Разработка основ теории катализатора

Горизонты энзимологии. В литературе появляются работы, в которых делаются попытки прогнозирования дальнейшего развития энзимологии на ближайшее десятилетие. Перечислим основные направления исследований энзимологии будущего. Во-первых, это исследования более тонких деталей молекулярного механизма и принципов действия ферментов в соответствии с законами югассической органической химии и квантовой механики, а также разработка на этой основе теории ферментативного катализа. Во-вторых, это изучение ферментов на более высоких уровнях (надмолекулярном и клеточном) структурной организации живых систем, причем не столько отдельных ферментов, сколько ферментных комплексов в сложных системах. В-третьих, исследование механизмов регуляции активности и синтеза ферментов и вклада химической модификации в действие ферментов. В-четвертых, будут развиваться исследования в области создания искусственных низкомолекулярных ферментов —синзимов (синтетические аналоги ферментов), наделенных аналогично нативным ферментам высокой специфичностью действия и каталитической активностью, но лишенных побочных антигенных свойств. В-пятых, исследования в области инженерной энзимологии (белковая инженерия), создание гибридных катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов, а также создание биотехнологических реакторов с участием индивидуальных ферментов или полиферментных комплексов, обеспечивающих получение и производство наиболее ценных материалов и средств для народного хозяйства и медицины. Наконец, исследования в области медицинской энзимологии, основной целью которых является выяснение молекулярных основ наследственных и соматических болезней человека, в основе развития которых лежат дефекты синтеза ферментов или нарушения регуляции активности ферментов. [c.117]

При разработке процесса алкилирования исследования начинаются с термодинамического расчета условий. Этому посвящена первая глава монографии. Затем подбираются катализаторы и условия проведения процесса на основе исследования строения и энергетического состояния молекул реагирующих веществ, продуктов реакции и активных центров твердых катализаторов. В гл. П и П1 описано применение квантово-химических методов для оценки состояния молекул реагирующих веществ и их реакционной способности. Формулируются механизмы процессов алкилирования в присутствии активных центров твердых катализаторов. При обсуждении природы и механизмов действия активных центров используются представления теории катализа полиэдрами, создаваемой И. М. Колесниковым. [c.4]

Катализ является основой современной тяжелой химической промышленности и биохимии, поэтому разработка его теории имеет большое значение. В настоящее время имеется три главные теории катализа промежуточных поверхностных соединений, мультиплетная и электронная. Каждая из них имеет свою область прим енения они взаимно дополняют друг друга. На их основе можно начать построение единой теории катализа, которая решит проблему подбора катализаторов [1]. Решение этой проблемы даст широкую возможность управлять химическими реакциями и может привести к перевороту в материальной культуре [2]. [c.7]

Во-вторых, следует отметить, что разработка методов приготовления катализаторов уже очень давно происходила а основе тех или иных закономерностей, установленных в ходе-эмпирических исследований. Так, например, зависимость активности катализатора от степени развития его поверхности, найденная еще Г. и Э. Дэви, заставила уже Деберейнера и других исследователей, его современников, искать способы получения высокодисперсных систем. Адсорбционные теории катализа стимулировали это стремление. Впоследствии появились отдельные эмпирически установленные закономерности, относящиеся уже к самим методам приготовления высокодисперсных и воспроизводимых систем. Сюда относятся, например, важные рекомендации, позволяющие избежать большого захвата посторонних примесей из (раствора при осаждении и сохранить желательную структуру кристаллического катализатора при обезвоживании. [c.195]

Гомогенный катализ. Катализаторы, которые находятся в системе в том же фазовом состоянии, что и реагенты, называются гомогенными. Механизм гомогенного катализа можно объяснить на основе теории промежуточных соединений. Большой вклад в разработку этой теории внесли П.Сабатье (Франция) и Н.Д.Зелинский (Россия). Согласно этой теории, катализатор образует с реагентами промежуточные соединения, причем разложение последнего является лимитирующей стадией. Это приводит к уменьшению энергии активации реакции. Например, реакция [c.197]

В Институте катализа Сибирского отделения АН СССР выполнен цикл исследований, который преследовал двоякую целы разработать фундаментальную теорию кристаллизации малорастворимых гидроксидов и лишь потом на ее основе развить научные подходы к приготовлению катализаторов из веществ этого класса. Разработка научных подходов к приготовлению оксидных катализаторов на основе развиваемой теории позволила свести до минимума число экспериментов, так как эмпирический поиск был заменен сознательной постановкой ограниченного числа целевых экспериментов в соответствии с теорией. [c.256]

Современное состояние теории псевдоожижения отражено в книгах [1—3]. Для описания кипящего слоя в принципе могли бы быть использованы классические модели механики сплошных сред, однако строгая постановка гидродинамической задачи, включающей в себя уравнения Навье — Стокса совместно с уравнениями движения частиц с соответствующими начальными и граничными условиями, оказывается чрезвычайно сложной. Поэтому прибегают к построению менее детального, сокращенного описания динамики дисперсных систем, т. е. к построению макромоделей дисперсных систем. На этом пути созданы основы механической теории псевдоожиженпого состояния исходя из кинетического подхода [4], метода осреднения, метода взаимопроникающих континуумов [3]. Однако это только основы, применимые к упрощенным, идеализированным ситуациям. Для использования теоретических моделей в практических расчетах нужны еще большие и целенаправленные усилия теоретиков и экспериментаторов. Направление исследований определяется конкретной целью. В частности, при разработке каталитического реактора требуется не только умение удовлетворительно рассчитать поля концентраций и температур, по и обеспечить достаточное приближение к оптимальному режиму. Вследствие сильной структурной неоднородности кипящего слоя такое приближение часто оказывается невозмон ным. Перед этой трудностью отступает на второй план задача точного расчета полей температур и концентраций. Хороший расчет плохо работающего реактора имеет сомнительную ценность. Прежде всего, необходимо активное воздействие на структуру слоя с целью достижения приемлемой степени однородности и интенсивности контактирования газа с катализатором. Необходимая степень однородности кипящего слоя определяется кинетикой конкретного каталитического процесса и может сильно отличаться от случая к случаю. Это определяет выбор средств воздействия на структуру слоя горизонтальное или вертикальное секционирование, добавление мелкой фракции, размещение малообъемной насадки [5]. В частности, только последнее из [c.44]

В книге излагаются научные основы разработки и проектирования гетерогенно-каталитических процессов. Книга включает в себя разделы, посвященные теории катализа и вопросам подбора катализаторов, теоретической и прикладной кинетике гетерогенно-каталитических реакций, расчету и оптимальному проектированию реакторов, технологии производства катализаторов и лабораторным методам исследования каталитических процессов и катализаторов. Книга рассчитана на научных работников и инженеров химической и нефтеперерабатывающей промышленности, аспирантов и студентов старших курсов химических и химико-технологических ВУЗов. [c.2]

В промышленности используется много разных катализаторов, но ассортимент их все еше недостаточен. Разработка теории подбора позволит в ближайшем будущем использовать новые системы, среди которых найдут место селениды, теллуриды, бориды и другие полупроводниковые материалы. С точки зрения нужд катализа почти нетронутыми остались редкоземельные элементы, выработка которых с каждым годом ув е.личивается, и они перестают быть редкими . На их основе, вероятно, будут получены активные катализаторы многих реакций. [c.117]

Выдающееся и непрерывно возрастающее значение катализа в химии, химической промышленности и биологии привело в последнее время в большинстве промышленно развитых стран к резкому усилению масштабов и темпов каталитических исследований. Одна часть этих исследований посвящена уже известным процессам и катализаторам, другая — поискам новых каталитических процессов и новых катализаторов. Первая часть связана самым непосредственным образом с задачами и запросами сегодняшнего дня, вторая преимущественно ориентируется на будущее. Наряду с этим наблюдается значительное расширение теоретических исследований и разработка более совершенных методов изучения катализа. Это естественно, так как до сих нор, несмотря на несомненные успехи теории, в катализе отсутствуют надежные концепции, позволяющие на научной основе заранее предвидеть катализаторы для новых, никем не осуществленных процессов, если они не имеют близких аналогов среди уже известных процессов. [c.8]

Совершенно очевидно, что усилия многих ученых должны быть направлены также на теоретическое и экспериментальное изучение механиз ма химических реакций, протекающих при атмосферном, высоком и сверхвысоком давлении, нри температурах, близких к абсолютному нулю и температуре плазмы, изучение каталитических процессов н создание общей теории катализа, разработку процессов получения высокоэффективных катализаторов направленного действия. Следует продолжать работы в области синтеза новых веществ, в особенности полимеров на основе гетероциклических, элементоорганических и ароматических соединений. Большое внимание должно быть уделено снижению стоимости процессов производства полимерных материалов. [c.12]

Таким образом, для развития химической промышленности наряду с проблемой научных основ подбора огромное значение имеет разработка теории приготовления катализаторов, на основе которой возможно создание рациональных способов их производства. В настоящее время состояние вопроса еще не позволяет создать стройную теорию, однако сделать некоторые обобщения по отдельным стадиям, которые могут помочь быстрее достигать желаемого качества катализаторов, можно уже сейчас. Настоящая монография является попыткой обобщения опубликованного в литературе экспериментального материала. Главы 2, 3, 5 и 6 написаны В. А. Дзисько, глава 4 — А. П. Карнауховым и глава 1 — В. А. Дзисько совместно с Д. В. Тарасовой. [c.4]

