2015-08-21
383
1) Катализ применим для изменения скорости только термодинамически возможных процессов (для каталитических реакций DG<0).
2) Катализаторы изменяют механизм реакции, направляя её по пути с меньшей энергией активации, что и приводит к увеличению скорости процесса.
3) Катализатор не влияет на тепловой эффект процесса.
4) Катализатор не влияет на положение химического равновесия, так как в равной степени ускоряет прямую и обратную реакции, сокращая тем самым время достижения равновесия.
5) Катализаторы действуют селективно, т. е. ускоряют одни процессы и не влияют на протекание других.
В зависимости от фазового состояния катализатора и реагентов различают гомогенный и гетерогенный катализ.
При гомогенном катализе катализатор и реагенты находятся в одной фазе.
При гетерогенном катализе катализатор образует отдельную фазу, на поверхности которой протекает каталитическая реакция.
Механизм гомогенного катализа основан на образовании катализатором и реагентами в той же фазе реакционноспособных промежуточных соединений. В результате каталитическая реакция протекает по новому механизму, который складывается из элементарных стадий с меньшими энергиями активации, чем некаталитическая реакция, например (см. рис.1):
в отсутствие катализатора
А ® В Еакт=Е1
в присутствии катализатора К
А В
 |
1 стадия А + К ® АК Еакт=Е2
2 стадия АК ® В + К Еакт=Е3.
В качестве гомогенных катализаторов используют кислоты, основания, комплексные соединения переходных металлов. Примером гомогенного катализа является ферментативный катализ.
Механизм гетерогенного катализа более сложен и включает несколько последовательных стадий:
В гетерогенном катализе ускоряющее действие катализатора связано с понижением энергии активации, которое происходит за счет образования реагирующими веществами промежуточных поверхностных соединений на активных участках катализатора. Например, энергия активации реакции 2NH3 ® N2 + 3H2 в присутствии платинового катализатора уменьшается с 330 до 160 кДж/моль.
Катализаторами для гетерогенного катализа служат металлы (Pt, Pd, Ni, Fe, Co), оксиды металлов (Al2O3, V2O5, MnO2, Cr2O3, MoO3), сульфиды металлов (MoS2, CoS).
