Cataliza este schimbarea vitezei reacțiilor chimice în prezența catalizatorilor. Catalizatorii sunt substanțe care modifică rata de reacție prin participarea la interacțiunea chimică intermediară cu componentele de reacție, dar restabilesc compoziția lor chimică după fiecare ciclu al interacțiunii intermediare.
Distingeți între cataliză pozitivă și negativă. În cazul catalizei pozitive, rata de reacție chimică crește odată cu introducerea catalizatorului, de exemplu, producerea de acid sulfuric sau oxidarea amoniacului în acid azotic cu ajutorul platinei. Cu cataliză negativă, dimpotrivă, de exemplu, interacțiunea dintre soluția de sulfit de sodiu și oxigenul din aer în prezența alcoolului etilic scade. Cataliza negativă este deseori numită inhibare, iar catalizatorii negativi de reacție reducători sunt inhibitori (mecanismul de acțiune al acesteia din urmă este diferit de catalizatori).
Reacțiile chimice care au loc în prezența catalizatorilor se numesc reacții catalitice. Majoritatea reacțiilor chimice pot fi catalizate. Numărul de catalizatori este mare. Activitatea lor catalitică este foarte diferită. Se determină prin modificarea vitezei de reacție cauzată de catalizator.
Există două tipuri de cataliză - o catoliză omogenă (eterogenă) și eterogenă (eterogenă).
În cataliză omogenă, reactanții și catalizatorul formează un sistem omogen - gaz sau lichid. În acest caz, nu există o interfață între catalizator și reactanți. Un exemplu este oxidarea catalitică a oxidului de sulf (IV) oxizi de azot în procedeul camerei de producere a acidului sulfuric (în fază gazoasă), iar acțiunea diferitelor enzime în procesele biologice. Pentru o cataliză omogenă, se stabilește că rata de reacție chimică este proporțională cu concentrația catalizatorului.
În cataliză eterogenă, reactanții și catalizatorii formează un sistem de faze diferite. În acest caz, există o interfață între catalizator și reactanți. De obicei, catalizatorul este un solid și reactanții sunt gaze sau lichide. De exemplu, oxidarea amoniacului (fază gazoasă) în prezența platinei (fază solidă). Toate reacțiile sub cataliză eterogenă apar pe suprafața catalizatorului. Prin urmare, activitatea catalizatorului solid va depinde de proprietățile suprafeței sale (dimensiunea, compoziția chimică, structura și starea).
Efectul catalizatorilor pozitivi este redus la o scădere a energiei de activare a reacției, cu alte cuvinte, la o scădere a înălțimii barierului energetic (vezi figura 22, curba punctată).
În prezența catalizatorului, se formează un complex activat cu un nivel de energie mai scăzut decât fără el și, prin urmare, viteza de reacție crește brusc.
Mecanismul de acțiune al catalizatorilor este explicat de obicei prin formarea de intermediari cu unul dintre reactanți. Astfel, dacă o reacție lentă A + B = AB este condusă în prezența catalizatorului K, catalizatorul reacționează chimic cu unul dintre materiile prime pentru a forma un intermediar slab:
Reacția are loc rapid, deoarece energia de activare a acestui proces este mică. Apoi, compusul intermediar AA interacționează cu un alt material de pornire, eliberând catalizatorul K în stare liberă:
Energia de activare a acestui proces este, de asemenea, mică și, prin urmare, reacția are loc la o rată suficientă. Dacă acum ambele procese se desfășoară simultan, pentru a rezuma, atunci obținem ecuația finală a reacției deja rapide:
Suprafața catalizatorului nu este omogenă. Pe acesta există așa-numitele centre active, pe care, în principal, au loc reacții catalitice. Substanțele reactive sunt adsorbite în aceste centre, ca urmare a creșterii concentrației acestora pe suprafața catalizatorului. Aceasta, în parte, duce la o accelerare a reacției. Dar principalul motiv pentru creșterea ratei de reacție este o creștere puternică a activității chimice a moleculelor adsorbite. Sub acțiunea catalizatorului, moleculele adsorbite slăbesc legăturile dintre atomi și le fac mai reactive. În acest caz, reacția este accelerată de o scădere a energiei de activare (inclusiv prin formarea de intermediari de suprafață).
Unele substanțe reduc sau distrug complet activitatea catalizatorului solid. Astfel de substanțe se numesc otrăvuri catalitice.