Большое значение для развития теории и практики катализа имели работы Г. К. Борескова о влиянии процессов переноса тепла и вещества на скорость контактных реакций и избирательность действия катализатора (развитие метода определения оптимальной пористой структуры катализатора в зависимости от удельной каталитической активности, кинетики реакции и условий ее проведения). Вытекающие отсюда рекомендации нашли широкое применение при разработке способов приготовления промышленных катализаторов [353, 354]. Г. К. Боресковым рассмотрен также ряд общих кинетических закономерностей. На основе введения понятия молекулярности реакции, которая равна числу молекул реагирующего вещества, установлено общее соотношение между разностью энергий активации обратной и прямой реакций и тепловым эффектом реакции. Дано общее выражение для скорости обратимых реакций. Предложен метод определения молекулярности на основе соотношения между величинами термодинамического и кинетического изотопных эффектов. Введено понятие оптимальной температуры обратимых экзотермических реакций и оптимальной кривой изменения температуры с ростом глубины превращения. Предложен метод определения оптимальных температур из кинетических данных. Установлено, что кинетические закономерности [c.64]

В основу развитой А. П. Руденко теории, называемой также автором теорией эволюционного катализа, были положены многочисленные факты изменения свойств катализаторов (само-разработка, созревание, старение) в процессе их функционирования, которые привели автора к разработке динамического подхода к явлению катализа, предполагающего переменность всех основных параметров, являющихся постоянными в классическом катализе (природа, активность и специфичность каталит затора, механизм каталитического действия) [16]. [c.21]

Окислительно — восстановительные реакции. Из двух перечисленных выше типов реакций в гетерогенном катализе наиболее изучены окислительно — восстановительные. Они широко использовались как модельные реакции при разработке многих частных теорий катализа (промежуточных химических соединений Сабатье и В.Н. Ипатьева, мультиплетной теории A.A. Баландина, активных ансамблей Н.И. Кобозева, неоднородной поверхности Р.З. Рогин — ского, химической концепции катализа Г.К. Борескова и др.) и в особе нности при решении центральной проблемы в гетерогенном ката изе — проблемы предвидения каталитического действия. Успешное ее решение позволит создать научную основу подбора оптимальных катализаторов и разработать единую теорию катализа, обла/,,ающую главным достоинством — способностью предсказывать, а не только удовлетворительно объяснять наблюдаемые от — делььые факты. [c.159]

Второй этап связан с развитием в 60—70-х годах работ по созданию топливных элементов. Развитие теории капиллярного равновесия и процессов генерации тока позволило существенно продвинуть вопросы разработки и оптимизации газодиффузион-яых электродов на основе углеродных материалов. Их особенностью являются многослойная конструкция и изменение степени гидрофобности по толщине, а именно ее возрастание при переходе от электролитной к газовой стороне. Для организации развитой зоны контакта трех фаз — газа, электролита и углеродного катализатора—в зависимости от решаемых задач применяются различные приемы создание перепада давления между газом и электролитом, использование гидрофобных свойств собственно углеродного материала, введение гидрофобизатора. [c.219]

Созданию теории научного предвидения каталитического действия должна предшествовать разработка рациональной классификации каталитических реакций и катализаторов. Б последние годы начали появляться попытки в этом направлении. В частности, наша лаборатория занялась сбором и систештизагдаей имеющегося в литературе обширного фактического материала о каталитических свойствах вещества. В 1968 г. издательством "Наукова думка" выпущен справочник "Каталитические свойства веществ", охвативший сведения о катализаторах для различных реакций, опубликованных за период 1940-1962 гг. Сведения эти сгруппированы по положению основного элемента катализатора в периодической системе Д.И.Менделеева. В основу использования огромного собранного материала для разработки научной классификации положено естественное предположение реакции, ускоряемые сходными катализаторами, протекают по сходному механизму и потому относятся к одному и тому же каталитическому классу, даже если они относятся к разным типам процессов в классификагда органической или неорганической химии. Сгруппировав таким образом реакции, можно создать эмпирическую систему классификации, выявить более специфические закономерности подбора катализаторов, найти постепенно теоретические объяснения этим закономерностям, что должно привести к созданию научной теории предвидения каталитического действия. Естественно, нео 1Ходимо использовать и указания существующих теорий механизма каталитического действия. Работа в данном направлении нами проводится, уже получены первые существенные результаты, в частности, в области большой группы каталитических процессов с участием мо- [c.15]

Данная статья посвящена разработке теории, которая могла бы связать каталитическую активность различных металлов с их свойствами, в особенности с начальной теплотой адсорбции водорода АаЯн (М)ц, и предсказанию на основе этой теории оптимальных катализаторов. Теория основывается на следующих постулатах [c.442]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология