Особенности гомогенного катализа

Основные положения и законы химической кинетики, а также метод переходного состояния могут быть применены при описании кинетики гетерогенно-каталитических процессов. Особенность такого описания здесь заключается в известной неопределенности в понятии катализатора и химического соединения молекулы реагирующего вещества с катализатором. Если в гомогенном катализе катализатор находится в молекулярном состоянии, которое может быть строго описано термодинамическими функциями состояния А Я, 5, ДО, то в гетерогенном катализе не всегда ясно, что принимать за молекулярную единицу катализатора. Атомы и молекулы, находящиеся на поверхности раздела фаз, не тождественны атомам и молекулам, находящимся в объеме фазы. Их термодинамические функции состояния отличны от термодинамических функций молекул объемной фазы. В настоящее время нет достаточно надежных методов определения или расчета активности Д Я, 5 и ДО молекул, находящихся на границе раздела фаз. Поэтому при выражении концентрации или активности катализатора, продуктов взаимодействия молекул субстрата с катализатором приходится прибегать к условным понятиям концентрации катализатора, выражая ее через свободную, незанятую поверхность. [c.637]

Особенность гомогенного катализа заключается в том, что катализатор и исходные реагирующие вещества находятся в одной и той же фазе. Простейшим примером гомогенного катализа является окисление SOj до SO3 в присутствии оксида азота (IV) (нитрозный метод получения серной кислоты) [c.83]

Природа каталитического влияния в гомогенных, гетерогенных и ферментативных каталитических реакциях определяется природой химической связи. Однако каждый из этих процессов характеризуется некоторыми специфическими особенностями, обусловленными главным образом строением катализатора — молекулы, иона в гомогенном катализе атома, молекулы, фазы в гетерогенном катализе молекулы белкового происхождения в ферментативном катализе. Существенную роль играют также особенности взаимодействия реагентов и катализатора с окружающей средой. Как и обычные хими- [c.622]

Основные положения и законы химической кинетики, а также метод переходного состояния могут быть применены при описании кинетики гетерогенно-каталитических процессов. Особенность такого описания здесь заключается в известной неопределенности в понятии катализатора и Х1 мического соединения молекулы реагирующего вещества с катализатором. Если в гомогенном катализе катализатор находится в молекулярном состоянии, которое может быть строго описано термодинамическими функциями состояния 5, АО, то [c.637]

ОСОБЕННОСТИ ГОМОГЕННОГО КАТАЛИЗА [c.309]

Чтобы лучше понять закономерности кинетики гетерогенно-ката-литических процессов, целесообразно рассмотреть специфические особенности катализа на поверхности раздела фаз. В гомогенном катализе катализатор выступает в молекулярной форме, в гетерогенном катализе катализатор выступает в форме совокупности большого числа молекул или атомов, образующих отдельную фазу. Так, например, в коллоидной частице платины сосредоточено 10 10 атомов, из них менее 1 % расположено на поверхности частицы. В скелетном никеле число атомов в частице радиусом 50 мкм равно 10 , из них только несколько процентов находится на поверхности раздела фаз. Следовательно, в гетерогенном катализаторе только незначительная часть атомов или молекул катализатора может непосредственно взаимодействовать с молекулами реагирующих веществ. С увеличением 5уд возрастает доля молекул или атомов, находящихся на поверхности раздела фаз, возрастает и каталитическая активность. Однако диспергирование катализатора до молекулярной степени дисперсности необязательно приведет к максимальной активности катализатора. Активность при этом может проходить через максимум и снижаться до нуля. Активные центры на поверхности катализатора могут включать несколько атомов или атомных групп. Их каталитическая активность может зависеть от атомов и молекул, находящихся во втором, третьем или п-м слоях атомов и молекул. Тогда переход к молекулярной степени дисперсности приведет к разрушению активного центра и к потере активности катализатора. В гомогенно-каталитических реакциях в растворах молекулы катализатора равномерно распределены по всему объему жидкой фазы. В гетерогенном каталитическом процессе молекулы или атомы, принимающие участие в элементарном каталитическом акте, сосредоточены в очень малом объеме, ограниченном поверхностью катализатора и толщиной слоя раствора (газа) Л, равной расстоянию, на котором начинают существенно проявляться силы притяжения между молекулами реагирующих веществ и поверхностью катализатора. Принимая /г 10 м и 5уд 100 м г"1, рассчитаем объем реакционного пространства, в котором протекает элементарный химический акт [c.636]

