Реферат: Элементы теории катализа - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Элементы теории катализа

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 138 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

- 10 - Элементы теории катализа Явление ускорения скорости химической реакции под действием веществ, непосре д ственно не участвующих в стехиометрическом уравнении реакции, называется катализом. Эти “сторонние” вещества, влияющие лишь на скорость реакции, называются катализа-торами. Они не смещают химическое равновесие, и с его достижением могут быть выде-лены из реакционной смеси в химически неизменном виде. Их присутствие в равновесной системе сказывается лишь на тех термодинамических признаках системы, которые зави-сят от числа присутствующих в ней компонентов. Напомним, что в наиболее общей форме такое влияние должно учитываться через посредство активностей, связанных уравнением Гиббса-Дюгема, но в этом почти не бывает необходимости. Классификация каталитических процессов разнообразна. Катализ бывает гомогенным и гетерогенным. Гомогенный катализ может протекать в газе и в растворе. Гомогенный катализ Катализ - явление разностороннее, и даже сама среда -растворитель может принци-пиально изменить механизм реакции, оказывая решающее влияние на её скорость а, значит, играть роль катализатора. Его основными видами в растворе считают катализ: кислотный, металлокомплексный, фермен т ный. Внешне наиболее прост для теоретического моделирования кислотный катализ. Намного разноообразнее варианты металлокомплексного катализа. С ферментным катализом связана вся химия живых организмов. Он не имеет равных в части ускорения реакций – ферментно-катализиру-емые процессы могут ускоряться в десятки миллионов раз. Ферменты это биокатализаторы-белки. Основные положения теории гомогенного катализа по Шпитальскому: (изложено по книге Ерёмина – научная школа МГУ): Катализатор - вещество переводящее систему реагентов в реакционноспособное состояние путём образования с реагентами лабильного каталитического комплекса. 2) Образование комплекса - относительно быстрый квазиравновесный процесс. 3) Лабильный каталитический комплекс продукт необратимо и относительно медленно изменяется . Общая скорость реакции пропорциональна концентрации промежуточного каталитического ко м плекса, но не концентрации реагента. Непосредственная пропорциональная связь между скор о стью и концентрацией реагента является следствием сложного механизма процесса. В зависимости от значения константы равновесия на стадии образования промежуточного пр о дукта определённая доля катализатора находится в системе в свободном состоянии. В образовании промежуточных продуктов могут одновременно принимать участие многие вещ е ства, так что многие катализаторы, приводящие к одному общему промежуточному продукту, будут действовать как один смешанный катализатор. Помимо катализатора в образовании промежуточных продуктов могут участвовать «сопутс т вующие вещества (лучше сказать частицы) », главным образом ионы H+ и OH- . (Текст в ред. Ерём и на, стр. 308). «Сопутствующие вещества» помимо участия в образовании промежуточных продуктов могут влиять на степень лабильности промежуточного продукта, и, следовательно, на скорость его ра з ложения даже без участия в процессе его обратимого образования. Один и тот же катализатор может образовать с реагирующим веществом многие промежуточные продукты. При одновременном действии многих катализаторов (пункт 6) как и при образовании многих промежуточных продуктов из одного катализатора (пункт 9) результирующая скорость реакции равна сумме скоростей реакции разложения отдельных промежуточных продуктов. И для большей полноты см. книгу Ерёмина !!!. Общая кинетическая схема гомогенного катализа. (см. книгу Ерёмина) Сравнение маршрутов превращения: (11.1) (11.2) Различают два предельных случая гомогенного катализа, в зависимости от типа образующ е гося каталитического комплекса. Каталитические комплексы бывают двух типов, а именно: (11.3) Энергетические профили некаталитического (1) и каталитического (2) маршрутов химической реа к ции совмещены на рисунке. Верхняя кривая отвечает некаталитическому протеканию процесса, нижняя с двумя максимумами соответствует механизму реакции в присутствие катализатора (на с а мом деле вдоль оси ординат обе кривые раздвинуты на величину энергии катализат о ра). Кислотный катализ в растворе Имеется большое число различных механизмов кислотно-основного катализа. Некоторые из них приводят к общему катализу, а другие - к специфическому. Исчерпывающе общая классификация этого материала пра к тически невозможна. Речь может идти лишь о каких-то достаточно общих принципах и подходах. (см. К. Лейдлер. К и нетика органических реакций, стр. 272-273). Вначале можно рассмотреть несложный катализ в водном растворе. Реакции этого типа обычно прот е кают в две стадии. На первой происходит передача протона субстрату S. На второй происходит отделение пр о тона от прото нированного субстрата SH+. Присоединяющийся протон может происходить из катиона гидр о ксония H3O + или других кислых веществ, присутствующих в растворе; эти вещества обознач а ются как BH+ Во