Exemplele includ arsenic, mercur, plumb, compuși de cianură, la care catalizatorii de platină sunt deosebit de sensibili.
Cu toate acestea, există, de asemenea, substanțe care sporesc acțiunea catalizatorilor acestei reacții, deși ei înșiși nu sunt catalizatori. Aceste substanțe se numesc promotori (de exemplu, promovarea catalizatorilor de platină prin adăugarea de glande, aluminiu etc.).
Trebuie menționat în mod special că acțiunea catalizatorilor este selectivă, prin urmare, folosind catalizatori diferiți, este posibil să se obțină produse diferite de la aceeași substanță. Fiecare reacție are cel mai bun catalizator.
Rolul catalizatorilor în producția chimică este extrem de ridicat. (de exemplu, producția de acid sulfuric, sinteza amoniacului, producția de combustibil solid din cărbune, prelucrarea petrolului și a gazelor naturale, producția de cauciuc artificial etc.). Un rol important îl au catalizatorii biologici - enzimele - substanțe speciale de origine animală sau vegetală, care sunt proteine. Acestea au un efect catalitic asupra anumitor reacții biochimice prin scăderea inactivării lor viitoare.
Toate subiectele din această secțiune:
Legi fundamentale și concepte de chimie
Secțiunea de chimie care ia în considerare compoziția cantitativă a substanțelor și relațiile cantitative (masa, volumul) dintre substanțele reactive se numește stoichiometrie. În conformitate cu aceasta,
Simboluri chimice
Simbolurile moderne ale elementelor chimice au fost introduse în 1813 de către Berzelius. Elementele sunt notate cu literele inițiale ale denumirilor lor latine. De exemplu, oxigenul (Oxygenium) este notat cu litera O, ce
Rădăcinile latine ale unor elemente
Numărul secvenței din tabelul din tabelul periodic Simbol Denumire rusă Latin root
Numele elementelor de grup
Denumirea grupului de elemente Elemente ale grupului de gaze nobile He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Halogeni
Numele celor mai frecvent utilizate acizi și reziduuri de acid
Formule de acid Denumirea acidului Formula de reziduu acid Denumirea reziduului de acid Acizi oxigeni
Producerea de acid
1. Interacțiunea oxizilor acizi (majoritatea) cu apă: SO3 + H2O = H2SO4; N2O5 + H2
Nomenclatorul compușilor anorganici (în conformitate cu normele IUPAC)
IUPAC este o uniune internațională de chimie teoretică și aplicată. Normele IUPAC din 1970 sunt un model internațional, conform căruia normele de nomenclatură pentru compușii chimici în limba de coo
Primele modele ale atomului
În 1897, J. Thomson (Anglia) a descoperit electronul, iar în 1909, R. Mulliken și-a determinat sarcina, care este egală cu 1,6 # 903; 10-19 Cl. Masa electronilor este de 9.11 # 903; 10-28 g
Spectre atomice
Când este încălzit, substanța emite raze (radiații). Dacă radiația are o lungime de undă, atunci se numește monocrom. În cele mai multe cazuri, radiația se caracterizează printr-un mic
Cantități și model de Bohr
În 1900, M. Planck (Germania) a sugerat că substanțele absorb și emit energie în porțiuni discrete, numite quanta. Energia cuantică E este proporțională cu frecvența radiațiilor
Natura dublă a unui electron
În 1905, A. Einstein a prezis că orice radiație este un flux de canale de energie numite fotoni. Din teoria lui Einstein rezultă că lumina are un dublu (valul corpuscular
Substraturi energetice
Numărul orbital cuantum l Forma unui nor de electroni într-o subsol Schimbarea energiei electronilor în limitele nivelului
Izotopii hidrogenului
Izotopul Încărcare nucleară (număr ordinal) Număr de electroni Masă neutronică Număr de neutroni N = A-Z Protium
Sistem periodic de elemente Mendeleev și structura electronică a atomilor
Luați în considerare relația dintre poziția unui element într-un sistem periodic și structura electronică a atomilor acestuia. Fiecare element succesiv al mesei periodice are un electron mai mult decât cel precedent
Configurări electronice ale elementelor din primele două perioade
Număr atomic Element Configurații electronice Număr atomic Element Configurații electronice
Elemente electronice
Numărul secvenței Numărul de comandă Elementul Configurația electronică Configurați numărul periordan Număr de comandă Element
Proprietățile periodice ale elementelor
Deoarece structura electronică a elementelor variază periodic, proprietățile elementelor, determinate de structura lor electronică, cum ar fi energia de ionizare,
Determinarea legăturii chimice
Proprietățile substanțelor depind de compoziția, structura și tipul de legătură chimică dintre atomi din material. Legătura chimică este de natură electrică. Prin legătură chimică înțelegem formularul
Legarea ionilor
Când se formează o moleculă, atomii acestei molecule se "conectează" unul cu celălalt. Motivul pentru formarea moleculelor este că forțele electro-statice acționează între atomii din moleculă. educație
Legătura covalentă
Legătura chimică, realizată prin suprapunerea norii electronilor de atomi interacțioși, se numește o legătură covalentă. 4.3.1. Non-polar kovale
Metoda legăturilor de valență (MVS, VS)
Pentru o înțelegere profundă a naturii legăturii covalente, natura distribuției densității electronice în moleculă, principiile de construire a moleculelor de substanțe simple și complexe, metoda de legare a valențelor
Metoda de orbitale moleculare (IMO, MO)
Din punct de vedere cronologic, metoda MO a apărut mai târziu decât metoda BC, deoarece întrebările au rămas în teoria legăturii covalente care nu a putut fi explicată prin metoda BC. Indicăm câteva dintre ele. Cum poate
Principalele dispoziții ale OMI, MO.
1. Într-o moleculă, toți electronii sunt obișnuiți. Molecula în sine este un singur întreg, un set de nuclee și electroni. 2. Într-o moleculă, fiecare moleculă corespunde unui orbital molecular, cum ar fi
Hibridizarea orbitalilor și configurația spațială a moleculelor
Tipul moleculei Sursa orbitală a atomului A Tipul de hibridizare Numărul orbitalilor hibrizi ai atomului A Pre
Îmbinarea metalică
Numele în sine spune că va fi vorba de structura internă a metalelor. Atomii majorității metalelor la nivelul energiei exterioare conțin un număr mic de electroni. Astfel, un electron cu
Legătură hidrogen
Legătura cu hidrogen este un fel de legătură chimică. Se întâmplă între moleculele care conțin hidrogen și un element puternic electronegativ. Astfel de elemente sunt fluor, oxigen
Interacțiunile dintre molecule
Pe măsură ce moleculele se apropie, apare o atracție care provoacă apariția unei stări condensate a materiei. Tipurile de bază ale interacțiunii moleculelor includ forțele van der Waals,
Concepte generale
În timpul reacțiilor chimice, starea energetică a sistemului în care se desfășoară această reacție se modifică. Starea sistemului este caracterizată de parametrii termodinamici (p, T, c etc.)
Energia internă. Prima lege a termodinamicii
În timpul reacțiilor chimice, se produc schimbări profunde calitative în sistem, obligațiunile din materiile prime se defalc și se produc noi obligațiuni în produsele finale. Aceste schimbări sunt însoțite de absorbție
Entalpia sistemului. Efectele termice ale reacțiilor chimice
Căldura Q și lucrarea A nu sunt funcții de stat, deoarece ele servesc ca forme de transfer de energie și sunt asociate cu procesul, și nu cu starea sistemului. În reacțiile chimice, A este o lucrare împotriva externe
Calcule termochemice
Calculele termochimice pe baza legii lui Hess, care permite să se calculeze entalpia căldura de reacție chimică a reacției depinde de natura și starea fizică a materiilor prime
Afinitate chimică. Entropia reacțiilor chimice. Energia Gibbs
Pot apărea reacții spontane care însoțesc nu numai emisia, ci și absorbția căldurii. Reacția la o temperatură dată cu eliberarea căldurii, la o temperatură diferită
A doua și a treia lege a termodinamicii
Pentru sistemele care nu schimbă energia sau materia (sistemele izolate) cu mediul, a doua lege a termodinamicii este după cum urmează: în sisteme izolate,
Conceptul ratei reacțiilor chimice
Viteza unei reacții chimice este numărul de acțiuni elementare de reacție care apar pe unitate de timp pe volum de unitate (în cazul reacțiilor omogene) sau pe unitatea de interfață de fază
Dependența ratei de reacție asupra concentrației de reactivi
Pentru ca atomul și moleculele să reacționeze, este necesar să se ciocnească unul cu celălalt, deoarece forțele interacțiunii chimice funcționează numai la o distanță foarte mică. Cele mai multe molecule ale reactivului
Efectul temperaturii asupra vitezei de reacție
Dependența ratei de reacție asupra temperaturii este determinată de regula Van't Hoff, conform căreia, cu creșterea temperaturii la fiecare 10 grade, viteza majorității reacțiilor crește în 2-
Energie de activare
Evoluția rapidă a ratei de reacție cu schimbările de temperatură se explică prin teoria activării. De ce încălzirea provoacă o astfel de accelerare semnificativă a transformărilor chimice? Pentru a răspunde la această întrebare,
Echilibrul chimic. Principiul Le Chatelier
Reacțiile care curg într-o direcție și merg până la sfârșit se numesc ireversibile. Nu sunt atât de mulți dintre ei. Cele mai multe reacții sunt reversibile, i. E. acestea curg în direcții opuse
Proprietățile colligative ale soluțiilor
Proprietățile soluțiilor care depind de concentrație și care sunt practic independente de natura substanțelor dizolvate sunt coluziune. Ele sunt numite și comune (colective). T
Soluții de electroliți
Exemple de soluții de electroliți sunt soluțiile de alcalii, săruri și acizi anorganici în apă, soluții ale unui număr de săruri și amoniac lichid și anumiți solvenți organici, de exemplu, acetonă
În soluții la 298 K
Concentrație, mol / 1000 g H2O Coeficient de activitate pentru electroliți NaCl KCl NaOH KOH
Hidroliza sărurilor
Schimbarea chimică a ionilor unei sări dizolvate cu apă, conducând la formarea de produse slab disociante (molecule de acizi sau baze slabe, anioni de acid sau cationi de bază
Constantele și gradele de disociere a unor electroliți slabi
Formularea electroliților Valori numerice ale constantelor de disociere Grad de disociere în 0,1N. soluție,% acid azot
procese
Reacțiile de oxidare-reducere se numesc reacții, însoțite de o modificare a gradului de oxidare a atomilor care alcătuiesc substanțele care reacționează [2].
Reacții de oxidare-reducere
Să analizăm principalele prevederi ale teoriei reacțiilor de reducere a oxidării. 1. Oxidarea este procesul de recul a electronilor de către un atom, o moleculă sau un ion. Gradul de oxidare în acest caz
Cele mai importante agenți reducători și oxidanți
Agenți reducători Agenți oxidanți Metale, hidrogen, carbon Monoxid de carbon (II) CO Hidrogen sulfurat H2S, sulfură de sodiu Na2S, oxid
Compilarea ecuațiilor reacțiilor de reducere a oxidării
Pentru a compune ecuațiile reacțiilor redox și a determina coeficienții, se folosesc două metode: metoda echilibrului de electroni și metoda ion-electron (metoda semi-reacție).
Determinarea compușilor complexi
Astfel de compuși ca oxizi, acizi, baze, săruri sunt formate din atomi ca rezultat al apariției unei legături chimice între ele. Acestea sunt conexiuni obișnuite sau prima
liganzi
Printre liganzi se numără anionii simpli, cum ar fi anionii complexi F-, Cl-, Br-, I-, S2-, de exemplu CN-. NCS -. NU
Nomenclatorul compușilor complexi
Titlu complex cation TION scris un cuvânt începe cu numele ligandului negativ cu adăugarea literei „o“, atunci moleculele sunt neutre și atomul central cu indicarea
Disocierea compușilor complexi
Compușii complexi - nu sunt expuși nici un electrolit în soluții apoase de disociere. Lipsesc sfera exterioară a complexului, de exemplu: [Zn (NH3) 2Cl2], [Co (NH
Constante de stabilitate ale complexelor
Pentru a caracteriza stabilitatea (rezistența) unui ion complex, se folosește și inversul constantei de instabilitate. Se numește constanta de stabilitate (KUST)
Rolul compușilor complexi
Compușii complexi sunt larg răspândiți în natură. Compoziția multor plante și a organismelor vii include compuși cu liganzi macrociclici. Într-o formă simplificată, macrociclul tetradentat al porilor
Doriți să primiți ultimele știri prin e-mail?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: