Химиялық технологияның теориялық негіздері Негізгі технологиялық түсініктер және анықтамалар

Катализатордың қатысуында реакцияның реті төмендейді және 
катализатор неғұрлым белсенді болса, соғұрлым реакцияның реті төмендейді. 
Осыған байланысты каталитикалық реациялардың кинетикасы эмпирикалық 
теңдеулермен сипатталады, ал бұндай каталитикалық реакциялардың реті 
бүтін, бөлшек нөлдік және теріс сан болуы мүмкін. Мысалы. 
SО
2
+ О
2
↔ 2SО
3
+ Q V
2
О
5
катализаторында 
Бұл реакцияның формалды кинетикалық теңдеуі жазылады 
1
2
1
2
2
O
SO
C
C
k
v


=
реакция реті жоғары n = 2 + 1 = 3. 
Катализаторды қолданбағанда бұл реакция өте баяу жүреді. Бұл 
реакцияны ванадий катализаторында жүргізгенде жылдамдық Боресковтың 
эмпирикалық теңдеуімен сипатталады (яғни өзгеру дәрежесі = 0,8) 
1
8
,
0
1
2
2
O
SO
C
C
k
v


=
сонда реакция реті төмен n = 0,8 + 1 = 1,8.
Реакцияның реті төмендейді, сондықтан реакция жылдамдығы артады. 
Каталитикалық процестер екі үлкен топқа бөлінеді: гомогенді және 
гетерогенді.  
Гомогенді катализ – әрекеттесетін заттар мен катализатор бір фазаны 
құрайды. Гомогенді катализ кезіндегі каталитикалық әсер механизмі 
катализатор мен әрекеттесетін заттың арасында каталитикалық түрде бөліп 
алуға немесе айқындауға болатын аралық қосылыстың болуымен анықталады. 
Фазалық күйі бойынша гомогенді каталитикалық процестер газфазалы 
және сұйықфазалы болып бөлінеді (1.8-сурет). Газфазалы гомогенді катализ 
салыстырмалы сирек қолданылады. Ерітінділерде катализаторлар ретінде 
қышқылдар (Н
+ 
иондар), негіздер (ОН
- 
иондар), металл иондары (Me
+
, Me
2+
, 
Me
3+
) қолданылады, сонымен қатар еркін радикалдардың түзілуіне ықпал 
ететін заттар қолданылады. Гомогенді каталитикалық процестер табиғатта 
кеңінен таралған. Биологиялық объектілерде ақуыздардың синтезі мен 
ыдырауы, крахмалдың глюкозаға айналуы және басқа да процестер 
биокатализаторлардың – ферменттердің қатысуында жүреді. 
Гомогенді каталитикалық емес процесті гомогенді каталитикалық 
процеспен салыстырып көрейік. Каталитикалық бимолекулярлық реакция 
келесі схема бойынша жүреді деп болжайық 
А + В → [АВ]* → Д + …….. 
Белсенді кешен
Жүйеге жылдамдататын катализаторды «К» енгіземіз. Оның қатысуында 
реакция үш сатыда жүреді: 

k
1
а) А + К ↔ А*К………. 
промежуточный 
продукт 
k
2
б) А*К + В ↔ [АВ]*К…… 
активный
комплекс 
k
3
в) [АВ]*К ↔ Д + К + ……. 
Белсенді кешен түзіледі. Оның құрылысы каталитикалық емес 
реакцияның аралық кешенінен өзгеше болады.
1.8-сурет – Газфазалы және сұйықфазалы катализ мысалдары 
Егер катализаторлар Аррениус теңдеуіндегі экспоненциал алдындағы 
көбейткішті (k
о
) өзгертпейтін болса, онда реакция катализатордың 
қатысуында келесі есе рет жылдамдайды 
RT
E
RT
Е
E
RT
E
RT
E
некат
кат
e
e
e
k
e
k
k
k
кат
некат
некат
кат

−
−
−
=
=


=
/
0
/
0
(1.22)
мұндағы 

жүктеу/скачать 0.8 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: