1. Термодинамика және статистикалық физика макроскопиялық жүйелерде болатын физикалық процестерді зерттейді. Макроскопиялық жүйе
жүктеу/скачать 0,78 Mb.
|
doc1548272458
| ГЕТЕРОГЕНДІ КАТАЛИЗ
Гетерогенді катализ деп әрекеттесетін реагент пен ондағы каттализатор әр түрлі фазада болатын реакцияларды айтады. Гетерогенді катализде катализатор қатты зат, ал реагенттер не сұйық, не газды күйінде болады. Мұндай реакциялар екі фаза аралығында, яғни фазалық бетте, катализатордық бетінде жүреді. Гетерогенді катализде катализатор болатын заттың қасиеті, табиғи ерекшелігі мен құрылысы, химиялық құрамы мен беттік сипатының маңызы зор. Мысалы, платина пластинасын сутек пероксидіне батырса, онда ешбір өзгеріс байқалмайды. Ал осы пластина бетін қырып, сосын сутек пероксидіне батырса, реакцияның едәуір жылдам жүретіні соншама, оттектің бөлінгені көпіршік түрінде көрінеді. Платинаны ұсақтап қолданса, реакция жылдамдығы күрт жоғарылайды. Енді, сутек пероксидіне платинаны коллоидты өлшем-дегідей етіп ұнтақтап салса, реакция қопарылыспен аяқталады. Әдетте барлық гетерогенді каталиттік реакциялар олар өте қарапайым болса да, бірнеше сатыдан тұратын реакциялар арқылы жүреді: әрекеттесуші молекулалардың.өзара жакындасуы; молекулалардың катализатордағы активтілік-орталығына бағытталуы; әрекеттесетін молекуланың адсорбциялануы; молекулалардың химиялық өзгеруі; реакция өнімінің десорбциялануы; өнімнің катализатор бетінен алыстауы. Жалпы катализдегідей бұл процесте катализатордың активтілігі концентрацияға, температураға, қысымға, әрекеттесетін реагенттер мен катализатордың химиялық кұрамына, тағы да басқаларға байланысты болады (олар таңдамалы қасиетпен әсер етеді). Қазір жүздеген, мыңдаған каталиттік реакциялар кеңінен зерттеліп, сипаты жағынан топтастырылған, олардың біразы өндірісте негізгі технологиялық процестерде қолданылады. Гетерогенді катализдің механизмі мен себептерін түсінуде көптеген тәжірибе кезінде жинақталған мәліметтерге негізделген екі жайдың маңызы зор: катализатор бетіне (үстіне) әрекеттесетін реагенттің адсорбциялануы; каталиттік реакцияларға катализаторлардың беті түгелдей қатынаспай, тек активті орталық деп аталатын жекеленген шағын бөлшектерден тұратын, аса көп- емес бөлігінің ғана әрекеттесуі. Демек адсорбция гетерогенді катализдегі бірден-бір маңызды, негізгі сатылардың бірі екен. Осындай адцорбция кезінде катализатордың беткі қабатында орналасқан молекулалардың структуралық құрамы өзгеріп, олардың реакцияға түсу қабілеті артады. Мұндай катализатор бетіне адсорбцияланған молекулалардың химиялық байланыстары әлсіреп, өздерінің құрылымын өзгертуі хемосорбция кезінде байқалады. Олай болса, ондай жағдайдағы гетерогенді катализдін механизмін хемосорбция кекзінде анықтайды екен. Катализатордың беткі қабатына хемосорбцияланған реагенттің мономолекуладан тұратын қабаты ерекше сипатталатын аралық қабат ретінде карастырылады және ол өте тұрақсыз болғандықтан да реакцияға түсуге қабілеті жоғары болады. Осылайша гетерогенді катализ кезінде катализатордың беткі қабатында аралық қосылыстар пайда болып тұрады. Активті орталықтардың болуы тікелей және жанама алынған деректер арқылы дәлелденеді. Катализаторлардың улануы үшін удың өте аз мөлшері жеткілікті. Катализатор бетінін тегіс активті емес екені уланған бөліктердін түрінен де рентгенографиялық әдістіқк талдауынан да, электронды микроскоп мәліметінен де анық көрінеді. Осы активті орталықтарда аса күшті теңестірілмеген электр өрісі болатындықтан, заттар негізінен осындай жерлерге адсорбцияланады. Адсорбциялы гетерогенді катализдін, барлық теориялары ондағы активті орталықтың маңызы мен құрылысын, сондай-ақ ондағы молекулалардын энергетикалық күйін анықтауға бағытталады. Қатты катализаторлардың беткі қабатыңдағы активті орталықтардың пайда болуы оның беткі кабатының мүлдем тегіс болмауымен түсіндіріледі. Мысалы, өте мұқият тегістеліп әзірленген мыс, никель, күміс, алтын, платина сияқты металдардың бетін электронды микроскоп көмегімен әлденеше мыңдаған рет үлкейтіп, кескінін суретке түсіргенде, беттері биіктігі 10~9 м шамасындағы істік тісшелер мен бұдырлардан тұратыны байқалады. Мұндағы осы істік тісшелердін. ұшына орналасқан қатты катализаторлардың атомдары тұрақсыздау болғандықтан, олар активті орталыққа айналып, ішкі қабат пен шұқыршаларға орналасқан атомдар-тұрақты, оларға реагент әсер етпегендіқтен де активсіз. Олай болса, осындағы ақтивті атомдарда еркіндік күштің өрісі молырақ болғандықтан, онда әрекеттесуші молекулалар адсорбцияланады жүктеу/скачать 0,78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|