Катализ гетерогенный, кинетик

В первой части книги рассматриваются вопросы формальной кинетики простых реакций (порядок реакции, константа скорости, кинетические уравнения различных порядков), математические характеристики сложных кинетических систем и экспериментальные характеристики простых и сложных кинетических систем. Вторая часть имеет вспомогательный характер — она посвящена статистическим методам, применяемым к системам из большого числа частиц при равновесии. В третьей — рассматриваются вопросы кинетики гомогенных реакций в газах (реакции мономолекулярные, бимолекулярные, тримолекулярные, сложные реакции в газовой фазе взрывные процессы и процессы горения). Четвертая, последняя, часть посвящена реакциям в конденсированной фазе (кислотно-основной катализ, реакции окисления-восстановления, радикальная полимеризация, гетерогенный катализ). [c.4]

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]

Инфракрасная (ИК) спектроскопия используется в различных областях науки, и в каждой из них придается- этому термину различный смысл. Для химика-аналитика это удобный метод решения таких задач, как, например, определение пяти изомеров гексахлорциклогексана, качества парафина, смолы, полимера, эмульгатора в эмульсии для полировки, опознание страны, из которой вывезен контрабандный опиум. Физику ИК-спектроскопия представляется методом исследования энергетических уровней в полупроводниках или определения межатомных расстояний в молекулах. Она может быть также полезна и при измерении температуры пламени ракетного двигателя. Для химика-органика это метод идентификации органических соединений, позволяющий выявлять функциональные группы в молекулах и следить за ходом химических реакций. Для биолога ИК-спектроскопия - перспективный метод изучения транспорта биологически активных веществ в живой ткани, ключ к структуре многих естественных антибиотиков и путь познания строения клетки. Физикохимику метод позволяет приблизиться к пониманию механизма гетерогенного катализа и кинетики сложных реакций. Он служит дополнительным источником информации при расшифровке структуры кристаллов. В этих и многих других областях знания ИК-спектроскопия служит исследователям мощным средством изучения тайн вещества. Вероятно, справедливо будет сказать, что из всех инструментальных методов ИК-спектроскопия наиболее универсальна. [c.9]

Пример 1-3. Моделирование кинетики гетерогенного каталитического процесса. Рассмотрим пример, взятый из области гетерогенного катализа. Опишем кинетику реакции гидрогенизации, проводимой в аппарате идеального смешения. В ней принимают участие вещества, находящиеся в трех различных фазах в газовой фазе содержится водород (под большим давлением), в жидкой фазе — четыре вещества Л, 5, С и Н , а в твердой фазе — катализатор, представляющий собой слой зернистого материала. В этой системе происходят следующие реакции [c.129]

Спектры ЭПР изучают с помощью приборов — радиоспектрометров. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса пригодна для исследования твердых, жидких и газообразных веществ. Метод используют для определения концентрации парамагнитных веществ, в радиохимии, фотохимии, гетерогенном катализе, химической кинетике. [c.330]

Необходимо подчеркнуть, что такой тип активного воздействия совершенно специфичен для гетерогенного катализа и не имеет аналогов в гомогенном катализе и кинетике. [c.13]

В книге изложена теория гетерогенного катализа, рассмотрены кинетика и технология каталитических процессов. Подробно описаны важнейшие типы промышленных катализаторов, основные методы их приготовления, типовые технологические схемы производства катализаторов и основное оборудование. [c.2]

Катализ гетерогенно-гомогенный 464 - гетерогенный 463, 459, 561 кинетика 471 применение промышл. 472 [c.532]

Очень велика роль П. я. в кинетике гетерогенных физико-химич. и химич. процессов с участием обеих граничащих фаз и в кинетике химич. реакций (см. Кинетика хи.ническая). Таковы процессы катализа гетерогенного, а также адсорбционного замедления гетерогенных процессов, иапр. замедления (практич. прекращения) коррозии под действием адсорбционных слоев ингибиторов — веществ, растворенных в окружающей среде, или под действием пассивирующих (защитных) пленок — тонких прочных и сплошных пленок окислов и др. поверхностных химич. соединений на новерхности металла. Таковы же явления адсорбционного отравления катализаторов. [c.52]

Кинетика и механизм реакции изомеризации зависят от типа катализатора и условий проведения реакции. В условиях гетерогенного катализа реакция изомеризации парафинов протекает по термодинамически контролируемому механизму [11]. Количественной оценкой кинетических параметров реакционной способности углеводородов является константа скорости превращения углеводорода в изомерный углеводород или смесь изомеров. Изучение путей этих превращений и состава промежуточных продуктов связано с изучением механизма реакции. [c.14]

Постановка вопроса. Всем, имеющим дело с кинетикой каталитических реакций, известно, как необходимы, особенно в гомогенном катализе, быстрые и наглядные методы решения получающихся уравнений и как их не хватает. В большинстве случаев необратимой медленной стадии, определяющей скорость реакции, предшествуют более или менее сложные равновесные состояния, в которых для катализатора предполагается известной только его суммарная концентрация в случае гомогенного катализа или вполне аналогичная величина общей активной поверхности 5 в случае гетерогенного катализа. В кинетике требуется выразить концентрацию реакционно-активной формы как функцию 5, общих концентраций и констант равновесия, чтобы найденную таким образом концентрацию реакционно-активной формы подставить затем в дифференциальное уравнение скорости необратимой стадии. Этот, обычно скучный и не приводящий к наглядным результатам расчет промежуточных равновесий, оказывается, может быть сделан настолько просто, что достаточно написать схему реакции, чтобы уже иметь и решение. Метод имеет достаточно общий характер и применим ко всем мономолекулярным и к некоторым бимолекулярным реакциям, например консекутивным, параллельным с любым видом ветвления пути реакции, а также может быть распространен и на другие случаи, где рассматриваются равновесные состояния, например, на адсорбцию [293]. [c.274]

Кристалл в целом представляет собой, таким образом, некую макроскопическую молекулу, обладающую ненасыщенными валентностями его можно рассматривать как своего рода полирадикал . Нам хорошо известна роль, которую играют свободные радикалы в кинетике гомогенных химических реакций. Внесение таких радикалов в реагирующую среду (т. е. внесение свободных валентностей) вызывает ускорение реакции. В случае катализа свободные валентности вносятся самим катализатором. Введение в игру этих свободных валентностей стимулирует реакцию. Мы приходим к представлению о кристаллическом катализаторе как об особого рода полирадикале . Этим стирается исторически сложившееся мнение о существовании принципиального различия между гетерогенным катализом и кинетикой гомогенных химических реакций. [c.931]

Промышленное применение гетерогенного катализа. . 471 Кинетика гетерогенного катализа............472 [c.232]

Эти представления приводят не только к объяснению инициирования и обрыва цепей на поверхности, но и к возникновению новой точки зрения на гетерогенный катализ и кинетику хемосорбции, как на своеобразные цепные процессы. [c.38]

Мы проанализировал этот вопрос применительно к двум наиболее распространенным типам кинетических уравнений в гетерогенном катализе— соответствующим кинетике Лэнгмюра — Шваба и степенным [9]. Результаты анализа сводятся к следующему (рассматриваются газовые реакции, однако полученные [c.78]

В собранном виде реактор представляет собой компактное устройство, общий объем которого можно варьировать от 50 до 400 см . Чем меньше прибор по размеру и объему, тем быстрее происходит замена газа (с учетом необходимости для этого пяти-шестикратного объема в реакторах полного смешения). Обычно применяются приборы объемом 300—400 см . При расходе реакционной смеси 500 см 1мин полная замена газа в реакторах происходит уже спустя 5 мин, в реакторах меньшего размера это время сокращается до 1 мин. Последнее позволяет применять такие приборы для исследования катализа и кинетики гетерогенных каталитических процессов в нестационарных условиях. [c.29]

Рассмотренные выше принципы относятся к катализу, протекающему в водной фазе, так называемому гомогенному катализу. Однако в клетках или тканях организма осуществляется значительное число реакций на границе раздела фаз по механизмам гетерогенного катализа. Естественно, что в данных условиях катализ и кинетика ферментативных реакций должны отличаться от традиционной ферментативной кинетики. В условиях гетерогенного катализа субстрат, как правило, неподвижен по отношению к ферменту, который находит его в начале каталитической реакции. Это связано с локализацией субстрата в мембранах или агрегацией его в тех или иных локусах клетки. Таким образом, в первой фазе каталитической реакции субстратом является не отдельная молекула, а неводная фаза того или иного агрегата. В литературе имеется даже соответствующий термин суперсубстрат , обозначающий матрицу, на которой иммобилизован конкретный субстрат для [c.79]

Одновременно с работами Фокина к исследованиям в области катализа и кинетики приступил Орлов — ученик Марковни-кова, впоследствии выдающийся химик. К гетерогенному катализу как методу осуществления органических реакций он пришел под влиянием работ Сабатье и Ипатьева. Тематика его синтетических исследований всецело определялась первыми работами, которые были выполнены им в целях изучения конденсации формальдегида с ароматическими и жирными соединениями. Здесь мы видим пример прямого перехода от гомогенного катализа к гетерогенному как более приемлемому в практическом отношении и более перспективному методу. [c.61]

Учитывая, что исходное сырье представляет собой сложную систему как в химическом, так и в физическом отношении, а все основные и побочные реакции протекают на поверхности полидисперсных катализаторов в условиях нарастающей дезактивации, исследование проблем кинетики процессов каталитического гидрооблагораживання остатков строится на двух уровнях теоретических представлений. На первом уровне не учитывается гетерогенность протекания процесса, т. е. используются формальные подходы гомогенного катализа, основанные на различных эмпирических моделях, описывающих формальную кинетику основных реакций [55]. На втором уровне используются макро-кинетические методы гетерогенного катализа с учетом закономерностей диффузионных процессов, протекающих на зерне и в порах катализатора и использующих математические модели, связьшающие материальные балансы изменения концентраций реагентов с диффузионными характеристиками зерна и сырья, объединенные известными приемами. диффузионной кинетики [27]. [c.70]

Рустамов с сотр. исследовали кинетику конденсации фенола с ацетоном в присутствии серной, соляной и ортофосфорной кислот и сильнокислотных ионообменных смол с сульфогруппами (КУ-1 и КУ-2). Они показали, что реакция является необратимой. Энергия активации в случае использования серной кислоты и ионообменных смол одинакова (15,6 ккал1моль), что говорит об идентичности механизма реакции и одинаковой лимитирующей стадии при гомогенном и гетерогенном процессах. Высокая энергия активации указывает, чта катализ протекает в кинетической области. По активности катализаторы располаг аются в ряд [c.87]

Остановимся на особенностях применяемого катализатора. Несмотря на то что катализатор твераый, кинетику процесса можно выразить через концентрации газообразных реагентов (парциальные давления), а не как функцию поверхности катализатора, на которой адсорбируются реагенты и продукты реакции (как в случае классического гетерогенного катализа, например, р реакции Фишера — Тропша). Другими словами, оксосинтез можно рассматривать как своего рода гомогенный процесс. Это объясняется тем, что роль катализатора играют группы карбонила кобальта, образующиеся в ходе реакции, растворимые в органических соединениях. [c.218]

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]

Обычно в гетерогенном катализе каталитическую активность характеризуют относительным увеличением скорости реакции в расчете на единицу поверхности катализатора. Спецификой окисления является его автоускоренный характер. Поэтому кинетику автоокисления удобнее характеризовать не скоростью, которая меняется во времени, а ускорением, т. е. коэффициентом Ь в уравнении А[02] 2 = Ь . При гетерогенном катализе или ингибировании окисления количественной характеристикой удельной активности материалов служат отношения Ъ—bo)lboS — для материалов, обладающих каталитическим действием, и (Ьо—b) boS — для материалов, обладающих ингибирующим действием, где Ьо — коэффициент для топлива без металлов S — поверхность металла, см /л топлива. Значения (6—ba)fboS и (Ьо—b)/boS для различных материалов в топливе Т-6 при 125 °С представлены в табл. 6.3. [c.207]

Гетерогенный катализ в настоящее время представляет обширную II многогранную область знаний фундаментального и прикладного характера, лежащую на стыке наук физической и органической химии, химии комплексных соединений, химии и физики твердого тела и поверхности, химической кинетики, термодинамики, физической металлургии, химической технологии. При работе над проблемами катализа приходится иметь дело с огромным фактическим материалом в виде чисто эксперпментальных и эмпирических данных, а также с большим многообразием теоретических подходов к объяснению поведения каталитических систем [1, 2]. [c.9]

Интеллектуальный диалог ЛПР—ЭВМ представляет наиболее эффективную форму организации ППР в различных режимах в режимах сбора и переработки экспериментальной информации, в режимах синтеза оптимальных функциональных операторов объ-ектов) в режимах автоматизированного решения проектных задач, в режимах поиска оптимальных законов гибкого управления и др. Из перечисленных режимов ППР, реализуемых в форме диалога ЛПР—ЭВМ, для успешного решения задач в области теории и практики гетерогенного катализа особое значение приобретают автоматизированные методы получения достоверной информации о процессе, глубины ее обработки и осмысления. Здесь на первый план выступают вопросы оптимальной организации эксперимента, обеспечения его гибкости и информативности, создания специализированных систем научных исследований (АСНИ). Специализация методов экспериментального исследования может осуществляться по различным направлениям изучение только или преимущественно самих катализаторов изучение только или преимущественно каталитических процессов, изучение отдельных свойств, не имеющих простой и однозначной связи с катализом, и изучение свойств, непосредственно характеризующих катализ прямые методы изучения каталитического процесса — его выходов, селективности и кинетики в сочетании с его экономической эффективностью, целесообразностью его промышленной реализации и т. п. [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология