Энергия катализатора

Нормы и нормативы использования материальных ресурсов (расход сырья на единицу продукции, выход годной продукции и отходы, удельный расход топлива, энергии, катализаторов и др.) служат основой при онределении материальных затрат на производство. [c.78]

Из того обстоятельства, что каталитическое действие не связано с изменением свободной энергии катализатора, однозначно вытека ет невозможность смещения положения равновесия химической реакции под воздействием катализаторов. Следовательно, вблизи состояния равновесия катализаторы должны в равной степени ускорять как прямую, так и обратную реакции. При удалении от состояния равновесия это условие может и не выполняться. [c.91]

Положительный катализ происходит тогда, когда скорость образования промежуточных соединений катализатора с реагентами и дальнейшего превращения их в продукт больше, чем скорость получения продукта некаталитическим путем. Практически катализаторы производят только для положительного катализа, который мы и рассматриваем в этой -монографии, называя просто катализом. Свободная энергия катализатора до-акта катализа и после него неизменна. Поэтому в обратимых реакциях катализатор ускоряет достижение равновесия, но не смещает его [1]. [c.19]

Для получения таких пересыщений необходимо проводить соответствующие обработки катализаторов как можно дальше от равновесных условий. Избыточную свободную энергию катализаторов АФ можно определить из уравнения [c.115]

Если в процессе адсорбции происходит химическое взаимодействие реагирующего вещества с катализатором, сопровождающееся изменением свободной энергии катализатора и реагирующего вещества, то процесс адсорбции должен сопровождаться убылью общей свободной энергии системы катализатор — реагирующее вещество. [c.45]

Для дальнейшей интенсификации каталитических процессов необходимо больше внимания уделять возможности кумуляции энергии реакции в системе. Применение специальных методов квантовомеханических расчетов указало на возможность захвата энергии катализатором на адсорбционной и реакционной стадиях процесса в виде колебательной энергии. Если колебания, перпендикулярные плоскости решетки, быстро рассеиваются в окружающую среду, то колебания в плоскости, параллельной решетке, могут длительное время сохраняться кристаллом. В результате на поверхности кристалла возникают горячие точки, на которых захваченная энергия может передаваться молекулам реагирующих веществ опять-таки в виде колебательной энергии. Тем самым осуществляется дополнительная энергетическая активация реагирующих веществ. [c.212]

Все каталитические реакции в термодинамическом отношении — самопроизвольные процессы, т. е. сопровождаются уменьшением свободной энергии. Катализатор не сдвигает положения химического равновесия, но ускоряет его достижение. Катализаторы обладают избыточным действием, или селективностью, т. е. ускоряют не всякую реакцию, а одну из термодинамически возможных. [c.470]

К фотокатализу относятся гетерогенные и гомогенные фотохимические реакции, в которых свет поглощается не компонентами реакции, а катализатором. В результате поглощения энергии катализатор сенсибилизирует реакцию к падающему излучению или ускоряет медленно идущую термическую реакцию, сам оставаясь неизменным или изменяясь обратимо. В 26 приведены примеры гомогенных фотохимических реакций, проходящих чаще всего в газовой фазе. Здесь мы рассмотрим гетерогенные фотокаталитические реакции. [c.244]

Если имеются косвенные данные о том, что большая часть энергии реакции передается цепным путем в виде какой-либо газокинетической формы, то, добавляя разбавитель — катализатор передачи энергии, можно установить точно, имеет ли место данный механизм передачи. В простейшем случае, если в какой-то своей части механизм передачи энергии связан с сохранением колебательной энергии, катализатор передачи энергии должен привести к уменьшению скорости процесса. В качестве примера можно рассмотреть низкотемпературное окисление углеводородов, где некоторые авторы [15—17] постулировали, что передача части энергии химической реакции осуществляется цепным путем. Более поздние исследования этих реакций, проведенные автором и сотрудниками, указали на то, что реакционные цепи зависят главным образом от сохранения свободной валентности, а не от сохранения разных форм газокинетической энергии. В этих системах высокая эффективность молекул топлива как катализаторов передачи энергии (ср. табл. 1 и 2) не позволила бы долго сохранять колебательную энергию и значения Аб были бы большими. Нельзя исключить, однако, возможность сохранения электронной энергии, если у молекул, участвующих в процессе, есть достаточно низкие уровни возбуждения. [c.123]

Измерением свободной поверхностной энергии катализаторов занимался автор [1, 4] этой теме посвящены работы [2, 3]. Сведения, связанные с кругом данных проблем, очень ограничены. [c.272]

Для протекания этих реакций требуется появление радикала —С=0, связанное с затратой значительной энергии. Катализаторы, обычно ионы металлов переменной валентности, облегчают этот процесс [c.80]

Согласно развиваемым представлениям, существенная специфическая особенность гетерогенного катализа и состоит в том, что катализатор временно аккумулирует энергию, освобождающуюся при элементарном акте процесса, в непрочных образованиях и эта аккумулированная энергия в дальнейшем используется для активирования новых молекул реагирующих веществ (для развития цепи). Аккумулирование энергии катализатором возможно не только путем возникновения на его поверхности локальных участков с искаженной кристаллической решеткой. По-видимому, возможны и другие механизмы такого аккумулирования энергии катализатором, которые мы здесь рассматривать не будем [32, 33]. [c.54]

Сернистые соединения при адсорбции на металлической поверхности вызывают изменения поверхностной энергии катализатора. Если адсорбированные примеси изменяют свободную поверхностную энергию различных кристаллических граней, то это может привести к перестройке поверхностной структуры с образованием кристаллических граней с меньшей свободной поверхностной энергией в присутствии примесей, чем в их отсутствие [371]. Так, под воздействием серы (H2S) происходит перестройка поверхностных граней (111) кубической гранецентрированной решетки платины в грани (100), что сопровождается уменьшением свободной энергии поверхности платины. Показано, что к такому типу отравления чувствительны те реакции, которые чувствительны к изменению структуры контакта. Предложено в зависимости от типа взаимодействия серы с платиной вводить в катализатор для стабилизации поверхностной структуры электронодонорные (если сера действует как акцептор электронов) или электроноакцепторные (когда сера — донор) добавки. Автор полагает, что сера может влиять на направление каталитических реакций за счет взаимодействия с адсорбированными молекулами без поверхностной перекристаллизации. В этом случае необходимо, чтобы концентрация ее на поверхности была близка к монослойному покрытию контакта. [c.144]

Другим важным следствием химической неизменности катализатора является неспособность его в соответствии с принципами термодинамики изменить положение химического равновесия в системе. Он может лишь ускорить наступление равновесия. Каталитическое действие не связано с изменением свободной энергии катализатора, и, следовательно, он не может вызвать новых реакций, может лишь ускорить те, которые уже имеют место в системе. Иногда из нескольких процессов он может специфически ускорить какой-либо один, придав ему доминирующее значение. Вблизи состояния равновесия катализаторы должны в одинаковой степени ускорять и прямую и обратную реакции, но при заметном удалении от точки равновесия это условие может быть и не выполнено. [c.12]

Явления К. не связаны с изменением свободной энергии катализатора. Этим каталитич. реакции от- [c.228]

Энергия активации молекул может быть снижена под воздействием внешних факторов повышение температуры, лучистой энергии, катализаторов и др. Энергия активации проявляется в активных молекулах по-разному активные молекулы могут обладать большей скоростью движения, повышенной энергией колебания атомов в молекуле и др. [c.189]

Скорость любой химической реакции зависит от числа столкновений реагирующих молекул, так как число столкновений) пропорционально концентрации реагирующих веществ. Однако не все столкновения молекул сопровождаются взаимодействием. Очевидно, скорость реакции зависит не только от числа столкновений, но и от каких-то свойств сталкивающихся молекул. Это явление находит объяснение в теории активных соударений Д. В. Алексеева. Согласно этой теории реакционноспособны только те молекулы, которые обладают запасом энергии, необходимым для осуществления той или иной реакции, т. е. избыточной энергией по сравнению со средней величиной энергии молекулы. Такие молекулы получили название активных молекул. Энергия, которой должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в химическую реакцию, называется энергией активации. Величина энергии активации зависит от строения молекул и от того, в какую реакцию эта молекула вступает. Энергия активации может быть снижена под действием внешних факторов повышения температуры, лучистой энергии, катализаторов и др. [c.64]

Важной особенностью катализа является сохранение катализатором своего состава в результате промежуточных химических взаимодействий с реагирующими веществами. Катализатор не расходуется в процессе катализа и не значится в стехиометрическом уравнении суммарной каталитической реакции. Это означает, что катализ не связан с изменением свободной энергии катализатора и, следовательно, катализатор не может влиять на термодинамическое равновесие химических реакций. Вблизи состояния равновесия катализатор в равной степени ускоряет как прямую, так и обратную реакции. При удалении от состояния равновесия это условие может и не выполняться. [c.627]

В присутствии катализаторов некоторые реакции ускоряются в тысячи и миллионы раз и протекают при более низких температурах, что уменьшает расход энергии. Катализаторы не изменяют состояние равновесия реакции, но они ускоряют его достижение. Сущность каталитических процессов еще недостаточно выяснена, поэтому для ряда реакций при выборе катализатора преобладающее значение имеют опытные данные. [c.39]

Активация молекул происходит при воздействии внешних факторов повышении температуры, воздействии ультразвуком, лучистой энергией, катализаторами и др. [c.116]

Парафины не попадают в хемосорбированный слой. Но и за пределами этого слоя проявляется поверхностная энергия катализатора. В результате в непосредственной близости от поверхности катализатора создается зона повышенной концентрации углеводородных молекул с ослабленными связями С—С. Это и снижает энергию активации реакций распада. При каталитическом крекинге отмечена также возможность дегидрирования углеводородов с числом углеродных атомов в молекуле более четырех. Образующиеся при этом высшие олефины, в свою очередь, распадаются. [c.239]

Алканы не попадают в хемосорбированный слой. Но и за пределами этого слоя проявляется поверхностная энергия катализатора. В результате в непосредственной близости от поверхности катализатора создается зона повышенной концентрации углеводо- [c.205]

Парафиновые углеводороды. Парафины, так же, как и при термическом крекинге распадаются на олефин и парафин меньшего молекулярного веса. Распад происходит в нескольких местах углеродной цепи, но не на самом ее краю. Выходы метана, этана и этилена незначительны. В газе накапливаются углеводороды Сз—С4. Скорость распада в десятки раз больше, чем при термическом крекинге. Парафины не попадают в хемосорбированный -слой. Но и за пределами этого слоя поверхностная энергия катализатора воздействует на молекулы сырья. В результате в непосредственной близости от поверхности катализатора создается зона повышенной концентрации углеводородных молекул с ослабленными связями С—С. Это и снижает энергию активации реакций распада. При каталитическом крекинге отмечена также возможность дегидрирования углеводородов с числом углеродных атомов в молекуле более четырех. Образующиеся при этом высшие олефины, в свою очередь, распадаются. [c.204]

Сопоставим влияние на скорость химической реакции нагревания и катализатора. Скорость реакций при нагревании, как правило, быстро растет, так как за счет подводимой энергии увеличивается число активных молекул, т. е. таких молекул, которые обладают необходимым для реакции запасом энергии. Катализатор не изменяет энергии системы. Но если в присутствии катализатора реакция течет быстрее, иногда в миллионы раз, чем без него, то это значит, что катализ также представляет собою способ перевода молекул в активное состояние. Действительно, катализаторы снижают энергию активации реакции. Так, энергия активации реакции разложения аммиака без катализатора равна приблизительно 71 тыс. калорий на моль, а в присутствии катализатора — только 39 тыс. калорий. [c.66]

Химическая реакция между двумя видами молекул может происходить только тогда, когда молекулы активизированы, т. е. когда они получают дополнительное количество энергии. Катализатор снижает энергию активации, необходимую для осуществления химической реакции, направляет ее как бы окольным путем через промежуточные реакции, которые требуют меньшей энергии активации. Например, реакция АВ—>-А-ЬВ в присутствии катализатора К проходит так АВ-ьК—>-АВК и далее АВК—>-ВК + А и ВК—>-В-ЬК. Для этих промежуточных реакций необходимо намного меньше энергии активации, чем для реакций, происходящих без участия катализатора. Протекают они со значительной скоростью, которая в суммарной реакции А В— -А 4-В также значительно повышается. Так, при гидролизе сахарозы с образованием из нее глюкозы и фруктозы без катализатора необходимо 134 кДж на грамм-молекулу если же реакция катализируется ионами водорода, то энергия активации снижается до 105 кДж, а при катализе сахаразой — до 39 кДж. [c.75]

На рис. 55 приведены результаты изменения превращения стирола (С5НбСН = СН) на поверхности катали.затора в зависимости от температуры. Результаты процесса могут быть изменены введением в состав дисперсной фазы или дисперсионной среды добавок. На рис. 56 показано влияние на степень превращения стирола добавок различных элементон в катализатор. При разных температурах из-за экстремального пзмеиения удельной поверхностной энергии катализатора степень превращения изменяется также экстремально. При средних температурах (около 400 °С) степень превращения не очень высока, но процесс протекает весьма интенсивно. В промышленных условиях в настоящее время ироцесс гидроочистки осуществляют обычно п )и 380—420 °С. [c.156]

В зависимости от объекта назначения элементы производства нормируют на единицу готовой продукцни или полуфабриката, переработанного сырья, определенного вида работы, технологический предел, час работы. В нефтепереработке принято нормирование на единицу сырья или технологическую установку. Например, расход энергии, катализаторов нормируют на единицу сырья, численность работников — на технологическую установку. Это вызвано тем, что в одном процессе из одного и того же сырья получается несколько целевых продуктов. Поэтому нормирование на единицу продукции невозможно. Исключение составляют реагенты, поскольку их расход связан, как правило, с каким-то определенным продуктом. В нефтехимии, где в одном процессе, как правило, по,мучается только один целевой продукт, принято нормирование на единицу вырабатываемой продукции. Б подсобно-вспомогательном хозяйстве более распространенной единицей нормирования является вид работы, час рабочего временн, а также единица продукции. [c.130]

Развитием теории Аррениуса является теория излучения , предложенная Льюисом и Перреном. Льюис исходит из предположения Траутца, что реакция происходит только тогда, когда молекулы активируются поглощением ими инфракрасных лучей. Энергия молекул тогда возрастает до некоторой критической точки, когда они становятся химически активными. Скорость реакции зависит в этом случае не от общего числа столкновений молекул, но от числа столкновений тех молекул, которые обладают достаточной активностью. Число эффективных столкновений равно произведению общего числа столкновений на вероятность того, что молекулы обладают требуемой энергией. Катализатор можно тогда рассматривать как вещество, помогающее передаче инфракрасного излучения реагирующим молекулам. Индуцированные [c.190]

По определению В. Оствальда, катализ есть ускорение совершающейся реакции под влиянием посторонних веществ, которые в состав окончательных продуктов не входят [236, стр. 220]. С этих позиций подошел Бах к определению роли катализатора и механизма катализа в процессах окисления. Процессы медленного сгорания,— писал он,— принадлежат к реакциям, которые совершаются сами по себе и поэтому. .. доступны каталитическим воздействиям... Мы имеем здесь... дело со случаем, который вполне соответствует оствальдовскому определению катализа [24, стр. 65—66]. Ускорение, по мнению Баха, совершается именно за счет запаса энергии катализатора. Этот запас энергии, постоянно возобновляющийся в ходе реакций, очень мал и не в состоянии вызвать реакции между веществами, находящимися в равновесии [24, стр. 65]. [c.252]

В некоторых случаях может проявляться кажущееся влияние катализатора за счет косвенного воздействия на свойства среды. Так, в гомогенных каталитических реакциях в растворах введение катализатора в больших количествах может изменять величины коэффициентов активности реагирующих веществ, что повлияет на значение константы равновесия, выраженное в единицах концентраций [17], подобно влиянию растворителя [404]. Аналогичная возможность отмечается для реакций при высоких давлениях [405]. В статье [406] рассматривается стационарное смещение равновесия за счет передачи реагирующим веществам гиббсовой энергии катализатора, компенсируемой притоком извне. Подобное влияние, если оно и имеет место, является также кажущимся, поскольку здесь возникают нестационарные изменения фактически за счет внешнего воздействия на катализатор. [c.219]

Когда приблизительно 20 лет назад автором были начаты -опыты по изменению энергии катализатора, они были воспри- няты с большим скептицизмом. Никто, конечно, не сомневался в том, что под воздействием магнитного или электрического поля, а также облучения активность должна изменяться, однако все считали, что ожидаемые эффекты должны быть весьма малы. Этот вывод вытекал также из соответствующих математических расчетов. В связи с последним обстоятельством необходимо указать, что попытка рассчитать свойства решетки (в которой по той или иной причине равновесие нарушено), исходя из ее равновесного состояния, может привести к неправильным выводам. Даже расчеты состояний, связанных с обратимыми. дефектами, проводятся только для обычных температур и базируются в большей степени на отвлеченных моделях, чем на реальных (например, электронографических и рентгенографических) данных о структуре. Для реальных структур необратимыми дефектами, которые имеют огромное значение [c.10]

Химическая реакция как в отсутствие, так и при наличии в системе катализатора идет в направлении минимума свободной энергии. Катализатор ускоряет или замедляет процесс, но не способен смацать положение равновесия. [c.126]

Метод катализа, приготовление катализаторов, изучение их химической и физической природы представляют дело большой важности, так как удача опыта тесно связана с определенной активностью катализатора. Эту активность приходится регулировать тормозить в одних случаях или еще более усиливать в других введением различных добавок, ослабляющих или усиливающих поверхностную энергию катализаторов. Найти подходящий катализатор для данного химического процесса — это значит разрешить поставленную задачу. Так и был разрешен вопрос о синтезе жидкого топлива, исходя из прохмышлеяяых газов водяной газ, генераторный газ, газ коксовых печей. Эти газы богаты окисью углерода и водородом, определенная смесь которых при обыкновенном давлении и невысокой температуре (180—200°) в соприкосновении со специальным катализатором легко превращается в сложную смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов, т. е. в тот искусственный продукт, который и представляет и д к о е топливо. Опыты показали, что при отношении один объем окиси углерода на два объема водорода получается наиболее подходящая смесь этих газов для наилучшего выхода жидкого топлива. Реакция протекает ири начальном обогреве смеси газов до 200° с большим выделением тенла. Получаемое топливо состоит из многих углеводородов различного состава с температурой кипения от О до 400°. [c.344]