Cheminių reakcijų greitis gali smarkiai padidėti, kai yra įvairių medžiagų, kurios nėra reagentai ir nėra reakcijos produktų dalis. Šis nuostabus reiškinys vadinamas katalizė(iš graikų kalbos „katalysis“ - sunaikinimas). Medžiaga, kurios buvimas mišinyje padidina reakcijos greitį, vadinama katalizatorius. Jo kiekis prieš ir po reakcijos nesikeičia. Katalizatoriai nėra jokia speciali medžiagų klasė. Įvairiose reakcijose metalai, oksidai, rūgštys, druskos ir kompleksiniai junginiai gali turėti katalizinį poveikį. Cheminės reakcijos gyvose ląstelėse vyksta kontroliuojant kataliziniams baltymams, vadinamiems fermentai. Katalizė turėtų būti laikoma tikrai cheminiu veiksniu didinant cheminių reakcijų greitį, nes katalizatorius tiesiogiai dalyvauja reakcijoje. Katalizė dažnai yra galingesnė ir mažiau rizikinga priemonė reakcijai paspartinti nei temperatūros pakėlimas. Tai aiškiai parodo gyvų organizmų cheminių reakcijų pavyzdys. Reakcijos, tokios kaip baltymų hidrolizė, kuri laboratorijose turi būti atliekama ilgai kaitinant iki virimo temperatūros, vyksta virškinimo procese, nekaitinant kūno temperatūroje.
Katalizės reiškinį pirmasis pastebėjo prancūzų chemikas L. J. Tenardas (1777-1857) 1818 m. Jis atrado, kad tam tikrų metalų oksidai, dedami į vandenilio peroksido tirpalą, sukelia jo skilimą. Šį eksperimentą galima lengvai atkurti į 3% vandenilio peroksido tirpalą įpilant kalio permanganato kristalų. Druska KMn0 4 virsta Mn0 2, o oksidui veikiant iš tirpalo greitai išsiskiria deguonis:
Tiesioginis katalizatoriaus poveikis reakcijos greičiui yra susijęs su aktyvacijos energijos sumažėjimu. Ar esant normaliai temperatūrai sumažėja? ir 20 kJ/mol padidina greičio konstantą maždaug 3000 kartų. Pažeminimas E L gali būti daug stipresnis. Tačiau aktyvacijos energijos sumažėjimas yra išorinis katalizatoriaus veikimo pasireiškimas. Reakcijai būdinga tam tikra reikšmė E. v kuri gali pasikeisti tik pasikeitus pačiai reakcijai. Pateikiant tuos pačius produktus, reakcija, dalyvaujant pridėtai medžiagai, vyksta kitu keliu, per kitus etapus ir su skirtinga aktyvavimo energija. Jei šiame naujame kelyje aktyvacijos energija yra mažesnė ir reakcija atitinkamai greitesnė, tada mes sakome, kad ši medžiaga yra katalizatorius.
Katalizatorius sąveikauja su vienu iš reagentų, sudarydamas tam tikrą tarpinį junginį. Viename iš paskesnių reakcijos etapų katalizatorius regeneruojamas – jis palieka reakciją pradine forma. Reagentai, dalyvaujantys katalizinėje reakcijoje, ir toliau lėtai sąveikauja vienas su kitu, nedalyvaujant katalizatoriui. Todėl katalizinės reakcijos priklauso sudėtingų reakcijų tipui, vadinamai serijinėmis lygiagrečiomis reakcijomis. Fig. 11.8 paveiksle parodyta greičio konstantos priklausomybė nuo katalizatoriaus koncentracijos. Priklausomybės grafikas neperžengia nulio, nes nesant katalizatoriaus reakcija nesustoja.
Ryžiai. 11.8.
stebimas pastovus k išreikšta suma k u+ & k c(K)
11.5 pavyzdys. Esant -500 °C temperatūrai sieros oksido (1U) oksidacijos reakcija
kuri yra vienas iš pramoninės sieros rūgšties gamybos etapų, vyksta labai lėtai. Tolesnis temperatūros kilimas yra nepriimtinas, nes pusiausvyra pasislenka į kairę (reakcija egzoterminė) ir per daug sumažėja produkto išeiga. Tačiau šią reakciją pagreitina įvairūs katalizatoriai, vienas iš kurių gali būti azoto oksidas (N). Pirmiausia katalizatorius reaguoja su deguonimi: 
ir tada perkelia deguonies atomą į sieros oksidą (1U):
Taip susidaro galutinis reakcijos produktas ir regeneruojamas katalizatorius. Reakcija dabar turi galimybę tekėti nauju keliu, kuriame greičio konstantos žymiai padidėjo:
Žemiau esančioje diagramoje pavaizduoti abu S0 2 oksidacijos proceso keliai. Jei katalizatoriaus nėra, reakcija vyksta tik lėtu keliu, o esant katalizatoriui – per abu.
Yra dviejų tipų katalizė - vienalytis Ir nevienalytis. Pirmuoju atveju katalizatorius ir reagentai sudaro homogeninę sistemą dujų mišinio arba tirpalo pavidalu. Sieros oksido oksidacijos pavyzdys yra homogeninė katalizė. Homogeninės katalizinės reakcijos greitis priklauso ir nuo reagentų koncentracijų, ir nuo katalizatoriaus koncentracijos.
Atliekant nevienalytę katalizę, katalizatorius yra kieta medžiaga grynos formos arba ant jo vežėjas. Pavyzdžiui, platina kaip katalizatorius gali būti pritvirtinta prie asbesto, aliuminio oksido ir kt. Reagento molekulės adsorbuojamos (absorbuojamos) iš dujų ar tirpalo specialiuose katalizatoriaus paviršiaus taškuose – aktyviuose centruose ir tuo pat metu aktyvuojamos. Po cheminės transformacijos susidariusios produkto molekulės desorbuojamos nuo katalizatoriaus paviršiaus. Dalelių virsmo aktai kartojasi aktyviuose centruose. Be kitų veiksnių, heterogeninės katalizinės reakcijos greitis priklauso nuo katalizinės medžiagos paviršiaus ploto.
Heterogeninė katalizė ypač plačiai naudojama pramonėje. Tai paaiškinama tuo, kad lengva atlikti nenutrūkstamą katalizinį procesą, kai reagentų mišinys praeina per kontaktinį aparatą su katalizatoriumi.
Katalizatoriai veikia selektyviai, pagreitindami labai specifinę reakciją ar net atskirą reakciją ir nepaveikdami kitų. Tai leidžia naudoti katalizatorius ne tik reakcijai paspartinti, bet ir tikslingai pradines medžiagas paversti norimais produktais. Metanas ir vanduo 450 °C temperatūroje ant Fe 2 0 3 katalizatoriaus paverčiami anglies dioksidu ir vandeniliu:
Tos pačios medžiagos 850 °C temperatūroje reaguoja ant nikelio paviršiaus, sudarydamos anglies monoksidą (II) ir vandenilį:
Katalizė yra viena iš tų chemijos sričių, kurioje dar neįmanoma pateikti tikslių teorinių prognozių. Visi pramoniniai katalizatoriai, skirti naftos produktų perdirbimui, gamtinėms dujoms, amoniako gamybai ir daugeliui kitų, yra sukurti remiantis daug darbo reikalaujančiais ir daug laiko reikalaujančiais eksperimentiniais tyrimais.
Gebėjimas kontroliuoti cheminių procesų greitį yra neįkainojamas žmogaus ūkinėje veikloje. Pramoniniu būdu gaminant cheminius produktus dažniausiai reikia didinti technologinių cheminių procesų greitį, o sandėliuojant produktus – mažinti skilimo greitį arba deguonies, vandens ir kt. Yra žinomų medžiagų, kurios gali sulėtinti chemines reakcijas. Jie vadinami inhibitoriai, arba neigiami katalizatoriai. Inhibitoriai iš esmės skiriasi nuo tikrų katalizatorių tuo, kad reaguoja su aktyviomis rūšimis (laisvaisiais radikalais), kurios dėl vienokių ar kitokių priežasčių atsiranda medžiagoje ar jos aplinkoje ir sukelia vertingas skilimo bei oksidacijos reakcijas. Inhibitoriai palaipsniui sunaudojami, nustoja veikti jų apsauginis poveikis. Svarbiausias inhibitorių tipas yra antioksidantai, kurie apsaugo įvairias medžiagas nuo deguonies poveikio.
Taip pat verta prisiminti, ko negalima pasiekti naudojant katalizatorius. Jie gali pagreitinti tik spontaniškas reakcijas. Jei reakcija nevyksta savaime, katalizatorius negalės jos pagreitinti. Pavyzdžiui, joks katalizatorius negali sukelti vandens skilimo į vandenilį ir deguonį. Šis procesas gali būti atliktas tik elektrolizės būdu, reikalaujant elektros darbų.
Katalizatoriai taip pat gali suaktyvinti nepageidaujamus procesus. Pastaraisiais dešimtmečiais 20-25 km aukštyje atmosferos ozono sluoksnis palaipsniui nyko. Daroma prielaida, kad ozono skaidyme dalyvauja tam tikros medžiagos, pavyzdžiui, halogeninti angliavandeniliai, kuriuos į atmosferą išskiria pramonės įmonės ir naudojami buityje.
Vienas iš efektyviausių poveikių cheminėms reakcijoms yra katalizatoriaus naudojimas. Katalizatoriai yra medžiagos, kurios pagreitina chemines reakcijas. Katalizatorių buvimas pakeičia reakcijos greitį tūkstančius ir net milijonus kartų. