Углерод и его соединения, катализ разложения

Можно утверждать, что без катализа вообще была бы невозможна жизнь. Достаточно сказать, что лежащий в основе жизнедеятельности процесс ассимиляции двуокиси углерода хлорофиллом растений является фотохимическим и каталитическим процессом. Простейшие органические вещества, полученные в результате ассимиляции, претерпевают затем ряд сложных превращений. В химические функции живых клеток входит разложение и синтез белка, жиров, углеводов, синтез различных, часто весьма сложных молекул. Таким образом, клетка является своеобразной и весьма совершенной химической лабораторией, а если учесть, что все эти процессы каталитические — лабораторией каталитической. Катализаторами биологических процессов являются особые вещества — ферменты. Если сравнивать известные нам неорганические катализаторы с ферментами, то прежде всего поражает колоссальная каталитическая активность ферментов. Так. 1 моль фермента алкогольдегидрогеназа в 1 сек при комнатной температуре превращает 720 моль спирта в уксусный альдегид в то время как промышленные катализаторы того же процесса (в частности, медь) при 200 °С в 1 сек превращают не больше 0,1—1 моль на один грамм-атом катализатора. Или, например, 1 моль фермента каталазы при О °С разлагает в одну секунду 200 ООО моль перекиси водорода. Наиболее же активные неорганические катализаторы (платиновая чернь) при 20 °С разлагают 10—80 моль перекиси в 1 сек на одном грамм-атоме катализатора. Приведенные примеры показывают, что природные биологические катализаторы во много раз превосходят по активности синтетические неорганические катализаторы. Высокая специфичность и направленность действия, а также способность перерабатывать огромное количество молекул субстрата за короткое время при температуре существования живого организма и позволяет ферментам в достаточном количестве давать необходимые для жизнедеятельности соединения или уничтожать накапливающиеся в процессе жизнедеятельности бесполезные, а иногда и вредные продукты. [c.258]

Как видим, вода в первой стадии образует промежуточное соединение, разлагающееся во второй стадии. Примером гомогенного катализа может служить также реакция разложения уксусного альдегида при 400°С в присутствии паров йода. Продуктами реакции являются метан и окись углерода [c.266]

Далее теми же авторами было показано А7,4б/, что непредельные соединения тормозят дальнейшее разложение диазоэфира, причем ингибирующая активность в ряду углеводородов возрастает с увеличением порядка углерод-углеродных связей. Такое же наблюдение было сделано в работе /Э8/. Ыеханизм торможения можно представить как частичную дезактивацию катализатора за счет образования неактивных или малоактивных комплексов между ним и непредельными соединениями /38,47,4 , Вместе с тем известно, что ионы закисной меди способны к ком-плексообразованию с олефинами в большей степени, чем ионы окисной меди /49-51/. Поэтому факт торможения реакции непредельными соединениями можно рассматривать как подтверждение решающей роли одновалентной меди в катализе разложения АДС. дд [c.89]

Изомеризация каротиноидов [486] катализ йодом). Соединения углерода, содержащие большое число двойных связей, полнены , всегда привлекали внимание химиков. Одним из важных классов полиенов являются каротиноподобные пигменты, окрашенные в желтый, оранжевый, красный и фиолетовый цвета. Молекулы этих соединений не содержат атомов азота, но могут содержать атомы кислорода. Наличие длинных сопряженных систем определяет их окраску и, по-видимому, возможность существования большого числа цис-и транс-изомеров. Для таких систем возможно большое число различных пространственных конфигураций, однако, несмотря на это, как синтетические, так и натуральные полнены являются обычно /пранс-соединениями, обладающими более низкой энергией и характеризуюшдмися более высокой устойчивостью. Следовательно, основным препаративным методом перевода этих доступных и обычно встречающихся изомеров в другую форму должны служить реакции изомеризации. Йод является мощным катализатором, оказывающим сильное воздействие на пространственную структуру полиенов. Изменения протекают сравнительно быстро, и равновесная смесь, содержащая йод, обычно отличается от смеси, получаемой умеренной термической обработкой (кипячение растворов с обратным холодильником). Что касается необходимой концентрации катализатора, то Цехмейстер установил, что при концентрации пигмента порядка 0,1 м.г на 1 мл петролейного эфира или бензола (1/5000 М) содержание йода в количестве 1—3% от веса пигмента обеспечивает достижение равновесия при 25° в течение 15—60 мин. (во многих случаях в пределах 5 мин.). Как и в других случаях йодного катализа, реакция ускоряется при действии света, как дневного, так и искусственного, причем чрезмерно длительное экспонирование может привести к разложению полнена. Имеется некоторая опасность образования слабоокрашенных продуктов расщепления, однако в большинстве случаев их присутствие незначительно. Обычно катализ йодом считают надежным методом и широко используют его [c.164]

Изомеризация. Одной из важных целей Щ лочного катализа является активация углерод-водородных связей простых олефиновых и парафиновых углеводородов. Для активации таких простых систем обычно приходилось прибегать к жестким условиям. Так, изомеризацию олефинов проводили с применением натрия, например, иатрийорганических соединений, получаемых непосредственно в реакционной зоне [186, 187], и действием алкилов натрия при температуре их разложения [188 . Однако эти системы гетерогенны и требуют повышенных температур. Использование окисно-алюминиевого носителя для натрия значительно повышает каталитическую активность [185, 188]. Возможности выбора гомогенных катализаторов для этих систем ограничены. Были проведены поисковые исследования применяли литий в этилендиамине [189, 190]. Недавно было обнаружено [191-1961, что в системе трет-буюксш калия — диметилсульфоксид изомеризацию олефиновых углеводородов можно проводить при температуре всего 55 °С. Простота и высокая активность такой системы позволили изучить кинетические и энергетические зависимости для этих реакций. В ходе исследований были выяснены роль и влияние структуры углевохоро-да, влияние основания и факторы, обусловливающие эффективность растворителя. [c.260]

Хотя гидрогенизация цианистого водорода до метиламина была осуществлена еще в 1863 г. [1], история современной каталитической гидрогенизации начинается с 1897 года, когда Сабатье и Сендеренс впервые провели парофазную гидрогенизацию ненасыщенных соединений над никелевым катализатором [2]. По словам Сабатье, его интерес к действию никеля возник в связи с разработкой процесса Монда для очистки никеля путем образования и разложения карбонила никеля. Способность никеля соединяться с окисью углерода давала основание предположить, что другие ненасыщенные соединения в газовой фазе должны реагировать подобным же образом. Сабатье выдвинул химическую теорию катализа, согласно которой промежуточной стадией гидрогенизации является образование нестойких химических соединений. При гидрогенизации этилена, например, для образования промежуточного комплекса Сабатье допускал фиксацию (или по современной терминологии хемосорбцию ) водорода нике.<тем. [c.149]

Для объяснения процессов катализа выдвинут ряд теорий, из которых основная построена на идее образования промежуточных соединений катализатора с катализируемыми веществами. Каталитическое действие окиси алюминия при разложении этилового спирта объясняется тем, что этот окисел отнимает от спирта воду, образуя с ней непрочное соединение. Последнее разлагается на Н2О и ЛиОз и тем самым катализатор регенерируется (восстанавливается). При нагревании смеси окиси углерода и паров воды в присутствии магнитной окиси железа Рез04 происходит вначале восстановление последней [c.130]

Вероятнее всего, прямая (автотрофная) утилизация сульфата, азота, двуокиси углерода, водорода и кислорода возникла после появления соответствующих порфиринов (это, вероятно, происходило на более поздней стадии). Возможные пути возникновения таких соединений в условиях первобытной Земли были рассмотрены в гл. IV. Было высказано предположение, что иа самых ранних стадиях эволюции метаболизма катализ необходимых реакций осуществляли находящиеся в воде катионы [301. Одной из таких реакций могла быть реакция восстановления перекиси водорода до воды (2Н2О22НгО +О2). Гидратированный ион Ре сам по себе способен повышать скорость спонтанного разложения перекиси водорода. Согласно предположениям, присоединение пор-фиринового кольца к этому катиону сопровождается тысячекратным возрастанием каталитической активности. Таким же образом может происходить ускорение других реакций, протекающих с участием ионов железа. Высказано также предположение, что железопорфирины способны катализировать свое собственное воспроизведение, поскольку в их синтезе имеется, по-видимому, стадия окисления. В гл. IV мы видели, что такое явление действительно наблюдалось в лаборатории. [c.271]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология