Методы квантовой химии в гетерогенном катализе

Далее, поскольку глубокий механизм каталитических реакций — как гетерогенных, так и гомогенных — является электронным, то к их описанию можно приложить весь сегодняшний арсенал квантовой химии. Сюда относятся расчеты электронной структуры молекул, их реакционной способности, потенциальных поверхностей реакции и т. д. Специфика гетерогенного катализа, однако, состоит в том, что при контактных процессах в электронном механизме реакции непосредственное участие принимают твердые тела. Корректный учет взаимодействия субстрата с поверхностью катализатора значительно усложняет задачу, требует привлечения аппарата теории энергетической зонной структуры, теории поверхностных состояний и т. н. Несмотря на указанную трудность, число работ по квантовой химии гетерогенного катализа постоянно растет. И хотя в настоящее время такие работы чаще всего посвящены исследованию сравнительно небольших сорбционных комплексов или простейших модельных реакций, несомненно, что уже в недалеком будущем квантово-химические расчеты найдут широкое применение в прогнозировании гетерогенных катализаторов для процессов, представляющих практический интерес. На решение этой же задачи нацелены и широко развиваемые теперь методы корреляции кинетических и термодинамических параметров. К гетерогенно-каталитическим реакциям с учетом их некоторых особенностей уже применяют с определенным успехом уравнения линейных соотношений типа Бренстеда, Гаммета — Тафта, Воеводского — Семенова и аналогичные. Широко [c.5]

В настоящей работе на ряде примеров кратко рассмотрены линейные соотношения свободных энергий в гетерогенном катализе. Выведены некоторые уравнения, однако область их применения еще нуждается в расширении. Подход с позиций ЛССЭ может быть представлен как антитезис кинетическому подходу, достаточно хорошо разработанному для гетерогенных систем. Одна из непосредственных проблем, которую необходимо решить для развития метода ЛССЭ, состоит в разработке надежного метода анализа с учетом кинетических закономерностей. Некоторые попытки в решении этого вопроса были уже предприняты. Другой задачей является существенное расширение применимости ЛССЭ с помощью квантовой химии. Для этой цели был бы наиболее пригодным расширенный метод Хюккеля вследствие его простоты, большей наденшости параметров и универсальности, а также возможности учета влияния стерических эффектов. Можно ожидать, что этот метод в ближайшем будущем позволит представить ориентировочную картину потенциальных энергетических профилей рассматриваемых систем. [c.48]

VI. 1. МЕТОДЫ КВАНТОВОЙ ХИМИИ В ГЕТЕРОГЕННОМ КАТАЛИЗЕ [c.130]

Новый этап в развитии физической химии, охватывающий четыре последних десятилетия, характеризуется установлением связи между макроскопическими характеристиками процесса и их микроскопической основой. Конкретным результатом этой связи является создание более совершенных методов исследования — статистических и квантово-механических. Применение этих методов привело не только к дальнейшему расширению и углублению основных положений физической химии, но и к созданию ряда новых ее разделов, важнейшими из которых являются статистическая термодинамика, теория атомной и молекулярной спектроскопии, теория химической связи, теория цепных реакций, теория гетерогенного катализа и др. На основе законов современной физической химии можно предвидеть не только конечный результат физико-химического процесса, но и скорость, с которой может быть достигнут этот результат. В этом состоит огромное практическое значение физической химии. [c.7]

Это относится и к теории гетерогенных реакций. Гетерогенный катализ, открытый еще в начале XIX в., долгое время находился на уровне электрических описаний. После создания физической химии как науки появилась возможность сформулировать основные закономерности кинетики и катализа, что и было сделано в трудах В. Оствальда, Д. П. Коновалова и других ученых. К числу их относятся такие закономерности или даже законы, как пропорциональность скорости реакции количеству катализатора, постулат о неизменении положения равновесия под действием катализатора. Однако описание гетерогенного катализа на молекулярном уровне стало возможным лишь после создания квантовой химии и появления с 1930 г. ряда новых кинетических, адсорбционных и физических методов эксперимента. [c.5]

В предлагаемой читателю книге сделана попытка совместного рассмотрения явлений различной природы, имеющих место при протекании реальных каталитических процессов или непосредст-венно связанных с их осуществлением. Они относятся к объектам, изучаемым в кинетике органических, неорганических и топохими-ческих реакций, в теории массо- и теплообмена, в квантовой химии. Авторам представляется, что именно такое совместное рассмотрение дает наилучшее представление о гетерогенном катализе и его практической реализации. Авторы также считают, что изложение экспериментальных и математических методов в исследовании гетерогенных катализаторов является необходимым в книге, посвященной основам гетерогенного катализа. [c.5]

Эта книга охватывает новую междисциплинарную область науки и техники, возникшую в последнее десятилетие как часть химии, физики и, вероятно, биологии. Хотя понятие наноразмера было введено очень давно, например, в связи с изучением коллоидных систем, с гомогенным и гетерогенным катализом, только значительный прогресс в методах исследования и методах синтеза, появление новых квантово-механических, вычислительных, термодинамических и других методов исследования и расчета выявили необходимость рассмотрения этой области как самостоятельной дисциплины. Первоначальная идея настоящей книги состояла в обобщении данных, связанных с проблемой синтеза и исследования свойств вещества в наноразмерном состоянии с целью создания курса лекций в МГУ на факультете наук о материалах. Это неизбежно вовлекло в рассмотрение больщой круг смежных направлений физики, химии и биологии. Объем книги увеличился и приобрел самостоятельное значение, а с ним и каждая глава книги. Читатель может читать главы книги в предложенной последовательности или в разбивку, интерес к выбранной теме главы не пропадет, читатель овладеет предметом и получит удовольствие. Разумеется, книга содержит ряд авторских, субъективных концепций и выводов, например методику классификации нанообъектов, и представляет современный этап развития науки о наноструктурах. Однако это только подогревает интерес к чтению книги и обсуждению всего великолепия наномира. [c.8]