Каталізатори

КАТАЛІЗА́ТОРИ — речовини, що при­скорюють хімічну реакцію, беручи участь в елементарних стадіях хімічного процесу і регенеруючись у ході реакції. Дія К. пере­важно зводиться до того, що вони надають реакції можливість пере­бігати ін. шляхом зі значно меншим потенціал. барʼєром. К. бувають тверді, рідкі та газоподібні; широко роз­по­всюджені у живій природі і активно використовуються у промисловості. Понад 70 % усіх хім. пере­творень речовин (серед нових вироб-в — понад 90 %) від­буваються за допомогою К. Їх класифікують за типом реакцій (кислотно-основні, окисно-від­новні); за групами каталітич. процесів чи особливостями їхнього апаратурно-технол. оформле­н­ня (К. синтезу аміаку, крекінгу нафто­продуктів, для викори­ста­н­ня у псевдоскрапленому шарі); за природою актив. речовини (металеві, оксидні, сульфідні, металоорган., комплексні тощо); за методами приготува­н­ня (спів­осадже­н­ня, просочува­н­ня для отрима­н­ня нанесених К., мех. змішува­н­ня компонентів, плавле­н­ня К. із на­ступ. вилуговува­н­ням та ін.). За допомогою білкових К. (ферментів) здійснюється обмін речовин у всіх живих організмах. К. характеризуються також специфічністю дії (кожна хім. реакція чи група однорід. реакцій може при­скорюватися завдяки ви­значеним К.) і можуть ви­значати напрям реакції. Із одних і тих самих вихід. речовин від­повід­но до виду К. утворюються різні продукти. Напр., мурашина кислота роз­кладається до карбон монооксиду і води при дії К. кислотно-осн. типу (зокрема Al₂O₃) та до карбон діоксиду і водню при наявності пере­хід. металів (Pd, Ru). Осн. властивості К.: стійкість до каталітич. отрут; чутливість до пере­гріву в екзотерм. реакціях; висока мех. міцність тощо. Мірою їхньої специфічності слугує вибірковість (селективність) — від­ноше­н­ня швидкості цільової реакції до заг. швидкості пере­творе­н­ня вихід. речовин при наявності ви­значеного каталізатора. Важливою характеристикою К. є активність — різниця швидкостей однієї і тієї ж реакції, виміряної за рівних умов у присутності та у від­сутності каталізатора. Каталітичну активність від­носять до одиниці маси, обʼєму, концентрації чи поверх­ні каталізатора. Активність, що від­несена до 1 м² поверх­ні К., називають питомою каталітич. активністю. Якщо без К. реакція практично не від­бувається, за міру активності беруть швидкість реакції у ви­значених умовах, що від­несена до одиниці кількості каталізатора. Через специфічність К. порівнювати каталітичну активність речовин можна лише стосовно однієї і тієї ж реакції. На­йоб­ґрунтованішою мірою каталітич. активності у гетероген. каталізі є кон­станта швидкості лімітуючої стадії, що від­несена до одиниці поверх­ні роз­ділу фаз. Якщо кінет. рівня­н­ня змінюється від каталізатора до каталізатора, то кон­станти мають різну роз­мірність. У такому випадку потрібний пере­хід до значень швидкості реакції (за фіксов. ступеня пере­творе­н­ня чи часу контакту). Швидкості при сталому обʼємі у проточ. реакторі можна замінити на ступінь пере­творе­н­ня. Усі за­значені вище характеристики належать до порівня­н­ня активності в ізотерм. умовах. Якщо К. значно від­різняються за активністю, то температурні інтервали, в яких вони працюють, можуть не пере­криватися, тоді за міру активності беруть температуру досягне­н­ня ви­значеного ступеня пере­творе­н­ня. У практ. дослідже­н­нях активність К. ви­значають як продуктивність — кількість продукту (чи речовини, що прореагувала), отриманого за одиницю часу на одиницю обʼєму К., а селективність — у ви­гляді виходу цільового продукту від­носно теоретично можливого. Див. також Каталіз.

Завантажити статтю