КОЛЛЕКТИВНЫЙ И ЛОКАЛЬНЫЙ ПОДХОДЫ К ПОВЕРХНОСТНОМУ ХИМИЧЕСКОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ

Поверхностное химическое взаимодействие реагентов с твердым катализа­тором должно определяться его электронной структурой. Начало такого подхода связано с именем крупнейшего советского химика Л. В. Писаржевского [5], сделавшего очень много по внедрению в химию электронных представлений, в частности связавшего явления окисления и восстановле­ния с потерей и приобретением электрона. Эти подходы он пытался при­менить и к явлениям катализа, но отсутствие в то время надежных экспе­риментальных данных не позволило ему пойти дальше общих, несколько формальных высказываний. Электронное направление продолжали разви­вать талантливые ученики Писаржевского -С. 3. Рогинский, В. А. Ройтер и другие. Большое значение для теории катализа имели предложенное Рогинским разделение каталитических реакций на окислительно-восста­новительные и кислотно-основные и характеристика соответствующих групп катализаторов [29].

Основываясь на представлении о химической природе гетерогенного катализа, можно предложить два подхода к рассмотрению промежуточно­го взаимодействия: 1) коллективный, учитывающий общие уровни энер­гии электронов всего твердого катализатора на основе зонной теории, принимая во внимание заряжение приповерхностного слоя; 2) локальный, базирующийся на электронной структуре атомов или ионов на поверх­ности катализатора, учитывая их взаимодействие с ближайшими со­седями.

Коллективный подход был впервые использован Доуденом (при по­пытке объяснить каталитические свойства сплавов переходных металлов с металлами группы В1). Высокая хемосорбционная и каталитическая активность переходных металлов связаны с доступностью d-орбиталей поверхностных атомов для образования ковалентных связей. Исчезновение каталитической активности в сплавах никеля и меди при содержании меди свыше 60% было объяснено заполнением в сплаве пустот в d-зоне никеля 5-электронами меди.

Широкую популярность получили взгляды Ф. Ф. Волькенштейна [30] на природу адсорбции и катализа на полупроводниках, основываю­щиеся на предположении, что взаимодействие реагирующих веществ с поверхностью катализаторов полупроводниковой природы обусловлено в основном коллективными свойствами электронов твердого тела. При этом использовались хорошо развитые в то время представления простейшей зонной теории полупроводников. Она позволяла предвидеть, как должны изменяться различные формы адсорбции - с переходом электрона от катализатора или к катализатору или без участия электрона твердого тела - в зависимости от положения уровня Ферми. Если предположить, что каталитическая реакция протекает через определенную форму адсорбции, то путем смещения уровня Ферми можно регулировать каталити­ческую активность. С другой стороны, зонная теория позволяет предви­деть смещения уровня Ферми при изменении химического состава катали­затора, например при изменении стехиометрии окислов, введения доба­вок и т. п. Такая возможность регулирования каталитических свойств представлялась чрезвычайно заманчивой. За рубежом сходные взгляды, но несколько позже, развивал Хауффе.

Простота трактовки каталитических вопросов с этих позиций дости­гается, однако, за счет упрощенного рассмотрения взаимодействия реа­гирующих веществ с катализатором, сводящегося к приобретению или по­тере электрона. Все химические свойства реагирующего вещества сводят­ся к потенциалу ионизации или к сродству к электрону, а химические особенности катализатора - к положению уровня Ферми. Подобное абстрагирование от конкретных химических свойств оказалось полезным для решения ряда проблем физики полупроводников, но для такого хими­ческого по своей сущности явления, как катализ, это приближение остав­ляет за границами рассмотрения многие важные характеристики. Это подтвердила экспериментальная проверка предсказаний теории о влия­нии добавок, показавшая, что действительные зависимости много сложнее.

Более плодотворным оказался локальный подход, учитывающий электронные свойства отдельных катионов на поверхности, их координа­цию и действие поля лигандов. Преимуществом такого рассмотрения является возможность использования теории и экспериментальных данных химии комплексных соединений. В этом теории гетерогенного и гомоген­ного катализа тесно сближаются.

Несмотря на прогресс в этой области, оценки энергий активных комп­лексов каталитических реакций, необходимые для предвидения катали­тического действия, пока нереальны. Существенное значение приобретают поэтому частные зависимости для определенных групп реакций и катализаторов в соответствии с уравнением (1), связывающие изменение энергий активации с величиной энергии отдельных связей, разрываю­щихся или образующихся при превращении активного комплекса. Наи­большие успехи были достигнуты для реакций каталитического окисле­ния на основе представления о решающем значении для каталитической активности величины энергии связи кислород - катализатор [31]. Для оценки энергии связи кислорода на поверхности катализаторов были использованы методы изотопного обмена кислорода, измерения темпера­турной зависимости давления кислорода и прямые калориметрические измерения при адсорбции и снятии кислорода с поверхности.

Установлена линейная корреляция между энергией связи кислорода и энергиями активации или логарифмами скорости для многих реакций полного окисления. При этом во всех случаях скорость реакции возрас­тает с уменьшением энергии связи кислорода, что позволяет заключить, что лимитирующий этап этих реакций включает отрыв кислорода от по­верхности катализаторов.

Метод корреляции каталитической активности с энергией опреде­ленной связи реагентов с катализатором, образующейся или разрушаю­щейся в процессе каталитической реакции, имеет общее значение и уже нашел применение для многих каталитических реакций.

В заключение я остановлюсь на еще одной попытке объяснить природу явлений гетерогенного катализа, сделанной в 1953 г. Н. Н. Семеновым и В. В. Воеводским [32] и основанной на представлении о радикальном ме­ханизме катализа. Теория основывается на положении, не вызывающем сомнений, что радикалы обладают повышенной реакционной способностью по сравнению с насыщенными молекулами. Далее было предположено, что, поскольку на поверхности твердых катализаторов атомы обладают ненасыщенными валентностями, твердые катализаторы можно рассматри­вать как «полирадикалы». Это позволило рассматривать реакции гетеро­генного катализа как цепные реакции, протекающие с участием этих «полирадикалов». Так, например, для модельной реакции

А₂ + В₂ = 2АВ

можно предположить следующий цепной механизм на поверхности ката­лизатора:

B₂ + _{ } BV+|_|,

|_| + А₂ -_ АВ + |_|,

|_| + В_{2 } АВ + |_| ит. д.

Здесь |_| и |_| — свободные радикалы на поверхности катализатора, _ -поверхностная валентность катализатора.

Сама по себе эта схема не содержит новых элементов для объяснения гетерогенного катализа. Кратность участия катализатора в промежуточ­ных реакциях и естественное предположение о повышенной реакционной способности промежуточных продуктов позволяют формально все катали­тические реакции рассматривать как цепные. Элемент нового, на основе которого можно было бы объяснить высокую скорость каталитических реакций, появляется тогда, когда дополнительно предполагается, что концентрация реакционноспособных образований (радикалов) много выше равновесной за счет свободной энергии образования конечных продуктов, как это имеет место для большинства гомогенных цепных реакций.

При этом предположении «радикальный» подход может объяснить высокую скорость каталитических реакций, но никак не может рассмат­риваться как основная причина действия твердых катализаторов. Дейст­вительно, в реакционных системах, близких к состоянию химического равновесия, и при протекании реакций, связанных с очень малым изме­нением свободной энергии, например реакций изотопного обмена, кон­центрация активных частиц не может значительно превышать равновес­ную. Между тем установлено, что реакции изотопного обмена идут с боль­шой скоростью на катализаторах, ускоряющих химические превращения тех же веществ, и кинетические зависимости, а следовательно, и механизм большинства реакций гетерогенного катализа не меняются при прибли­жении к состоянию равновесия. Высокая скорость большинства реакций гетерогенного катализа не связана поэтому с протеканием цепного процес­са при неравновесной концентрации активных промежуточных частиц. Нельзя, однако, исключить влияния освобождающейся свободной энер­гии превращения на катализатор. Стационарное состояние катализатора при протекании реакции с большим выделением энергии может отличать-

ся от равновесного, что проявляется в изменении химического состава и связанных с ним свойств и в возникновении термодинамически неустойчи­вых форм. Возможна и локальная аккумуляция свободной энергии реак­ции в виде возбужденных состояний отдельных мест на поверхности или их химических изменений. Эти явления могут оказывать существенное влияние на каталитические свойства, но надо подчеркнуть, что это побоч­ные проявления, а не основа каталитического действия твердых тел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенный краткий обзор не претендует на изложение истории гетеро­генного катализа в нашей стране. В нем не затронуты многие важные на­правления, активно развивавшиеся нашими учеными. К их числу отно­сится кинетика реакций гетерогенного катализа, в которой благодаря ис­следованиям М. И. Темкина, С. Л. Кипермана, А. И. Гельбштейна и дру­гих советская наука длительно занимала ведущее положение. Не упомя­нуты и многие физические методы исследования катализаторов и их взаи­модействия с реагентами, такие как инфракрасная спектроскопия (А. Н. Теренин), радиоспектроскопия (В. В. Воеводский) и другие. Не рассмотрены и достижения в изучении механизма отдельных реакций гетерогенного катализа.

Я ограничился только кратким изложением некоторых теорий, стремившихся объяснить сущность гетерогенного катализа исходя из отдельных, более или мзнее важных особенностей этого явления. Несмот­ря на неизбежную субъективность и некоторую критичность изложения, должен отметить, что формулирование рассмотренных теорий, их обсуж­дение и экспериментальная проверка сыграли очень большую роль в раз­витии современных представлений. Уверен, что и в будущем, на более высоком уровне значения, наука неоднократно будет возвращаться к обсуждению этих идей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Wagner F., Hauffe K..//Z. F.lektrochem.— 1938.—Bd 44.—S. 172.

2. Брунс Б. П.//Журн. физ. химии.— 1947.— Т. 21, № 9.— С. 1011—1017.

3. Боресков Г. К.//Журн. физ. химии.— 1940.— Т. 14, № 9/10.— С. 1337—1346.

4. Иоффе И. И., Письмен Л. М. Инженерная химия гетерогенного катализа.— М.: Химия, 1965.— 69 с.

5. Писаржевский Л. В. Избранные труды в области катализа. Киев: Изд-во АН УССР 1955.

6. Ададуров И. Е./'/Журн. физ. химии.— 1929.— Т. 1, № 1.— С. 141—158.

7. Гарднер Р. А.//Основы предвидения каталитического действия: Труды IV Между­народного конгресса по катализу. М., 1970.— Т. 2.— С. 399—412.

8. Баландин А. А.//Журн. Русск. физ.-хим. о-ва. Ч. хим.— 1929. Т. 61, № 6,— С. 909—937.

9. Баландин А. А. Мультиплетная теория катализа. Ч. II, Энергетические факторы в катализе.— М.: Изд-во МГУ, 1964.— 243 с.

10. Boreskov G. K.//Disc. Faraday Soc— 1966.— N 41.— P. 263—276.

11. Ипатьев В. Н. Каталитические реакции при высоких температурах и давле­ниях,— М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1936.— 774 с.

12. Ройтер В, А. Избранные труды.— Киев: Наук, думка, 1976,— 462 с.

13. Боресков Г. К.//Гетерогенный катализ в химической промышленности.— М., 1955.— С. 5—28.

14. Боресков Г. К./Теоретические проблемы катализа» сб. науч. тр. Новосибирск: Наука, 1977.- С. 5-32.

15. Кейер Н. П., Рогинский С. 3.//Проблемы кинетики и катализа. М., 1949.— Т. 7.- С. 410.

16. Рогинский С. 3. Адсорбция и катализ на неоднородных поверхностях.— М.: Изд-во АН СССР, 1948.

17. Кобозев Н. И.//Шурн. физ. химии.— 1939.— Т. 13, № 1.— С. 1-26; 1940.— Т. 14, № 5/6.— С. 663—685.

18. Дубинин М. М.//Основные проблемы теории физической адсорбции. М.: Наука, 1970.__С. 251.

19. Киселев А. В.//Журн. физ. химии.— 1964.— Т. 38, № 12.— С. 2753—2773; 1967.— Т. 41, № 10.— С. 2470.

20. Боресков Г. К.//Основы предвидения каталитического действия: Труды IV Меж­дународного конгресса по катализу. М., 1970.— Т. 2.— С. 437—451.

21. Слинкин А. А. Структура и каталитические свойства гетерогенных катализато­ров.— М.: ВИНИТИ, 1971.

22. Дзисько В. А.//Успехи химии.— 1974.— Т. 43, № 6.— С. 977—1005.

23. Boudart M.//Adv. Catal.- 1969.— V. 20.— P. 153—166.

24. Somorjai G. A.//The Physical Basis for Heterogeneous Catalysis.— N. Y.: Plenum Press, 1975.— P. 395—410.

25. Иванов В. П., Боресков Г. К., Савченко В. И. и др.//Кинетика и катализ.— 1977.— Т. 18.— № 3.— С. 575—576.

26. Дадаян К. А., Боресков Г. К., Савченко В. И.//Докл. АН СССР.— 1976.— Т. 230, № 3.— С. 635—638.

27. Боресков Г. К.//Журн. физ. химии.— 1958.— Т. 32, № 12.— С. 2739—2747; 1959.— Т. 33, № 9.— С. 1969—1975.

28. Боресков Г. К., Юрьева Т. М.//Теоретические проблемы катализа: Сб. науч. тр. Новосибирск, 1977.— С. 101—112.

29. Рогинский С. 3.//Проблемы кинетики и катализа. М., 1949.— Т. 6.— С. 9—53.

30. Волькенштейн Ф. Ф. Электронная теория катализа на полупроводниках.— М.: Физматгиз, 1960.

31. Боресков Г. К.//Кинетика и катализ.— 1973.— Т. 14, № 1.— С. 7—24.

32. Семенов Н. Н., Воеводский В. В.//Гетерогенный катализ в химической промыш­ленности. М., 1955.— С. 233—255.
4. ЗНАЧЕНИЕ КАТАЛИЗА В СОВРЕМЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

[Катализаторы и каталитические процессы: Сб. науч. тр.— Новосибирск, 1977]

Катализ можно определить как ускорение химических реакций под воз­действием веществ-катализаторов, которые вступают в промежуточное химическое взаимодействие с реагирующими веществами, но не входят в состав продуктов и регенерируются после каждого цикла промежуточных взаимодействий. Применение катализаторов позволяет увеличивать ско­рость химических реакций от неизмеримо малых величин до чрезвычайно больших и, что еще более важно, направлять химические реакции в сто­рону образования требуемого, желаемого продукта из ряда возможных. Катализ может быть использован для ускорения всех термодинами­чески возможных химических превращений. Важно отметить, что приме­нение катализаторов позволяет ускорять химические превращения без расхода энергии и без расходования самого катализатора. В действитель­ности некоторый расход катализаторов имеет место, но в результате по­бочных процессов — механического разрушения, рекристаллизации, воздействия примесей в реакционной смеси и т. п. Само каталитическое действие не требует расхода катализатора. Все это и объясняет чрезвы­чайно широкое и быстро растущее использование катализа в промыш­ленности.

Общее число каталитических процессов, используемых в промышлен­ности, исчисляется многими сотнями, и все их перечислить в кратком обзоре невозможно. Ограничимся рассмотрением нескольких примеров, иллюстрирующих ведущую роль катализа в развитии ряда важнейших отраслей промышленности.

В качестве первого примера можно рассмотреть возникновение азот­ной промышленности. Около 60 лет тому назад фиксация азота воздуха, т. е. переход от элементарного азота к его химическим соединениям, была важнейшей проблемой, решение которой определяло возможности техни­ческого прогресса, так как в то время все ресурсы связанного азота огра­ничивались залежами природной селитры в Чили. Только благодаря катализу удалось осуществить взаимодействие атмосферного элементарно­го азота с водородом с образованием аммиака и последующие превращения аммиака в кислородные и другие соединения азота. Это позволило про­изводить всю гамму азотных соединений, необходимых для развития хи­мической промышленности и интенсивного ведения сельского хозяйства» На рис. 1 представлена современная схема получения азотных соедине­ний, исходя из атмосферного азота и природного газа (метана), объединяю­щая ряд последовательно осуществляемых каталитических реакций. Эта последовательность включает очистку природного газа от сернистых сое­динений, конверсию метана с водяным паром, превращение образовавшей­ся окиси углерода под действием водяного пара в водород, синтез аммиа­ка из азота и водорода, окисление аммиака в окислы азота с последующим переходом к азотной кислоте и, наконец, обезвреживание выхлопов, со­держащих остаток окислов азота. Все эти каталитические реакции про­водятся с применением различных по составу и структуре катализаторов и в существенно различающихся условиях. Рассмотренная схема легла в основу технологии большинства наших заводов и позволила нашей стране выйти в 1973 г. на первое место в мире по производству азотных удоб­рений.

В качестве второго примера приведем каталитические процессы неф­тепереработки. Еще 40 лет тому назад переработка нефти ограничивалась ректификацией и разложением при нагревании до высоких температур так называемым термическим крекингом, без применения катализаторов. Только в конце 30-х годов были сделаны первые попытки использовать для переработки нефти каталитические процессы. Эффективность применения катализа оказалась столь значительной,

что за несколько лет в нефтеперерабатывающей промышленности произошла подлинная техническая революция, позволившая на основе применения катализаторов рез­ко повысить как выход, так и качество получаемых моторных топлив. На рис. 2 приведены важнейшие современные каталитические процессы нефтепереработки. Первым из этих процессов получил широкое распрост­ранение каталитический крекинг, позволяющий повышать выход низкокипящих фракций благодаря реакции разрыва длинных молекул углево­дородов, ускоряемой алюмосиликатными катализаторами. Побочной реакцией является отложение углеродистых остатков, «кокса», снижаю­щее активность катализатора, что делает необходимой его частую регене­рацию путем окисления «кокса» в воздухе. Выделяющееся при этом тепло используется для осуществления эндотермической реакции крекинга.

Около 10 лет тому назад в области каталитического крекинга про­изошел новый технический скачок благодаря разработке новых катали­заторов, содержащих синтетические цеолиты в сочетании с окислами ред­коземельных элементов. Это позволило существенно увеличить актив­ность катализаторов и повысить выход полезных продуктов на 30—40%.

В последнее время широкое применение получил и процесс гидро­крекинга, представляющий собой также расщепление молекул углеводо­родов, но в атмосфере водорода под давлением. Быстрое распространение получил и процесс риформинга, представляющий собой превращение па­рафинов с открытой цепью в циклические и ароматические углеводороды и являющийся основным средством производства высокооктановых бензинов и ароматического сырья для химической переработки. Катализатором для этого процесса служит тонкодисперсная платина на окисноалюминиевом носителе.

Улучшение катализаторов путем введения рения и других добавок позволило за последние годы существенно интенсифицировать процесс. Для улучшения качества бензинов используются и процессы каталити­ческой изомеризации с использованием платиновых и палладиевых катализаторов на различных носителях.

Очень велико значение и каталитических методов очистки нефтяных фракций от серы путем гидрогенолиза серусодержащих соединений с выде­лением сероводорода. Этот процесс позволяет получать значительные ко­личества серы, облегчает последующие каталитические процессы переработки нефти и уменьшает загрязнение атмосферы выхлопами при сжига­нии моторного топлива.

Из сказанного можно заключить, что каталитические методы зани­мают в настоящее время ведущее положение в нефтепереработке. Благода­ря катализу ценность продуктов, получаемых из нефти, удалось повысить в несколько раз. Надо отметить, что эта тенденция продолжается и сейчас. В связи с ростом цен на нефть становится крайне важным наиболее полно использовать все ее компоненты. Надо полагать, что рост стоимости нефти будет продолжаться, так как постепенно придется переходить к источникам нефти, представляющим большие трудности для эксплуата­ции. Поэтому крайне важно повышать степень извлечения из нефти цен­ных продуктов, что может быть достигнуто более широким применением совершенных каталитических методов.

Надо признать, что в нашей стране глубина переработки нефти пока невелика, и это обусловлено не какими-либо принципиально технически­ми трудностями, а планируемым балансом нефтепродуктов, основную долю которого составляет производство котельного топлива. Экономически, во всяком случае в перспективе, это невыгодно. Необходимо резко повы­сить долю вторичных каталитических процессов нефтепереработки. Сей­час она составляет у нас менее 40% от первичных, в Мексике 60%, а в США 120%. Потребность в жидком котельном топливе должна компен­сироваться использованием угля.

Более перспективной возможностью каталитических методов в нефте­переработке является отказ от свойственного современным процессам гло­бального превращения всех сложных соединений, находящихся в нефтях. Так, все сернистые соединения подвергаются гидрогенолизу с выделе­нием сероводорода. Между тем многие из них представляют значительную самостоятельную ценность. То же справедливо в отношении азотсодержа­щих, металлокомплексных и многих других соединений. Очень важно было бы выделять эти вещества с получением ценных продуктов. Приме­ром может служить получение серусодержащих экстрагентов типа сульфоксидов и сульфонов, образующихся при каталитическом окислении сернистых соединений, содержащихся в нефтях и котельном топливе. Несомненно, что и этим путем катализ позволит значительно повысить эффективность нефтепереработки.

Применение каталитических методов в нефтепереработке открыло пу­ти дешевого получения мономеров и других полупродуктов нефтехимиче­ской промышленности. Каталитическими методами производятся практи­чески все мономеры для получения эластомеров, синтетических волокон, различных пластических масс и т. д.

В этих процессах особенно ярко сказывается возможность путем под­бора катализатора направлять каталитическую реакцию в сторону полу­чения определенного продукта из большого числа возможных. В качестве примера на рис. 3 приведены возможные пути каталитических превраще­ний только одного вещества — пропилена. Применяя различные катали­заторе и варьируя условия проведения реакции, из пропилена может быть получен широкий набор различных продуктов. Путем окисления мо­гут быть получены акролеин, акриловая кислота, малеиновый ангидрид, окись пропилена. Окисление в присутствии аммиака (окислительный аммонолиз) приводит на определенных катализаторах к образованию нитрила акриловой кислоты, олигомеризация приводит к образованию димера или тетрамера, в результате полимеризации могут быть получены полипропилены различного строения, на определенных катализаторах протекает реакция диспропорционирования с превращением пропилена в смесь этилена и бутилена.
Каталитические превращения пропилена

Окисление Окисл. Аммонолиз Олигомеризация Полимеризация Диспропорционирование

Акролеин Акриловая кислота Малеиновый ангидрид НАК Димер Тетрамер Полипропилен Этилен + бутилен

Катализ является основой получения всех веществ, на которых бази­руется производство новых синтетических материалов, явившихся су­щественным элементом современной технической революции. Эти мате­риалы представляют собой макромолекулярные, полимерные вещества. Процессы полимеризации, т. е. образование полимеров из более простых мономеров молекул, в большинстве случаев также являются каталити­ческими. Каталитическая полимеризация, открытая Циглером и Натта, была отмечена Нобелевской премией в 1963 г. Катализ используется для производства ряда полимеров в количестве многих миллионов тонн. Ката­лизаторами служат комплексные соединения переходных металлов как в твердом, так и в растворенном состоянии. Рост полимерной цепи проис­ходит в комплексе, в котором существует связь между металлом катализа­тора и растущим полимером. В случае полимеризации виниловых и диено­вых мономеров активной связью является связь переходный металл - углерод. Молекула мономера вклинивается по этой связи (рис. 4). При этом реализуется весьма полная компенсация энергии разрываемых связей энергией образующихся, и истинная энергия активации благодаря этому сопряжению очень мала.

Ценной особенностью катализаторов полимеризации является стереоспецифичность. Подбор катализатора дает возможность из различных возможных структур полимерной цепи, образующейся при последова­тельном встраивании мономера, реализовать желаемую, что позволяет достигать требуемых свойств продукта. Стереорегулироваяие достигается благодаря определенному пространственному расположению лигандов вокруг переходного металла, определяющему строгое пространственное расположение молекулы встраиваемого мономера. На рис. 5 представле­ны возможные структуры продукта, образующегося при полимеризации бутадиена. Наиболее ценным по механическим свойствам является 1, 4-полибутадиен. На основе г^ополиизопрена удалось получить кау­чук, близкий по строению и свойствам к натуральному. Каталитические методы позволяют производить эластомеры, превосходящие по определен­ным свойствам натуральный каучук. При полимеризации α-пропилена на твердых катализаторах удается с высоким выходом получать изотактический полипропилен, в котором все третичные углероды имеют одинако­вую конфигурацию.

Упомянутые примеры охватывают очень малую долю используемых в промышлен­ности каталитических процессов. Однако и из них отчетливо вытекают некоторые об­щие выводы:

1. Катализ позволяет осуществлять с очень высокой скоростью химические прев­ращения, включая и такие реакции, которые без катализатора не протекают с заметной скоростью.

2. Катализаторы позволяют направлять химическое превращение в сторону образо­вания определенного, желаемого продукта из ряда возможных.

4. Катализ - явление специфичное. Нет веществ, которые облада­ли бы каталитическими свойствами в общей форме. Для каждой реакции должен использоваться свой особый катализатор.

Как можно заключить из приведенных примеров, в состав катализа­торов входят самые различные вещества и их смеси в самой разнообраз­ной форме. Эти металлы, массивные и высокодисперсные на носителях,, окислы, их смеси и твердые растворы, аморфные и кристаллические алюмосиликаты, содержащие различные катионы, комплексные соединения с различными лигандами, в том числе органическими, сложные белковые молекулы и многое другое. Отсюда видно, сколь сложен подбор катализа­торов, особенно если учесть, что твердые катализаторы должны обладать высокой внутренней поверхностью (сотни метров квадратных на грамм) и сложной пористой структурой. Значительную помощь в этом деле ока­зывают теоретические обобщения и корреляции, что делает необходимым широкое развитие фундаментальных работ в области катализа.

Химическая, нефтеперерабатывающая и другие отрасли промышлен­ности нашей страны используют около 150 типов различных катализато­ров, производимых в общем количестве свыше ста тысяч тонн. Качество катализаторов определяет важнейшие техноэкономические показатели производства, что делает необходимым опережающее развитие производст­ва катализаторов, создание для него условий, обеспечивающих высокое качество продукции и быстрейшее внедрение новых, усовершенствован­ных рецептур.