидрогенизации вследствие того, что он образует нестойкое соединение с водородом. [c.8]

По-видимому, селективность зависит и от таких факторов, как энергетическая неоднородность поверхности [18], ее геометрия [27] и т. д. Теория пока не в состоянии учесть такого рода факторы количественно (а часто и качественно) и разделить их влияние на каталитические свойства. Эти вопросы в настоящее время разрабатываются, и существенную помощь здесь может оказать систематизация и классификация каталитических систем реакция — катализатор [28], Проект такой систематизации для процессов гетерогенно-каталитического окисления (в основном, органических соединений) был предложен в [29]. Группировка реакций в этой работе основывалась на сходстве химического состава катализаторов, эффективно ускоряющих определенный тип превращений. Такое сопоставление ясно обнаруживает специфичность каталитического действия. [c.188]

Легко видеть, что это правило является весьма важным, так как оно наряду с другими положениями может служить критерием подбора катализаторов. Не очень ясной только пока представляется классификация реакций принцип классификации вполне отчетлив, но осуществление распределения реакций по этому принципу встретит трудности, так как в большинстве случаев, вероятно, придется определять, является ли лимитирующей стадией реакции адсорбция или десорбция и каких именно веществ — реагентов или продуктов взаимодействия. Однако такого рода трудности представляют собою лишь очередные задачи, которые будут решаться с развитием очень молодой еще электронной теории катализа. [c.248]

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ И КАТАЛИЗАТОРОВ [c.9]

Определение катализа и классификация каталитических реакций. Катализатором называется вещество, которое своим присутствием ускоряет реакцию, оставаясь после нее в том же химическом состоянии и в том же количестве, как и до реакции. Эго не исключает участия катализатора в промежуточных стадиях реакции. [c.452]

Определены функции катализаторов в каждом виде указанных реакций и на основе этих функций предложена классификация гидрогенизационных катализаторов и рекомендованы способы проверки их эффективности. [c.205]

Сведения об истинных механизмах реакций являлись бы наиболее надежной базой для их классификации. Однако для относительно простых модельных органических реакций, несмотря на интенсивные исследования, пока нет полной картины, описывающей все особенности механизма. Тем более неясны механизмы сложных реакций, применяемых на практике. Помимо экспериментальных трудностей, связанных с необходимостью наблюдения лабильных промежуточных частиц, определения их строения и роли в реакции, сложность задачи усугубляется возможностью протекания одной и той же реакции по разным механизмам в зависимости от структуры реагентов, природы растворителя, катализатора и других условий. Это заставляет проявлять большую осторожность в перенесении выводов о механизме, сделанных на основании изучения одной реакционной системы, на другие системы и тем более на другие реакции. В настоящее время классификация реакций по их реальным механизмам невозможна ввиду отсутствия достаточных данных. Поэтому существующая классификация строится на брут-то-схемах реакций и общих представлениях об образовании связей [4-7]. [c.40]

Классификация реакций и подбор катализатора для заданного химического процесса, [c.9]

Для предсказания каталитической активности углерода в первую очередь необходима информация о том, в каких типах реакций он может участвовать как катализатор. С этой целью следует привести классификацию углеродных катализаторов в зависимости от их электропроводности. В таблице приведена система [1], которая может быть полезна для приближенного предсказания каталитической активности углерода в широких пределах [2]. [c.298]

Поскольку разнообразие механизма действия твердых катализаторов ограничивает справедливость обобщений отдельными группами катализаторов и реакций, очень большое значение приобретает рациональная классификация реакций гетерогенного катализа. В основу классификации должен быть положен характер промежуточного химического, взаимодействия реагирующих веществ с катализатором. Затруднения в детальной классификации связаны с недостаточным знанием механизма большинства реакций гетерогенного катализа. Достаточно обоснованным и распространенным подходом является разделение каталитических реакций на две группы [c.441]

По фазовому признаку катализ делят на гетерогенный и гомогенный. Отдельно рассматривают ферментативный катализ. Во многих реакциях катализаторами являются продукты реакции (автокатализ). Эта классификация отражает различия в механизмах элементарных актов этих процессов. [c.363]

Каким образом катализатор может влиять на химическую реакцию Если принять, что катализатор в заметной степени при реакции не расходуется, то термодинамически можно показать, что его роль в реакции не заключается в изменении точки равновесия, а сводится к ускорению достижения равновесия. Однако в большинстве химических систем имеются метастабильные состояния, обладающие свободной энергией, промежуточной между свободной энергией реагирующих веществ и состоянием равновесия. Мы можем приписать специфичность катализатора его свойству увеличивать скорость достижения одного из таких промежуточных состояний, а не общему ускорению в направлении достижения состояния с наименьшей энергией. Так как катализатор влияет на скорость реакции и не влияет на состояние равновесия, невозможно дать общее кинетическое описание поведения катализаторов. Болес полно проанализировать поведение катализатора можно, только зная конкретный механизм, по которому протекает данная реакция. Однако целесообразно провести классификацию катализаторов по строению и связанному с ним действию катализаторов на тип реакций, протекающих по данному механизму. Для твердых тел обычно принимают следующую классификацию [c.531]

Классификация гетерогенных каталитических реакций в газовой фазе. Скорость реакций и избирательность в порах катализатора. [c.416]

Использование классификации и номенклатуры катализаторов может оказаться полезным при обобщении большого объема информации о разнообразных катализаторах и каталитических процессах. При этом можно систематизировать самый разнородный материал о катализаторах, представив его в виде, легко обозримом и удобном для сопоставления. На основе обработанного таким образом материала легче сделать выводы о направлениях усовершенствования катализаторов данной реакции. Так, из рассмотренного в настоящей работе материала следует, что основными направлениями совершенствования катализаторов конверсии природного газа является увеличение их термостойкости. Катализаторы конверсии гомологов метана (газообразных и жидких) нуждаются в первую очередь в повышении их устойчивости к зауглероживанию и разрушению под действием отложившегося углерода. У катализаторов конверсии тяжелых углеводородов нужно прежде всего уменьшить чувствительность к отравлению их серой, в большом количестве содержащейся в таком сырье. [c.55]

Качественный аспект проблемы подбора катализаторов. Теоретические предпосылки качественного этапа прогнозирования каталитической активности в значительной мере опираются на классификацию механизмов гетерогенного катализа. Самая общая классификация предполагает разделение механизмов гетерогеннокаталитических реакций на локальные и коллективные. Локальный механизм проявляется, когда взаимодействие субстрата с катализатором в ходе каталитического акта обусловлено индивидуальными свойствами атома поверхности твердого тела, играющего роль активного центра, при этом на гетерогенный катализ полностью переносятся представления гомогенного катализа. Если протекание реакции определяется свойствами катализатора как твердого тела, то говорят, что проявляется коллективный механизм [2]. [c.58]

Первым качественным принципом, очевидно, является рациональная классификация катализаторов, которая дает возможность связывать определенные типы катализаторов с соответствующими типами реакций и тем самым ограничивать круг веществ, обследуемых на каталитическую активность для каждой конкретной реакции. В основу такой классификации можно положить изложенные в главе I соображения Рогинского. [c.152]

Многочисленные методы исследования кинетики гетерогеннокаталитических реакций могут быть разделены на несколько групп, некоторые из них взаимно перекрываются. Прежде всего, различают динамические и статические методы, в зависимости от того, является ли реактор проточным или нет. В свою очередь, динамические методы могут быть проточными и проточно-циркуляционными. Другим важным принципом классификации кинетических методов исследования является математическая характеристика величин, получаемых в результате эксперимента. Если при проведении опыта непосредственно определяется скорость реакции, метод называют дифференциальным, если же определяется количество вещества, прореагировавшего за какой-то период времени или на каком-то участке реактора, то метод называют интегральным (поскольку полученные величины являются интегралом от скорости реакции по времени или длине слоя катализатора). Наконец, в зависимости от постоянства температуры опыта или вдоль слоя катализатора различают изотермические и неизотермические эксперименты. [c.401]

Иногда такая классификация не является достаточно четкой, например, для широкого класса биологических реакций при участии ферментов. Ферменты действуют как катализаторы при получении белков и сами представляют собой вещества белковой природы коллоидального размера (10—100 ммк). Следовательно, растворы, содержащие ферменты, занимают промежуточное положение между гомогенными и гетерогенными системами. Хотя такие системы называют иногда микрогетерогенными, мы не выделяем их в отдельный класс, поскольку при рассмотрении их кинетики они трактуются, в зависимости от обстоятельств, либо как гомогенные, либо как гетерогенные. [c.22]

Классификация каталитических реакции и катализаторов. По характеру химического взаимодействия катализатора с реагирующими веществами и промежуточных продуктов различают кислотно-основные и окислительно-восстановительные каталитические [c.134]

Классификация каталитических процессов и реакций производится по ряду признаков. По фазовому состоянию реагентов и катализатора каталитические процессы разделяют на две основные группы — гомогенные и гетерогенные. При гомогенном катализе катализаторы и реагенты находятся в одной фазе — газе или растворе, а при гетерогенном — в разных фазах. В особую-группу следует выделить микрогетерогенный, в частности ферментативный катализ, происходящий в жидкой фазе с участием коллоидных частиц в качестве катализаторов. [c.106]

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]

Несомненный интерес представляет цикл работ Со-морджая и сотр. [174—177] по исследованию кинетики различных реакций (в том числе дегидроциклизации) на монокристаллах металлов (Р1, 1г, N1, Ag) с одновременным определением структуры и состава поверхности методом дифракции медленных электронов и Оже-спект-роскопии. Показано, что атомные ступеньки на поверхности монокристалла Р1 являются активными центрами процессов разрыва связей С—Н и Н—Н. Зависимость скоростей реакций дегидрирования и гидрогенолиза циклогексана и циклогексена от структуры поверхности Р1 свидетельствует о существовании изломов и выступов на атомных ступеньках. Такие дефекты структуры являются особенно активными центрами процесса расщепления С—С-связей. Установлено, что активная поверхность Р1 в процессе реакции покрывается слоем углеродистых отложений свойства этого слоя существенно влияют на скорость и распределение продуктов каталитических реакций. Показано, что дегидрирование циклогексана до циклогексена не зависит от структуры поверхности (структурно-нечувствительная реакция). В то же время дегидрирование циклогексена и гидрогенолиз циклогексана являются структурно-чувствительными реакциями. Полученные результаты позволили расширить классификацию реакций, зависящих от первичной структуры поверхности катализатора и от вторичных изменений поверхности, возникающих в процессе реакции. При проведении реакций на монокристаллах 1г показано, что ступенчатая поверхность 1г в 3—5 раз более активна в [c.252]

В первую очередь следует отметить, что в настоящее время в теории катализа установлен ряд общих механизмов этого явления, что позволяет произвести наз чную классификацию реакций и катализаторов по механизмам их действия и, исходя из этого, априори предсказывать, какая группа веществ может оказаться катализаторами для данной реакции. Существенную помощь при этом оказывает общепризнанная закономерность далеко идущей аналогии между гетерогенным и гомогенным катализом. [c.5]

Различия в скоростях обмена водорода в связях с атомами, имеющими неодинаковое строение электронной оболочки, обычно достаточно заметные, когда реагентом является амфотерный растворитель, чаще всего совершенно стираются, если ис-пользуют растворители и катализаторы, являющиеся сильными основаниями или сильными кислотами, как, например, раствор KNDa в жидком NDa, АШгд в жидком DBr или BFg в жидком DF (см. раздел II). Согласно А. И. Бродскому [38, 39, 41], для классификации реакций водородного обмена имеет значение не сама по себе скорость обменной реакции, а зависимость [c.359]

При классификации реакций производных карбоновых кислот учитывают два возможных направления разрыва связей Ас или Alk), молекулярность лимитирующей стадии (1 или 2), а также первичность взаимодействия исходного вещества с кислотой-катализатором (Л) или с основанием-нуклеофилом В). Из восьми возможных типов реакций, приведенных в табл. 6, наиболее распространенными являются бимолекулярные реакции, протекающие с разрывом ацил-кислородной связи (Лас2 и ВаД). В этом [c.67]

Так как различным индексам соответствуют разные катализаторы, катализ всегда является избирательным. (Мультиплетпая теория в соответствии с этим позволяет установить классификацию реакций путем систематического замещения атомов в индексе.) 5. Повышенная каталитическая активность появляется в случае притяжения одних атомов индексной группы к одной, а других — к другой фазе катализатора. (Этим мультиплетпая теория объясняет действие смешанных катализаторов, в которых наиболее активными участками являются границы раздела фаз.) 6. Существует возможность адсорбции с такой деформацией связи, которая приведет к ее диссоциации. В таких случаях или могут происходить реакции с одноточечной промежуточной хемосорбцией или наступит отравление — блокировка поверхности прочно хемосорбиро-ванными радикалами. 7. Такие радикалы могут мигрировать из одной потенциальной ямы в другую (при наличии низких активационных барьеров) и вызывать цепные реакции с цепями, закрепленными на поверхности. 8. Мигрировать по поверхности может также весь мультиплетный комплекс вместе с атомами катализатора. Это приво дит к изменению структуры поверхности катализатора. 9. Активный мультиплетный комплекс состоит из ряда слоев первый слой — [c.109]

Классификация катализа и каталитических реакций. По агрегатному состоянию реагирующих веществ и катализс1Тора разли — чают гомогенный катализ, когда реагенты и катализатор находятся в одной фазе, и гетерогенный катализ, когда каталитичс ская система включает несколько фаз. В нефтепереработке гетерогенный катализ, особенно с твердым катализатором, распространен значительно больше, чем гомогенный. [c.80]

Очевидно, не все приведенные классификации взаимоисключают Друг друга, скорее они являются взаимодополняющими. Так, например, реакция может быть необратимой, второго порядка, протекать в адиабатических условиях в проточном реакторе непрерывного действия, с неподвижным слоем твердого катализатора. [c.20]

Можно считать более или менее известным, какой химический класс катализаторов требуется в каждом конкретном случае. Однако различные катализаторы одного и того же класса обладают в высшей степени индивидуальными свойствами и могут значительно отличаться друг от друга по активности, избирательной способности, стойкости и стоимости. (Следует обратить внимание на рисунки и таблицы в этой главе). Даже небольшое различие в этих свойствах может иметь следствием огромные различия в денежном выражении при переходе к промышленным масштабам. Чтобы достичь полных результатов, требуется знать истинную природу промежуточного химического взаимодействия реагентов с катализатором и свойства промежуточных соединений. Здесь следует применять как индуктивный, так и дедуктивный методы. Начало положено классификацией многих тысяч наблюдений,имею-ш,ихся в литературе 1) типов химических реакций и их катализаторов, 2) катализаторов и реакций, на которые они воздей, ствуют . Ниже будет дано краткое изложение этих классификаций. [c.312]

Авторы сохранили общий строй книги, но для облегчения пользования материалом отказались от разделения процессов на реакции, проходящие в присутствии и в отсутствие щелочи, воспользовавщись классификацией по типам реакций. Введены отдельные разделы по хиральным и полимерносвязанным катализаторам, которые отсутствовали в первом издании, а также новые разделы относительно нуклеофильного ароматического замещения и реакций металлоорганических соединений в условиях межфазного катализа. Основную часть книги занимает гл. 3, посвященная практическому использованию межфазного катализа, где достаточно подробно освещены вопросы техники проведения межфазных реакций, а затем последовательно обсуждено применение межфазного катализа в реакциях замещения (синтез галогенидов, включая фториды, синтезы нитрилов, сложных эфиров, тиолов и сульфидов, простых эфиров, Ы- и С-алкилирование, в том числе амбидентных ионов), изомеризации и дейтерообмена, присоединения к кратным С—С-связям, включая неактивированные, присоединения к С = 0-связям, р-элиминирования, гидролиза, генерирования и превращения фосфониевых и сульфониевых илидов, в нуклеофильном ароматическом замещении, в различных реакциях (ион-радикальных, радикальных, электрохимических и др.), в металлоорганической химии, при а-элиминировании (генерировании и присоединении дигалокарбенов и тригалометилид-ных анионов), окислении и восстановлении. В каждом разделе приведены конкретные методики проведения реакций в различных условиях межфазного катализа и таблицы примеров синтеза разнообразных классов соединений. В монографии использовано более 2000 литературных источников. [c.6]

По Г. К. Борескову реакции гидрирования ненасыщенных соединений (олефинов, бензола, фенола, анилина) и гидрогенолиз связей углерод—гетероатом (обычно С—8) относят к группе гомо-литических каталитических реакций, в то время как реакции изомеризации и расщепления — к группе гетеролитических. Это не строгая классификация и есть группа процессов, в том числе и промышленно важных, в которых наблюдаются и гомолитический, и гетеролитический катализ К ним, в частности, относятся процессы каталитического риформинга и гидрокрекинга, осуществляемые на нолифункциональных катализаторах. [c.114]

Процесс ведут в полочном реакторе с несколькими неподвижными слоями катализатора или в трехфазном реакторе, обычно в жидкой фазе, причем значительные количества анилина возвращают в реактор для теплоотвода. Хотя эта реакция в нашей классификации не отнесена к селективному гидрированию, ее следует проводить так, чтобы при гидрировании нитрогруииы не затрагивалось бензольное кольцо. Гидрирование кольца идет довольно легко и сопровождается выделением большого количества тепла. Для предотвращения этой реакции следует избегать повышенных температур, особенно в присутствии активного никелевого катализатора. Температуру нужно поддерживать на сравнительно низком, предварительно выбранном уровне, а перемешиванием необходимо обеспечить равномерное распределение катализатора и водорода в реакторе, чтобы устранить местные перегревы. Можно использовать реакторы, показанные на рис. 2 и 4. [c.119]

Классификация химических реакций. Различают гомогенные (однофааные) и гетерогенные (многофазные) реакции. Примером гомогенных реакций являются пиролиз газообразных углеводородов, алкилирование. Реакции, проводимые на твердых катализаторах, являются гетерогенными. [c.371]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология