Каталитические реакции. Особенности их протекания

Каталитическими называются реакции, протекающие с участием катализатора.

Катализаторы – вещества, которые не входят в состав конечных продуктов реакции. Вступают в катализ с химическими участниками реакции, образуя промежуточные вещества.

Различают положительный катализ (наличие катализатора ускоряет реакцию) и отрицательный (происходит замедление реакции или ингибирование).

В некоторых случаях катализатор могут быть один из участников реакции – автокаталитические реакции:

Все виды катализа можно разделить на:

гомогенный - катализатор и другие реагирующие вещества находятся в одной фазе:

гетерогенный – катализаторы и реагирующие вещества находятся в различных фазах, а химическое превращение протекает на поверхности катализа.

Особенности протекания:

Ø К. не влияет на термодинамическое равновесие, он изменяет лишь скорость;

Ø Действие катализатора является специфичным, т.е. К. влияет лишь на стадию;

Ø Действие катализатора селективно;

Ø Необходимо малое количество катализатора;

Ø Скорость реакции пропорционально концентрации катализатора;

Ø Действие К. зависит от его физического состояния и от присутствия посторонних вещей.

Ø Смесь К. действует сильнее.

 

Гомогенный катализ.

К гомогенным каталитическим реакциям относятся реакции, протекающие в газовой фазе или в растворе.

Основные положения теории:

ü В результате реакции происходит образование неустойчивых промежуточных соединений, в состав которых входит катализатор и реагирующее вещество;

ü Расход в результате реакции промежуточных соединений;

ü Регенерация катализатора;

а. Если промежуточное соединение находится в равновесии с исходными веществами, то их называют веществами Аррениуса.

– константы скорости образования, разложения соединения и образования продуктов реакции соответственно.

– аналитическая концентрация катализатора;

- концентрация промежуточного соединения;

Приравняв , и выразив, подставим полученное в уравнение 3:

1)

2)

В обоих случаях скорость прямо пропорциональна концентрации катализатора. Порядок реакции будет колебаться от 1 до 2.

б. Если полученные вещества не находятся в равновесии с исходными веществами, их называют вещества Вант Гоффа, при этом .

Приравняв , и выразив, подставим полученное в уравнение 3:

1)

2)

Предельные случаи всегда соответствуют реакциям 1-го порядка: в первом случаи по А, а во втором – по В. Скорость реакции пропорционально концентрации катализатора.