Теория катализа

Фундаментом прогнозирования активности, селективности и других специфических свойств катализатора должна стать детальная микроскопическая теория гетерогенного катализа, опирающаяся на современные представления квантовой химии и теории твердого тела. Описывая элементарные акты реакций и превращений вещества на поверхности реального катализатора, такая теория в принципе дает возможность не только в полной мере понять механизм, кинетику и термодинамику катализа, но и предсказать каталитическую способность того или иного металла, полупроводника, диэлектрика в конкретной химической реакции. Однако незавершенность теорий катализа не позволяет однозначно предсказывать оптимальный состав промышленных катализаторов и другие их характеристики для действующих и проектируемых производств. До сих пор решение проблемы подбора катализаторов опирается в значительной мере на эмпирические подходы, сопряженные с большими затратами рутинных форм труда. Так, в поисках первого катализатора для синтеза аммиака было исследовано около 20 тыс. различных веществ [1, 2]. В 1973 г. число известных органических соединений оценивалось в 6 млн. Ежегодно только в нашей стране синтезируется более 40 тыс. новых химических соединений. Таким образом, разработка научно обоснованных целенаправленных стратегий поиска катализаторов представляет актуальную проблему современного катализа. Актуальность проблемы подтверждается еще и тем, что коло 90% промышленных химических и нефтехимических производств ведется с применением катализаторов. [c.56]

Оствальд удачно использовал эту идею в разработанной им теории катализа. Он показал, что образование промежуточного продукта в виде соединения с катализатором (см. разд. Катализ ) требует меньшей энергии активации, чем непосредственное образование конечных продуктов реакции. [c.120]

Подробно рассматриваются такие вопросы, как химический состав нефтей и нефтяных фракций очистка нефтяных фракций физическими и химическими методами теория термо-ката-литических процессов нефтепереработки (крекинг, пиролиз, риформинг, гидрирование, алкилирование) теоретические аспекты применения и эксплуатационных свойств нефтепродуктов. При этом большое внимание уделяется термодинамическим и кинетическим закономерностям, механизма реакций, теории катализа, теории сорбционных процессов и процессов экстракции, явлениям детонации, стабильности нефтепродуктов. [c.4]

Теории гетерогенного катализа. В настоящее время еще нет единой и общепризнанной теории катализа. В разное время исследователями ряда стран предлагались взаимно дополняющие друг друга частные теории, базирующиеся на различных физикохимических аспектах каталитического действия. Их можно подразделить на 2 группы [c.84]

Общий механизм каталитического действия координационных комплексов сводится к облегчению электронных переходов в общей системе электронов и ядер внутри комплекса по сравнению с переходами между отдельными молекулами. С этих позиций естественно считать, что стадия образования координационных комплексов может ускорять как реакции окисления—восстановления, так и реакции перераспределения валентных связей (ин-тра- и интермолекулярные), поскольку между различными молекулами, входящими в координационную сферу комплекса в качестве лигандов, взаимодействие облегчается 5, 61. В случае гетерогенного катализа через координационные комплексы можно рассматривать активный центр как металл (его ион) с незаполненной сферой лигандов и применять к нему уже известные общие и частные принципы связи между строением комплексообразующего иона или ненасыщенного комплекса с его каталитической активностью. Существенную роль в определении активности катализатора в координационном катализе играют стабильность первоначально образующегося комплекса в реакциях, протекающих по механизму замещения лигандов. В этом случае, как следует из общей теории катализа и принципа энергетического соответствия Баландина, должна наблюдаться экстремальная зависимость между активностью катализатора и стабильностью комплекса. [c.59]

Рассмотренные количественные подходы на основе анализа механизма гетерогенного катализа не всегда обеспечивают исчерпывающее решение задач прогнозирования свойств и подбора катализаторов в силу объективных причин, связанных с незавершенностью теории катализа. Поэтому наряду с подходом, основанным на описании физико-химической сущности явлений катализа, получили широкое распространение формальные экспериментально-статистические методы описания сложных кибернетических систем. Предпосылки для развития экспериментально-статистических методов подбора катализаторов были созданы достигнутыми возможностями современной вычислительной техники, с одной стороны, а с другой стороны — накоплением значительного, хотя и не всегда строгого количественного экспериментального материала в области практического катализа. [c.67]

Важнейшей для химической п нефтеперерабатывающей промышленностей, для производства пластических масс, а также для других практических задач является проблема подбора эффективных катализаторов химических реакций. Однако она, несмотря на многолетние усилия целой армии исследователей, не получила до сих пор прочного теоретического фундамента в виде теории гетерогенного катализа. Это связано с тем, что изучение молекулярного взаимодействия в поверхностных слоях и разработка теории этого взаимодействия до сих пор не достигли успехов, которые обеспечивали бы серьезное развитие теории катализа. Лишь в последние десятилетия в этой области достигнуты известные частные успехи. [c.17]

Таким образом, изменяя условия опыта, можно, согласно дуалистической теории катализа, по экспериментальным данным определить числовое значение кинетических констант, входящих в уравнение скорости. [c.290]

Причины избирательного действия катализаторов в каждом частном случае могут быть различными. На ранней стадии развития теории катализа наиболее общим было объяснение, даваемое на основе свойств промежуточных соединений, которые [c.298]

Предложен ряд теорий, объясняющих, или вернее предполагающих, схемы дейстеия катализаторов. С нашей точки зрения наибольшего внимания заслуживает мультинлетная теория катализа, разработанная акад. Баландиным. Согласно этой теории поверхность катализатора неоднородна, на ней имеются отдельные активные точки. Несколько активных точек образует каталитический центр — мультиплет. На таком каталитическом центре и происходит химическая реакция. Молекулы реагирующих веществ притягиваются к активным центрам, сгущаются вокруг них или, как говорят, адсорбируются на катализаторе. В результате одновременного притяжения 1 нескольким активным точкам внутри молекулы возникают напряжения, приводящие к разрыву реагирующей молекулы с образованием новых молекул и протеканию ряда последующих реакций. [c.45]

Нечеткость теорий гетерогенного катализа. Единой теории катализа не существует. Часто одному и тому же факту можно дать несколько объяснений, причем не обязательно взаимоисключающих. [c.9]

Существующие теории катализа условно можно разделить на три группы, причем две пз них можно отнести к физическому, а одну — к химическому подходам [3]. [c.10]

Указанное деление теорий на группы является в известной мере условным, так как обычно теории катализа несут на себе отпечаток как химического, так и физического подходов. Боль- [c.10]

Первым этапом исследования любого каталитического процесса является выбор катализатора. Несовершенство общей теории катализа не позволяет предсказать априори оптимальный состав промышленных катализаторов для разрабатываемых процессов, и поэтому поиск их необходимо осуществлять с использованием статистических методов. [c.20]

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]

Простейший пример механизма сопряжения — совместная работа двух катализаторов (например, с помощью прямого взаимодействия промежуточных продуктов частных реакций различного типа, адсорбированных на соприкасающихся кристаллах (зернах) контактов разных функций, через перемещение адсорбированных промежуточных продуктов с контакта на контакт посредством поверхностной диффузии, а также через газовую фазу с десорбцией с одного контакта и адсорбцией на другом). Преимущественное использование смешанных катализаторов перед простыми и необходимость применения носителей и модификаторов вызваны необходимостью обеспечить скрытое сопряжение, требуемое для получения определенного продукта. Для эффективного сопряжения, как правило, требуются сложные каталитические системы. До сих пор их находят в основном эмпирически. Сознательный подбор и конструирование таких систем — одна из насущных задач теории катализа. Его частный и особенно важный вид — морфологический катализ — состоит в обеспечении определенного строения продуктов реакции. [c.306]

Автор книги, ранее принимавший активное участие в разработке так называемой электронной теории катализа, теперь, как он сам пишет, пытается объединить химический и физический аспекты катализа . Экстраполируя от гомогенного к гетерогенному катализу , он интерпретирует механизм гетерогенного катализа с позиций теории комплексообразования, поскольку работы последних лет показали, что между гетерогенным и гомогенным катализом нельзя провести четкую границу, как это считалось ранее в обоих случаях найдены сходные элементарные механизмы и активные формы. Убедительным примером может служить сопоставление окислительно-восстановитель-ного катализа на переходных металлах и их твердых неорганических соединениях с катализом неорганическими комплексными соединениями переходных металлов в растворах. [c.5]

Новейшим проявлением физико-химического подхода к катализу, значительный вклад в который был внесен Ленгмюром и его последователями, является так называемая электронная теория катализа. Бу-душ,ие успехи теории катализа могут быть достигнуты, вероятно, только путем согласования химического и физического подходов в этом отношении область каталитических превращений углеводородов представляет собой прекрасный объект для проверки теоретических представлений. Некоторого упорядочения в теории катализа удалось достигнуть благодаря подразделению катализаторов и реакций на два класса, и в известных пределах уже сейчас могут быть сделаны качественные предсказания. [c.8]

Эти модели иллюстрируют концепции ранней электронной теории катализа, которая предсказывала следующие электронные переходы [c.28]

Теорию катализа студенты подробно изучают в курсе "Физическа химия". [c.84]

Советские ученые иа основании собственных представлений о явлениях катализа, исходные позиции которых определены Н. Д. Зелинским [51, дали несколько ва11иа1[тов общей теории катализа алюмосиликатами. Схемы С. Н. Обрядчикова 163, 64] созданы на базе наблюдающейся связи между каталитической активностью и обменной способностью алюмосиликатов не Ю. А. Битепажу 165]. Б. Л. Молдавский использовал представления об алюмосиликатах как активных комплексах, несущих электрический заряд [66] А. Н. Титона рассматривала алюмосиликаты как пермутитовые кислоты, имеющие под1 ижный водородный атом гидроксильной группы алюминия 167]. 13. Н. Грязновым, В. В. Коробовым, А. В. Фростом 127] и [c.159]

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]

НЕКОТОРЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ СТЕРЕОХИМНЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ТЕОРИИ КАТАЛИЗА [c.9]

В заключение следует предупредить читателя, что при всех достоинствах конформационной теории ее не следует считать венцом развития стереохимии. В частности, барьер внутреннего вращения этана, рассчитанный с использованием значений энергии классических ван-дер-ваальсовых сил, составил всего 3—4 кДж/моль, тогда как по термодинамическим данным 13 кДж/моль. Следовательно, существуют какие-то неизвестные взаимодействия, которые пока нельзя учесть и даже назвать. Правда, выдвинут ряд идей и расчетов на их основе [23, с. 14—16], но вопрос все же нельзя считать решенным. Однако и сегодня конформационная теория уже может много дать теории катализа, надо только почаще обращаться к такой возможности. [c.18]

Как уже было сказано, наличие вторичного солевого эффекта заставляет признать, что каталитическую активность проявляют также анионы кислоты и недиссоциированные молекулы кислоты. Эти факты были использованы в так называемой дуалистической теории катализа (Даусон, 1906). Согласно этой теории, при расчете скорости каталитического процесса необходимо учитывать, что каталитически активными являются ионы водорода и гидроксила, анионы, молекулы недиссоциироваиных кислот и оснований и недиссоциированные молекулы воды. Поэтому скорость реакции при данной концентрации реагирующего вещества равна сумме скоростей, обусловленных активностью всех катализирующих частиц. [c.288]

Дальнейшее развитие учения о катализе шло как по пути накопления экспериментальных данных, разработки способов приготовления активных катализаторов, открытия и изучения новых каталитических процессов, внедрения катализа в химическую промышленность, так и по пути развития теории гетерогенного катализа. Однако успехи теоретиков были значительно более скромными, чем успехи экспериментаторов. И это не случайно. Хотя принципиальной разницы между каталитическими и некаталитическими процессами нет, и те и другие подчиняются основным законам химической кинетики, в обоих случаях система реагирующих веществ проходит через некоторое особое, обладающее повышенной энергией активное состояние, в гетерогенных каталитических реакциях наблюдаются специфические особенности. Прежде всего появляется твердое тело, от свойств и состояния которого существенно зависят все явления в целом. Поэтому не случайно, что успехи теории гетерогенного катализа неразрывно связаны с развитием теории твердого тела. Поскольку процесс идет иа поверхности, знание строения поверхности катализатора оказывается решающим для развития теории катализа. Отсюда вытекает тесна я связь развития теории катализа с развитием экспериментального и теоретического изучения адсорбционных явлений. Сложность кетероген-ных процессов, присущие им специфические черты, приводят к тому, что теоретические исследования в этой области не завершилась еще построением теоретических концепций, на базе которых можно было бы обобщить имеющийся фактический ма-териал. Пока можно только говорить о наличии нескольких теорий, в первом приближении обобщающих те или иные экс- периментальные данные. [c.294]

Исследования процесса отравлеЕ1ия сыграли большую роль в развитии теории катализа. Практический же вывод из результатов этих исследований следующий. Необходимо тщательно предохранять катализаторы от отравления и предъявлять специальные требования к аппаратуре и к очистке исходных веществ. [c.301]

Применение электронных представлений к гетерогенному катализу приводит к интересным, хотя пока только качественным результатам, показывающим, что каталитическая активность связана с электронным состоянием катализирующей по-нерхности. Однако следует помнить, что все теоретические построения связаны с идеальным кристаллом. Поэтому выводы мектронной теории оказываются применимыми лишь в предельном случае и практически количественно не могут быть пока сопоставлены с опытными данными. Интенсивное развитие в последние годы этого раздела теории катализа позволяет надеяться, что в недалеком будущем будут разработаны количественно сопоставимые с опытом варианты электронной теории катализа. [c.368]

Относительно недавно установлено, что пассивирующая пленка не обязательно должна быть сплошной. Так, появление на поверхности платины кислорода, занимающего лишь несколько процентов общей поверхности металла, приводит к почти полному прекращению анодного растворения платины в (юляной кислоте. Можно предположить, что анодное растворение и вообще взаимодействие металла с агрессивными средами происходит не на всей поверхности, а лишь на отюсительно небольшом числе малых участков поверхности, т. е предста-нление об активных центрах, имеющее такое большое значение в теории катализа, сохраняется и в этом случае. [c.637]

Вопросы представления и кодирования в ЭВМ структурной информации в гетерогенном катализе имеют ряд особенностей. В предложенной А. А. Баландиным мультиилетной теории катализа одно из центральных мест занимает теория строения вещества [73, 74]. Важное значение в ней придается понятию индексной группы — определенного элемента структуры, являющегося аналогом структуры функциональной группы в органической химии [75]. [c.92]

Классификация Рогинского [1 ] основана на том, что на катализаторах первого класса получаются радикалоподобные, а на катализаторах второго класса — ионоподобные соединения она дает общий, и потому качественный, ответ на вопрос о селективности. В ее первоначальной форме эта классификация идентифицировала первый класс как электронные проводники (металлы и полупроводники), а второй класс — как твердые тела, в которых нет свободных электронов (изоляторы), и это подразделение послужило основой для так называемой электронной теории катализа, развитой, в частности, Волькенштейном [2] на основе чисто физической модели твердого тела. Однако ценность классификации Рогинского не связана с одной этой частной теорией. [c.14]

Такой переход от иона к радикалу хорошо известен для электродных процессов, и он был предсказан электронной теорией катализа на полупроводниках [2]. Относительные концентрации ионных и нейтральных адсорбированных частиц являются функцией положения уровня Ферми в твердом теле. В частности, для СГ2О3 (разд. П. 2.А) это можно представить как попадание дырки на центр Сг " , связывающий радикал К-, и переход этой дырки к лиганду. Образованный при этом ион перескакивает на соседний анион 0 на поверхности. [c.60]

Неорганическая химия (1981) -- [ c.170 ]

Перекись водорода и перекисные соединения (1951) -- [ c.108 ]

Руководство по физической химии (1988) -- [ c.342 , c.345 , c.355 , c.363 ]

Краткий курс физической химии Изд5 (1978) -- [ c.490 , c.492 ]

Организация исследований в химической промышленности (1974) -- [ c.113 ]

Неорганическая химия (1981) -- [ c.170 ]

Физическая химия и химия кремния Издание 3 (1962) -- [ c.244 , c.245 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология