Гомогенные и гетерогенные каталитические процессы

Гомогенные каталитические процессы широко распространены в природе. Примером промышленных гомогенных каталитических процессов может служить реакция этерификации, омыления сложных эфиров и т.д.

Механизм каталитического действия при гомогенном катализе заключается в образовании между реагирующими соединениями и катализатором промежуточных соединений, которые в некоторых случаях удается даже выделить. Ускорение реакции в большинстве случаев происходит за счет снижения энергии активации. При гомогенном катализе в растворах каталитическое действие могут оказывать ионы водорода, гидроксила, солей, а также веществ, способствующих образованию свободных радикалов.

Катализ под действием ионов водорода или гидроксила называют кислотно-основным. Этот вид катализа наиболее распространён. Сущность его заключается в переходе протона от катализатора к реагирующему веществу ( катализ кислотами) или от реагирующего вещества к катализатору (катализ основаниями). В дальнейшем протон перемещается в обратном направлении и катализатор регенерируется.

Общая скорость гомогенных процессов, например, для реакции:

.

которая протекает через ряд стадий:

,

,

,

может быть описана уравнением:

.

(3.21)

Слайд 3.27 до. Далее Слайд 3.28 от.

Из этого уравнения следует, что когда k₂>>k₃, т.е. если константа скорости распада А*kt на исходные вещества значительно превышает константу скорости образования (АВ)*kt, то

когда k₂>>k₃,   при C_kt=const получаем:

,

(3.22)

где k_эф=k₁·k₃/k₂·C_kt, а скорость реакции оказывается пропорциональной концентрации только исходных веществ А и В.

Если k₂<< k₃ при C_kt=const, то

,

(3.23)

то есть скорость реакции оказывается пропорциональной концентрации того реагента, который взаимодействует с катализатором, образуя А*kt. Здесь k_эф=k₁·C_kt.