Особенность гомогенного катализа состоит в том, что и катализатор, и все реагирующие вещества находятся в одной и той же фазе. Наиболее разнообразные возможности имеет применение гомогенного катализа в растворах. [c.193]

Назовите особенности гомогенного катализа. [c.153]

Важная особенность гомогенного катализа обычно заключается в том, что активные катализаторы должны иметь свободное координационное место, чтобы субстрат, например водо-)од или олефин, мог бы координироваться и активироваться 12, 13]. Если свободное место отсутствует, оно должно легко образовываться в результате диссоциации лиганда (4). В противном случае комплекс должен быть лабильным к замещению молекулой субстрата (5). В каталитическом цикле реакция (4) должна предшествовать реакции (1) или (За), в то время как реакция (5) могла бы заменять начальную стадию в процессах (2) и (36) или (За). [c.9]

Авторы старались свести к минимуму возможные повторения с перечисленными выше дисциплинами и именно по этой причине из данного издания исключены главы, посвященные механизмам нуклеофильных и электрофильных реакций (они достаточно изучаются в органической химии и, кроме того, часть материала перенесена в главу гомогенного катализа), а также методику планирования эксперимента (который хорошо представлен в курсе вычислительной математики и вычислительной техники). С другой стороны, существенно модернизированы и расширены главы, посвященные основам кинетического исследования, гетерогенному и особенно гомогенному катализу. [c.5]

Особенности гомогенного катализа [c.61]

Особенность гомогенного катализа состоит в том, что реакция протекает во всем объеме реакционной массы. [c.97]

В некоторых случаях, особенно прн гомогенном катализе, такое ускорение обусловлено образованием новых неустойчивых промежуточных соединений. Например, при производстве серной кислоты камерным способом катализатором реакции 50а + + 2 2 50з является окись азота. При этом реакция окисления идет в две стадии [c.406]

Гомогенный катализ. В химической технологии гомогенный катализ используется довольно широко, особенно для реакций в жидкой фазе (вспомним нитрозный способ получения серной кислоты). В огромном большинстве случаев катализаторами служат кислоты и основания. [c.156]

Теория активных ансамблей Кобозева неоднократно рассматривалась как своеобразный переход от гетерогенного к гомогенному катализу, особенно когда в качестве активного ансамбля функционирует отдельный атом металла или ион на поверхности носителя. И в этом направлении возросло внимание к теории Кобозева в связи с применением так называемых иммобилизованных гомогенных катализаторов или катализаторов, содержащих поверхностные закрепленные комплексы переходных металлов. [c.114]

Особенно важны процессы гомогенного катализа в биохимии, так как жизнедеятельность любых организмов, в том. числе и человека, зависит от переработки продуктов питания в вещества, необходимые для развития и функционирования организмов, в относительно короткий промежуток времени. [c.132]

В ряде случаев, особенно при гомогенном катализе, ускорение связано с образованием новых неустойчивых промежуточных соединений. Наиример, при производстве ссрной кислоты окисление сернистого газа может идти с достаточной скоростью только в присутствии катализатора — окиси азота. При ЭТОМ реакция окисления S02(r)+ /202(г) =80з(г) идет в две стадии [c.275]

Так, основу для развития теории гомогенного катализа заложили блестящие работы по кинетике и механизму гомогенных реакций в растворах и жидкой фазе Н. А. Меншуткина и Н. А. Шилова. Общеизвестна выдающаяся роль советских ученых в создании современной теории гомогенных газовых и цепных реакций. Особенно велика в этом роль и заслуги одного из создателей теории цепных реакций — H.H. Семенова и его большой научной школы, к которой принадлежат В. Н. Кондратьев, Ю. Б. Харитон, Я. Б. Зельдович, В. В. Воеводский, Н. М. Эмануэль, А. А. Ковальский и многие другие ученые. В процессах горения и во многих цепных каталитических реакциях большую роль играют перекисные соединения и радикалы. Одним из авторов перекисной теории окисления (теория Баха—-Энглера) являлся А. Н. Бах. [c.8]

Классификация катализа и каталитических реакций. По агрегатному состоянию реагирующих веществ и катализатора различают гомогенный катализ, когда реагенты и катализатор находятся в одной фазе, и гетерогенный катализ, когда каталитическая система включает несколько фаз. В нефтепереработке гетерогенный катализ, особенно с твердым катализатором, распространен значительно больше, чем гомогенный. [c.415]

Реакции, протекающие в присутствии катализаторов, принято разделять на реакции гомогенного и гетерогенного катализа. К реакциям гомогенного катализа относятся такие, в которых катализатор и реагенты находятся в газовой или жидкой фазе. В этом случае границы раздела между катализатором и реагирующими веществами отсутствуют. При гетерогенном катализе катализатор я реагенты находятся в разных фазах и взаимодействие протекает на поверхности раздела фаз. В процессах гетерогенного катализа особенно широко применяются твердые катализаторы. [c.133]

Ферментативный катализ, особо важный в биохимических процессах с участием органических соединений и подробно рассматриваемый в курсе биохимии, интересен сочетанием особенностей гомогенного и гетерогенного катализов [c.166]

Аппараты гомогенного катализа не имеют каких-либо характерных особенностей проведение каталитических реакций в однородной среде технически легко осуществимо и не требует аппаратов специальной конструкции. [c.179]

Специфические особенности по крайней мере некоторых случаев гомогенного катализа, по-видимому, имеют отношение к биохимической эволюции. Действительно, почему именно гомогенные катализаторы составляют те сложные сопряженные системы катализаторов, функции которых поддерживают всю совокупность метаболических процессов [c.202]

Таким образом, даже при самых медленных моделях время транспортиро ванйя яа несколько порядков меньше времени реамции, т. е. в гoмoгeннoiM ката лизе транспортирование является относительно быстрым процессом, и вероятност диффузионного торможения мала. Следовательно, гомогенный катализ позволяе изучать собственно химический акт, что делает его особенно ценным при изуче НИИ механизма каталитического действия. [c.132]

Установление возможности самоорганизации в сильнонеравновесных системах имеет важнейшее значение для химии, особенно для катализа и биологии. Это связано с тем, что функционирующие катализаторы, как гетерогенные, так и гомогенные, а также живые организмы представляют собой весьма неравновесные химически реакционноспособные системы, в которых могут существовать большие фадиенты концентраций химических веществ, а иногда также и температуры, давления, электрического потенциала и т.п. [c.350]

Образование диссипативных структур в последние годы многократно наблюдалось и в химии (осциллирующие реакции), особенно в катализе при исследовании катализаторов методами in situ, т.е. позволяющими наблюдать за катализаторами непосредственно в ходе реакции. Типичными примерами этих структур, свойственными только неравновесным процессам, являются временные и пространственно-временные диссипативные структуры, такие как изотермические осцилляции скорости каталитической реакции и образование химических волн. Оба типа структур наблюдаются как для гетерогенных, так и для гомогенных каталитических систем. Чисто пространственные диссипативные структуры в катализе известны пока меньше в связи с трудностями их экспериментального обнаружения на фоне равновесной реконструкции поверхности катализатора под действием реакционной среды. [c.379]

Таким образом, варьируя химический состав, изменяя химический потенциал катализатора можно попытаться осуществлять переход от раздельного механизма к высококомпенсационному слитному механизму кроме того, возможно предвидение каталитической активности на основе значений энергии связи реагентов с катализатором [19, с. 495]. Это трудный путь, однако определенные успехи в его реализации имеются, особенно в металлкомплексном гомогенном катализе. В этом случае реагенты входят в координационную сферу иона металла (т. е. становятся дополнительными лигандами), благодаря чему существенно облегчаются их взаимная ориентация, поляризация реагента в поле центрального иона металла и лигандов, электронные переходы в комплексе наконец, такое комплексообразование легко контролировать, варьируя природу исходных лигандов и центрального иона металла. Отметим, что в последнее время возникла и успешно реализуется идея ге-терогенизации катализа металлкомплексными соединениями, закрепленными (иммобилизованными) на полимерных гелях при этом остается возможность перехода к слитному механизму, а также удается использовать в качестве катализаторов соединения, нерастворимые в реакционной среде (основное преимущество классического гетерогенного катализа). [c.99]

В 3, гл. V мы очень подробно останавливались иа особенностях катализа при окислении SO2 в SO3, напомним, что здесь используют как гетерогенный катализ (при контактном способе получения серной кислоты), так н гомогенный катализ (при нитрозилсер-ном способе). [c.296]

Задача 13.3. Термические реакции (я - -л )-циклоприсоеднне[шя достаточно легко протекают в условиях гомогенного катализа ионамн переходных металлов, особенно с /-э лект ронной оболочкой. Покажите, пользуясь методом корреляционных диаграмм, что эти реакции являются разретеинмми по орбитальной симметрии. [c.501]

Гомогенный катализ. Так называют каталитический процесс, когда реакциоиная смесь и катализатор образуют одну фазу (газопарообразную или жидкую). Гомогенно-ка-талитнческне реакции особенно распространены при проведении процессов в жидкой фазе. Гомогенным катализаторами обычно служат растворы кислот, оснований, солей и преледе всего солей с1-элементов (Сг, Мп, Ре, Со, Си и др.). [c.31]

Весьма важным разделом Ф.х., тесно связанным с хим. кинетикой, является учение о катализе, т. е. об изменении скорости и направления хим. р-ции при воздействии в-в (катализаторов), участвующих в р-ции, но остающихся химически неизменными после каждого цикла превращений и поэтому не входящих в состав конечных продуктов. При гомогенном катализе катализатор и реагирующие в-ва находятся в одной фазе в мол.-дисперсном состоянии, товда как при гетерогенном катализе катализатор образует самостоят. фазу, отделенную границей раздела от фазы, вк-мй находятся реагирующие в-ва. Наличие границы раздела фаз в гетерогенном кягализе означает его зависимость сгг физ. состояния пов-сти катализатора и его изменений в ходе р-ции. В качестве самостоят. типа рассматривают микрогетерогенный катализ, напр, ферментативный катализ и мембранный катализ, играющие особенно важную роль в биол. процессах. Быстро развивается металлокомплексный катализ, характеризующийся весьма высокой селективностью и мягкими условиями осуществления р-ций. [c.94]

Как в реакциях гомологизации, так и в процессе Юнион Карбайд, описанном ранее, продуктами являются кислородсодержащие углеводороды. Проведенные исследования механизма гомогенного катализа подтверждают концепцию, что разрыв связи углерод — кислород не может быть выполнен на простом металлическом центре мономолекулярного гомогенного комплекса [43]. Это согласуется с представлениями о процессе получения этиленгликоля на мономолекулярном родиевом катализаторе Юнион Карбайд, когда связи С—О остаются нетронутыми. Однако при гомологизации добавляется радикал метилена на стадии, сходной по химизму с синтезом Фишера— Тропша. В соответствии с такой концепцией на этой стадии происходит разрыв связи С—О и для ее проведения требуется мономолекулярный активный комплекс. Этот частный подход к гомогенному синтезу на основе СО и Нг должен быть тщательно исследован, что особенно важно, поскольку он связан с разработкой гомогенных катализаторов для синтеза углеводородов. [c.274]

Для изучения гомогенного гидрирования успешно применялись различйые методы кинетический, ядерного магнитного резонанса, спектроскопии в инфракрасной, ультрафиолетовой и видимой областях, адектронного парамагнитного резонанса и метод меченых атомов. Одна из проблем гомогенного катализа заключается в обеспечении условий, гарантирующих истинную гомогенность реакций. Во многих системах, в особенности тех, которые не содержат лигандов, способных стабилизировать восстановленные валентные состояния или металй-гидридные связи, может происходить осаждение свободного металла. В этом случае необходимо специально доказывать, что раствор действительно гомогенный. Катализатор Р1С12(С Н4)2 [26], как было показано, является истинно гомогенным при низких температурах [27]. В то же время недавно выяснилось, что в случае гидрирования олеиновой кислоты при 200°С и 250 атм, катализируемого смесью олеатов меди и кадмия, действительным катализатором Служит коллоидная металлическая медь, стабилизированная кадмиевым мылом [27]. Ранее же эта каталитическая система считалась гомогенной [3, 8]. [c.14]

Особенно полезным оказался метод гомогенного катализа для окисления изобутана в гидроперекись трет-бутла в присутствии бромистого водорода [338]. Выход гидроперекиси достигает 70%. Если процесс вести приблизительно при 160° и соотношении компонентов смеси изобутан—кислород—бромид, равном 10 10 1, то выход гидроперекиси может быть доведен до 70%. Путем незначительного изменения условий можно значительно увеличить выход перекиси ди-трет-бутила, а также тре/л-бутилового спирта и других продуктов (табл. 19). В ходе реакции наблюдается небольшая потеря бромистого водорода за счет образования бромидов. Условия проведения опыта при катализе бромистым водородом требуют, чтобы реакция проводилась в стеклянном змеевике значительного объема, стенки которого должны быть специально обработаны с целью уменьшить нежелательное разложение продуктов реакции. Выходы, указанные в табл. 19, получены в реакторе объемом 3 л, представлявшем собой стеклянный змеевик внутренним диаметром 25 мм, погруженный в масляный термостат. Дезактивация стенок состояла в промывке реактора 2—5%-ным раствором борной кислоты, сушке и откачке при 145°. [c.148]