Механизм действия катализаторов

Катализом называется изменение скорости химической реакции под действием особых ускорителей – катализаторов.

Катализаторы – это вещества, которые, многократно вступая в промежуточное взаимодействие с участниками реакции, изменяют ее механизм и увеличивают скорость реакции, при этом они восстанавливают свой химический состав после каждого цикла промежуточных взаимодействий.

Катализаторами могут быть элементарные вещества (металлы, активированный уголь), химические соединения (оксиды, сульфиды, хлориды), сложные комплексы и многоатомные молекулы, их смеси. Специфичность катализатора зависит как от его состава и строения, так и от вида химической реакции.

Гомогенный катализ.

Гомогенный катализ широко используется в химической технологии, особенно в химической технологии органических веществ и производстве полимерных материалов: при жидкофазном хлорировании, этерификации, алкилировании, окислении, полимеризации и в других процессах.

Гомогенные катализаторы очень активны, но они имеют и определенные недостатки:

1) сложность отделения катализатора от реакционной массы, при котором может образовываться большое количество токсичных или загрязненных сточных вод;

2) сложность регенерации, что увеличивает долю катализатора в себестоимости продукции;

3) коррозионность.

Гетерогенный катализ.

В промышленности наиболее распространен гетерогенный катализ. с его помощью осуществляются дегидрирование, гидрирование, окисление, гидратация и алкилирование.

Гетерогенный катализ имеет ряд преимуществ перед гомогенным, которые состоят в малом расходе катализатора на единицу количества продукта, снижении количества или устранении сточных вод, отсутствии расходов на выделение катализатора из раствора, снижении капитальных затрат, опасности коррозии, продолжительности использования.

Катализатор представляет собой носитель, на который различными методами нанесена активная часть.

Катализатор должен отвечать ряду требований:

1) высокая каталитическая активность;

2) достаточно высокая селективность по целевому продукту;

3) простота поучения, обеспечивающая воспроизводимость каталитических свойств;

4) достаточная стабильность свойств и способность к регенерации, т.е. к восстановлению активности;

5) высокая механическая прочность при сжатии, ударе, истирании;

6) небольшие экономические затраты на единицу продукции.