второй стадии протон от SH+ может переходить к молекуле H2O или к любым другим основным веще ствам, присутствующим в растворе. Природа веществ, передающих протоны субстрату, не играет перв о очередной роли в формировании кинетического закона. Однако важное значение имеют вещества, которым SH+ передаёт протон на второй стадии. Передача протона может происходить двояко: молекуле растворителя: SH+ + H2O = S + H3O+ . Такой механизм называется протолитич е ским. Здесь может иметь место и общий, и специфический катализ в зависимости от разных причин. молекуле растворённого вещества: SH+ + B = S + BH+. Такой механизм называется прототропным. Здесь может иметь место лишь общий кислотный катализ... Стандартная кинетическая схема и скорости элементарных стадий. (11.4) . (11.5) Случай 1: Общий кислотный катализ ; Кислотность ; Функция кислотности Гамметта . (11.6) . (11.7) Случай 2: Специфический протонный катализ: (11.8) Пример 1 Каталитический активированный комплекс типа Вант-Гоффа (протонированный енол) Реакция йодирования ацетона (см. Ерёмин , стр .307) H3C-CO-CH3 + J2+ H2O H3C-CO-C H2J + HJ . (уравнение в молекулярном виде) Механизм катализа общий кислотный (под действием всех кислот Брёнстеда). Катализ связан с равновесием CH3-CO-CH3 + H+ CH3-CHO=CH2 + H+, (...и с таутомерным превращением кетон-енол: Ac En). Простейшее формально-кинетическое описание механизма: Если скорость обратной реакции мала, то получается нулевой поря док по йоду: . В этой сложной реакции вторая стадия - стадия присоединения йода к енолу самая медленная. Эта стадия определяет скорость всей реакции. Она оказывается лимитирующей. Процесс этот протекает в режиме автокатализа... На рис.23 показан график изменения скорости такой автокаталитической реакции во вр е мени. Ускорение реакции на первоначальном этапе кривой вызвано образованием в ходе реакции катализатора – кислоты HJ , т.е. соответственно H+ , (в воде в виде H3O+). Пример 2 Каталитический активированный комплекс типа Аррениуса. Разложение муравьиной кислоты в среде концентрированной серной кислоты (11.9) Полезно привести некоторые общие инженерно-технологические соображения. Продукты гомогенно-катализируемой реакции находятся в одной фазе с реагентами, исключая те редкие случаи, когда они удаляются в отдельную фазу (из жидкости в виде газа, либо из газа или жидкости в виде осадка, либо иногда выделяются в виде несмешивающейся жидкости). По этой причине в реальных условиях почти всегда возникает потребность в разделении реакционной смеси. Технологическое оформление процессов разделения обычно стоит дорого, нередко намного дороже самого синтеза. Согласно простейшей термод и намической оценке энергетические затраты на разделение смеси не могут быть менее полезной работы о б разования смеси из компонентов, по абсолютной в е личине равной . Реальные энергозатраты всегда существенно больше этого нижнего предела, и поэтому желанными я в ляются такие техно логические процессы, в которых необходимость в процессах разделения минимальна, и это уже ближе к предмету гетерогенного катализа... Гомогенно-каталитизируемое превращение протекает в одной фазе, где смешаны и реагенты, и катализатор, и продукты. В гетерогенно-катализируемом превращении катализатор образует отдельную фазу, а химический элементарный акт протекает на её поверхности и пространственно как бы отделён от основной массы и реагентов, и продуктов. Поэтому для кинетического моделирования этого сложного превращения его необходимо представить как результат суперп о зиции нескольких элементарных процессов. Это: - 1) Диффузия реагента из объёма к поверхности катализатора (массоперенос). - 2) Адсорбция реагента на поверхности катализатора. - 3) Химическое превращение реагента в продукт на поверхности катализатора. - 4) Десорбция продукта с поверхности катализатора. - 5) Диффузия продукта от поверхности катализатора в объём (массоперенос). Эти элементарные процессы удобно математически вначале смоделировать по отдельности: 1) Диффузия из объёма к поверхн о сти (12.1) ; (12.2) Уравнение массопереноса под влиянием диффузии имеет первый порядок по концентрации. Формально оно не отличается от обычного кинетического уравнения. Диффузия - процесс активационный с относительно н е большой энергией активации - всего около 4-9 кДж/моль. 2) Режим диффузионнный и режим кинетич е ский. В стационарном режиме скорость химического превращения на поверхности равна скорости диффузии вещества из объёма к поверхности: ; (12.3) Отсюда появляется две возможности -два возможных режима процесса: (12.4) 3)Адсорбция на поверхности. Уравнение Лангмюра для одного адсо р бата. ; ; ; (12.5) Кривая Лангмюра в области начала кривой адсорбции может быть заменено более простым уравнением Бедекера-Фрейндлиха: Рис.24. Кривая адсорбции. 3.1) Адсорбция на поверхности Уравнение Лангмюра для нескольких адсо р батов. В таком случае (12.6) ( масса/площадь) - 10 - Это уравнение полезно для формально-кинетического описания гетерогенно-каталитических реакций
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Ты студент, и тебе хочется пафоса?
Новые сухарики со вкусом "Хеннесси Х.О."!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru