Две главнейших проблемы катализа

ДВЕ ГЛАВНЕЙШИХ ПРОБЛЕМЫ КАТАЛИЗА [c.258]

Две главнейших проблемы катализа........ [c.422]

Современное состояние теорий катализа таково, что их совместное применение может привести к выработке основ общей теории подбора катализаторов — главной проблемы каталитической химии. [c.41]

Интересны мысли Кобозева о распространении и назначении катализа в природе. Они представляют собою попытку найти ответы на вопросы, относящиеся ко второй главнейшей проблеме катализа (см. стр. 265). Катализ имеет широчайшее распространение в природе,— говорит Кобозев. —. .. Почти вся продукция живой природы и нашей цивилизации лежит в области термодинамически неустойчивых состояний, находится как бы на крутой термодинамической горе... Однако молекулы, рассаженные по глубоким энергетическим ямам, вообще не способны к химическим превращениям и, следовательно, не могут образовывать живую, движущуюся природу. Поэтому необходимо должен существовать универсальный путь избирательного и [c.355]

Промышленный катализ откликнулся на задачи борьбы с загрязнениями окружающей среды. Для удаления углеводородов, монооксида углерода и оксидов азота из газообразных отходов производства п выхлопных газов двигателей автомобилей используются. катализаторы. Фундаментальной проблемой является разработка химических процессов, в которых загрязнение окружающей среды сведено к минимуму или полностью исключено. Катализаторы сыграют решающую роль в создании таких безотходных производств. Главной проблемой, потребующей решения в экологическом отношении, станет переход химической промышленности в следующем столетии с нефтяного сырья на угольное. [c.22]

Митташ и Тейс, рассматривая историю катализа, замечают ослабление интереса к каталитическому прогрессу, проявляющееся в работе великих химиков конца XIX века . Они считают, что это произошло главным образом потому, что проблема катализа в своей теоретической части вообще отступила перед обилием тех новых химических проблем, которые в то время всюду и везде привлекали к себе внимание, в особенности в органической химии, мощно развивавшейся со времен Либиха [4, стр. 96]. Такой анализ нельзя признать точным. Митташ и Тейс подразумевают под каталитическим прогрессом преимущественно развитие гетерогенного катализа. Однако если гетерогенный катализ с 70-х годов задержался в своем развитии, то го.могенный катализ, наоборот, получил исключительное развитие. Следует признать, что введение таких катализаторов, как кислоты и основания, в стехиометрические рамки изменило отношение к катализу как к чему-то экстраординарному. В этом смысле следует рассматривать и отношение к нему Бутлерова, который не употреблял в своих работах термин катализ . Как Бутлеров, так и подавляющее большинство крупных химиков второй половины прошлого столетия, фактически глубоко и интенсивно изучали поведение катализаторов наряду с поведением реагентов. Таким образом, объективно с помощью теории химического строения многие главные вопросы катализа, поставленные раньше, были действительно решены. Следовательно, ослабления интереса к каталитическому прогрессу со стороны химиков, в том числе и великих, не было. В связи со стехиомет-рическими взглядами на каталитические процессы не было и самодовлеющего отношения к катализу в органической химии катализаторы рассматривались как средство синтеза, и их активность изучали наряду с активностью реагентов для целей синтеза, т. е. подчиненно. [c.66]

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]

Хотя рассматриваемый процесс определяется термическими реакциями и реакциями свободных радикалов, могут существовать возможности использования катализа для увеличения выходов метана и жидкостей и для контролируемого распределения продуктов реакций. По-видимому, главная проблема — эффективное применение твердого катализатора к твердому реагенту— углю, а не к обычным газообразному или жидкому реагенту. [c.92]

Создание научной теории предвидения каталитического действия веществ, позволяющей рациональным путем подбирать катализаторы для различных реакций, является основной проблемой катализа. Над ее рещением работает огромная армия исследователей, ей посвящены тысячи работ, однако и сегодня мы находимся от ее решения не намного ближе, чем несколько десятков лет назад. За последние годы достигнуты большие успехи в раскрытии механизма отдельных сторон каталитических реакций (главным образом в результате применения новейших методов исследования). Установлены многочисленные корреляции между физикохимическими свойствами веществ н их каталитическим действием, сделаны частные обобщения для отдельных групп родственных реакций. Но, несмотря на эти успехи каталитической науки, поиск новых катализаторов продолжает осуществляться, как и прежде, эмпирическим путем, исходя из общих представлений, аналогий, частных закономерностей и т. п. [c.5]

Рассмотренные выше примеры различных типов активирования далеко не исчерпывают всего многообразия механизмов действия активаторов при ускорении каталитических реакций. Несмотря на это, большинство способов активирования гомогенно-каталитических реакций, на первый взгляд совершенно различных, связано с одним общим обстоятельством. Оно состоит в том, что действие любого активатора в каталитическом процессе почти всегда обусловлено его координацией центральным ионом или каким-либо из реагентов. Более того, именно это обстоятельство позволяет целенаправленно влиять на свойства катализатора, изменяя соответствующим образом состав и строение координационной сферы центрального иона. Вот почему проблема активирования в гомогенном катализе непосредственно связана с проблемой взаимного влияния центрального иона и координируемых им лигандов — главной проблемой координационной химии. При этом, как было показано выше, следует иметь в виду возможные изменения реакционной способности на всех стадиях взаимодействия между катализатором и субстратом — осуществления непосредственного контакта между ними, собственно химического взаимодействия, выхода продуктов из координационной сферы катализатора. [c.24]

Это вторая книга (первая вышла в 1980 г.) ежегодного издания, обобщающего современные достижения физикохимии. В нее включены обзоры, посвященные главным образом проблемам катализа и взаимосвязи строения и свойств вещества. [c.2]

Определение этого места и составляет вторую главнейшую проблему катализа, на первый взгляд относящуюся к внешней его стороне. Решение этой проблемы позволит выяснить степень распространенности катализа в природе, характер общности между различными типами катализа, генеральную функцию его в природе. Такой путь познания катализа позволит перейти к дедукции и глубже и быстрее проникнуть в его внутренние сферы. Он поможет найти, таким образом, наиболее рациональное решение первой указанной нами проблемы, в чем, собственно, и состоит единство этих двух проблем. [c.265]

В настоящее время нет сомнений в том, что ферментативный катализ в принципе во многом подобен обычному, небиологическому катализу. Как в том, так и в другом случае молекулы реагирующих веществ вступают во взаимодействие с катализатором, образуя более реакционноспособные промежуточные соединения, которые после образования конечных продуктов реакции освобождают катализатор для последующих повторяющихся реакционных актов. Таким образом, при исследовании механизма ферментативного катализа, как и катализа вообще, главными проблемами являются химическое строение каталитически активных центров ферментов, химическое строение промежуточных продуктов реакции, механизм их образования и распада, причины высокой реакционной способности промежуточных соединений. [c.6]

Главная цель теории катализа — возможность сознательного подбора катализаторов. Разработка этой проблемы стоит в порядке дня. Разные теории указывают разные подходы к ее решению. Разработка теории должна идти рука об руку с экспериментальными исследованиями, которые должны питать теорию и давать материал для обобщений, тогда как теория должна стимулировать постановку новых опытов. Теория не может появиться сама собой, для ее построения необходима целеустремленная экспериментальная работа. [c.4]

Существует огромная литература, касающаяся как экспериментальных, так и теоретических аспектов ферментативного катализа. Я затрону здесь только те из них, которые имеют прямое отношение к главной проблеме этой главы. [c.66]

Охарактеризованная здесь задача является продуктом развития исследований в области теории катализа. Она появилась лишь на определенном этапе его истории, в 30—40-х годах, в результате работ Лэнгмюра и, в особенности, как следствие определенных успехов в изучении хемосорбции и природы каталитической активности твердых тел. С тех пор она и представляет одну из главнейших проблем катализа. Из общей характеристики этой проблемы видно, что она состоит из комплекса вопросов [c.263]

Ввиду высокого теплового эффекта процесса главной проблемой при проектировании реакторов является быстрый и эффективный отвод тепла. Температуру синтеза (180—200°) регулируют давлением пара в охлаждающей системе и поддерживают в пределах 0,5°. Катализатор состоит из кобальта, окиси магния и окиси тория, осажденных на кизельгур. Состав катализатора по весу 30% Со, 2,5% МдО, 1,5% ТЬОг, 66% кизельгура. Величина зерен катализатора 2—3 мм. В реактор загружается около 10 ж катализатора, содержащих около 900 кг кобальта. Катализатор получали с катализа- [c.290]

Энзимология в ее современном физико-химическом и молекулярном понимании рещает две главные, неразрывно связанные между собой проблемы определение структурной макромолекулярной организации ферментов и изучение природы химических взаимодействий, лежащих в основе ферментативного катализа. Накопление экспериментальных данных и развитие теоретических представлений происходят настолько быстро, что любой учебник к моменту выхода в свет уже не отражает достаточно полно современное состояние вопроса о структуре и функциях ферментов. [c.115]

Гетерогенные катализаторы используют в большинстве промышленных процессов, так как здесь нет проблемы отделения катализатора от продуктов реакции в отличие от гомогенного катализа. В этом главное преимушество гетерогенных катализаторов. [c.177]

Я не буду останавливаться на всем многообразии взглядов в катализе,. так как задача моего доклада как раз обратная — свести в фокус основные точки зрения, освободив их от всех частностей, и выявить некоторые главные позитивные линии в теории катализа, прежде всего в теории активных центров, как определяющей проблеме. [c.191]

В настоящей монографии предпринята попытка связать ряд свойств твердого тела (тип проводимости, ширину запрещенной зоны полупроводника, работу выхода электрона, заряд и радиус ионов, электроотрицательность атомов, кислотно-основные свойства поверхности, параметр и тип решетки) с его каталитической активностью для выявления закономерностей подбора катализаторов. Обсуждаются главным образом проблемы подбора однокомпонентных неметаллических катализаторов . Вопросы избирательности катализаторов не рассматриваются. Обзор ограничен, в основном, рамками гетерогенного катализа. В тех случаях, когда механизм реакции, но существующим представлениям, одинаков в гомогенной и гетерогенной средах, затрагивается также и подбор гомогенных катализаторов. [c.3]

Главная особенность проблемы, которая до сих пор не учитывалась, состоит в том, что зависимость каталитических свойств от дисперсности частиц можно использовать для изучения структурных эффектов в катализе только при рассмотрении наиболее мелких частиц с размерами от 8 до 30—40А, и почти никаких новых данных нельзя извлечь, если изучать более крупные кристаллы. [c.124]

Проблема подбора активных и избирательных катализаторов для химических реакций — одна из самых важных и трудных в теории и практике катализа. Теории подбора, научного предвидения каталитического действия до сих пор нет, несмотря на многочисленные попытки создания ее на основе тех или иных представлений о сущности и механизме каталитического действия. В поисках катализаторов пока вынуждены идти эмпирическим путем, пробуя прежде всего вещества, известные как катализаторы для исследованных уже сходных реакций и затем расширяя, в случае надобности, поиски. Общие выводы о возможных механизмах катализа, полученные в теоретических исследованиях, оказывают помощь в этих поисках главным образом только воспитывая интуицию исследователей, играющую, правда, существенную роль. Для конкретных указаний выводы теории еще слишком общи или, в лучшем случае, требуют столь подробных и глубоких знаний о реакциях и катализаторах, которыми обычно не располагает исследователь, приступая к подбору катализатора для новой реакции. [c.3]

В литературе по катализу можно иногда встретить мнения, которые не совпадают с только что высказанными здесь соображениями о содержании главной проблемы катализа. Так, напрнмер, Кобозев считает, что сейчас основным для общей теории катализа является вопрос о природе активного центра поверхности, или конкретнее, вопрос о том, является ли каталитически активный центр элементом аморфной фазы (т. е. небольшой атомной группировкой — ансамблем) или элементом кристалла (гранью, ребром, углом и т. д.) [4]. Хедвалль в своей статье Современные проблемы гетерогенного катализа [5] перечисляет ряд вопросов, относящихся не столько к каталитическому акту, сколько к природе каталитической активности твердых тел и изменению этой активности под влиянием разных обстоятельств. [c.264]

Методы ионной спектроскопии. Применительно к проблемам катализа главное внимание уделялось только двум методам ионной микроскопии вторичной ионнной масс-спектро-метрии (ВИМС) и спектроскопии рассеянных медленных ионов (РМИ). Оба метода основаны на бомбардировке поверхности ионами. В методе ВИМС [60, 61] испускаемые поверхностью вторичные ионы идентифицируются в масс-спектрометре. Метод РМИ заключается в измерении энергии ионов, которые рассеиваются при упругом столкновении с поверхностью [62— 6.5]. [c.161]

В.Н. Ипатьева, мультиплетной теории A.A. Баландина, активных ансамблей Н.И. Кобозева, неоднородной поверхности Р.З. Рогинского, химической концепции катализа Г.К. Борескова и др.) и в особенности при решении центральной проблемы в гетерогенном катализе -проблемы предвидения каталитического действия. Успешное ее решение позволит создать научную основу подбора оптимальных катализаторов и разработать единую теорию катализа, обладающую главным достоинством - способностью предсказывать, а не только удовлетворительно объяснять наблюдаемые отдельные факты. [c.507]

Книга Ашмора — по-видимому, первая такая монография в мировой литературе нашего времени, и уже одно это делает издание ее перевода целесообразным. Кроме этого, с учебными пособиями по катализу у нас создалось нетерпимое положение, которое необходимо исправить, и книга Ашмора с этой точки зрения окажется очень полезной. Заслуга автора в том, что его книга как пособие обладает многими несомненными достоинствами. В ней систематически изложены теоретические основы всех разделов катализа. Она в достаточной мере освещает важнейшие проблемы катализа, дает их критический анализ и представление об их современном состоянии, содержит большую библиографию. Книга включает свежий, хорошо отобранный материал, автор оперирует в качестве примеров практически важными и интересными с теоретической стороны реакциями и процессами. Хотя она написана на вполне современном уровне, математический аппарат в ней сведен к минимуму, позволяющему разобраться в главных особенностях кинетики реакций и обсудить их возможный механизм. Это делает ее доступной широкому кругу читателей. Четкость построения книги, ее деление на части, главы и разделы также способствуют этому. Но не только содержание и построение книги делают ее ценным пособием она, безусловно, на большой высоте и с точки зрения методики изложения — простоты, логичности и ясности. В книге по ходу изложения основных вопросов кратко описаны также многие экспериментальные методы исследования реакций, катализаторов и поведения на них адсорбированных молекул. [c.7]

Главной задачей катализа в настоящее время является изыскание научных основ подбора активных и селективных катализаторов. Эта проблема до сих пор решается опытным путем, хотя в ходе развития теории катализа и был сформулирован ряд положений, ведущих к ее решению. Одними из наиболее многообещающих в этом отношении являются, по-видимому, положения, выдвинутые академиком А. А. Баландиным на основе предложенной и разработанной им мультиплетной теории [1]. [c.329]

По мере наших сил и возможностей мы стараемся итти по этому пути. Как мы стремились показать, этот путь принес ощутимые плоды в теории приготовления и активности катализаторов и объясняет некоторые закономерности подбора. При подходе к этой главнейшей, центральной проблеме катализа особенно важно от отвлеченных универсальных схем перейти к дифференцированному изучению более узких групп явлений, объединяющих процессы, близкие по механизму, учитывая, что термин катализ охватывает очень широкий круг явлений, подчас не имеющих друг с другом ничего общего, кроме конечного эффекта стимулирования желаемого процесса. [c.51]

Измерения работы выхода нашли в последнее время широкое применение в химии поверхности, главным образом благодаря работам Томпкинса и его школы и Робертса [343—346]. Целью многих из этих исследований было выяснение природы хемосорбции, а также установление механизма таких процессов, как сульфидирование и окисление. Однако в других исследованиях использовались смешанные адсорбаты, т. е. применяемый в них подход имел прямое отношение к проблемам катализа. Благодаря работам Сиддики и Томпкинса [347], проводившим измерения поверхностных потенциалов нескольких смесей адсорбатов на ряде металлических пленок, были расширены наши представления о конфигурации промежуточных продуктов, лрисутствуюш их на поверхности катализатора. Их метод определения промежуточных форм во время течения простых гетерогенно-каталитических процессов является методом, дополняющим спектроскопические методы, описанные в разд. 3.3.1 и 3.3.2. Хотя до сих пор еще не представляется возможным дать однозначное онисание механизма окисления окиси углерода кислородом (см. гл. 8) на металлических поверхностях, Сиддики и Томпкинс [347] получили некоторые доказательства существования мостиковых структур и других конфигураций, которые были предложены ранее для объяснения инфракрасных спектров. Например, для никеля были даны следующие структуры [347] [c.125]

Статья Эйшенса и Плискина посвящена инфракрасным спектрам адсорбированных молекул. В ней обобщен обширный экспериментальный материал по адсорбции Н2О, СО, NH3 и др. на различных катализаторах — металлах и окислах. Дается подробная интерпретация спектральных данных и обсуждается их возможная связь с проблемами катализа. Главное внимание уделено исследованию состояния молекул, хемосорбирован-ных на поверхности катализаторов, типам связей и строению образующихся комплексов и соединений. Даются сведения о методах распознавания этих состояний. Как известно, данное направление исследований интенсивно разрабатывается и в СССР, в частности научной школой акад. А. Н. Теренина. Можно с удовлетворением констатировать, что в статье Эйшенса и Плискина работы советских ученых представлены достаточно широко и показано их большое влияние на развитие этой области в целом. [c.5]

Это вторая книга (первая вышла в 1980 г.) ежегодного издания, обобщающего современные достижения физикохимии. Она состоит из ряда обзоров, посвященных главным образом катализу (4 обзора) и проблеме взаимосвязи строения и свойств вещества (3 обзора). Рассмотрены механизм активации реагентов катализатором катализ на цеолитах, используемых в нефтехимической промышленности ферментативный катализ электродных реакций перенос водорода на мембранных катализаторах. Приведены современные представления о строении органических кристаллов, описан новый хроматоструктурный метод изучения параметров молекул. [c.142]

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]

О преимуществах в решении всех главнейших проблем химии и, в частности, проблем управления реакциями синтеза вещества с заданными свойствами, которые появляются в связи с подъемом с уровня структурной химии на уровень учения о химических процессах, убедительно рассказал Н. Н. Семенов [12, с. 64]. Но в настоящее время этот уровень представляет собой еще во многом неосвоенную область. Пока не решены очень многие вопросы, относящиеся к выяснению природы промежуточных частиц (карбо-ний-ионы, ион-радикалы). Недостаточно ясными остаются вопросы о механизмах циклического переноса электронов, об их распространенности, о совмещенности с другими механизмами. Трудно осваивается в практике управления процессами теория абсолютных скоростей реакций. Масса белых пятен остается в области катализа. А главное, еще далеко не достаточно разработаны вопросы кинетики, макрокинетики и гидродинамики больших реакторных систем, лимитирующие решение сложнейшей проблемы масштабного перехода от лабораторных исследований к промышленным агрегатам. Все это пока целинные земли третьего уровня химии. О них подробнее см, гл, IV, [c.30]

Третий путь к освоению приемов , которыми пользуется живая природа в своих лабораториях in vivo, состоит в значительных, причем полученных в самые последние годы, достижениях химии иммобилизованных систем. Как было уже сказано, энзимология давно уже накопила информацию об уникальных качествах биокатализаторов. Но вместе с тем она указала и на их крайнюю лабильность, неустойчивость при хранении и быструю потерю активности при перенесении в реакционные системы, функционирующие in vitro. Ведь именно поэтому техническая биохимия не могла пойти далее нескольких ограниченных областей промышленности, где применяются преимуп ественно гидролитические ферменты, выделяемые микроорганизмами. Эти области — производство вин, пива, чая, хлеба и некоторых других пищевых продуктов, обработка кожи. Все попытки использовать богатейший набор ферментов, которым располагает природа, для осуществления лабораторных и промышленных процессов наталкивались на, казалось бы, неразрешимые проблемы 1) трудную доступность чистых ферментов и их непомерно высокую стоимость 2) их нестабильность при хранении и транспортировке 3) быстро наступающую потерю их активности в работе, даже если удалось их выделить и пустить в дело. Но теперь оказалось, что эти проблемы удается решить. Благодаря успехам микробиологической промышленности стало возможным получать многие ранее трудно доступные или недоступные ферменты по ценам в 100—1000 раз ( ) ниже цен на ферменты растительного и животного сырья. Но, главное, теперь открыты пути стабилизации ферментов, и именно это обстоятельство стало основанием химии иммобилизованных систем, или биоорганического катализа . Сущность этого открытия и всех последующих исследований, направ- [c.184]

Книга П. Ашмора представляет компактную монографию, охватывающую гомогенные, гетерогенные и цепные каталитические реакции и освещающую вопросы неорганического, органического и биологического катализа. Основное внимание уделено общим теоретическим вопросам, рассмотрению отдельных стадий процессов и механизмам реакций важнейших типов. Автор поставил перед собой трудную задачу систематически осветить на современном уровне эту область химии, описать главные пути ее развития и охарактеризовать важнейшие проблемы, связанные с ней эту задачу он решил вполне успешно, создав хорошее учебное пособие по катализу. [c.5]

Диффузия. Наличие пор с диаметром, близким к сечениям молекул, и отсутствие широких, транспортных, пор ставит цеолит в ряд таких адсорбентов, у которых характер перемещения адсорбата в порах находится на границе области кнудсеновской диффузии, а может быть, уже соответствует совершенно особому режиму, названному Вайссом конфигурационным [6]. Подобный режим требует проводить анализ диффузионных явлений в цеолитах с учетом внутренних конфигурационных движений самих молекул. Изучение влияния особых условий диффузии молекул в порах цеолитов на каталитические процессы до сих пор ограничивалось исследованиями молекулярно-ситовых эффектов, а остальным сторонам этой проблемы достаточного внимания не уделялось. Катцер [202] был вынужден признать, что даже понятие лимитируюшей стадии в каталитических реакциях на цеолитах пока не определено главным образом из-за отсутствия данных о скоростях противодиффузии молекул в условиях катализа . [c.61]

Важная и сложная проблема взаимного влияния и взаимодействия металлических и кислотных (а также других) центров в металлцеолитных катализаторах имеет обшее значение для гетерогенного катализа в целом. Ричардсон [52] нашел, что в бифункциональной активности никельфожазитовых катализаторов в изомеризации н-гек-сана никелевые металлические центры и кислотные центры различных форм цеолита Y действуют независимо, вклады их аддитивны, взаимного влияния указанных центров не наблюдается. Частицы никеля в изученных катализаторах имели размер около 100 A и располагались на внешней поверхности кристаллитов цеолитов, т. е. вдали от кислотных центров, локализованных главным образом в полостях структуры фожазита. Поэтому нельзя считать, что данные Ричардсона противоречат данным цитированных выше работ. В общем случае характер взаимодействия металла с носителем может, очевидно, зависеть от природы металла, размера и локализации его частигг, структуры и состава цеолита. [c.174]

Синтез аммиака имеет огромное значение в истории всей химии. Во-первых, он связан с решением одной из главных практических проблем, а именно с созданием мощной сырьевой базы для получения самых разнообразных азотистых соединений. Во-вторых, он явился исторически цервым примером практического объединения трех направлений еще молодой тогда физической химии — термодинамики, кинетики и катализа — при решении комплексной теоретической проблемы. Поэтому можно сказать, что синтез аммиака в работах Нернста, Габера и Митташа представляет в то же время синтез этих трех наз- [c.96]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология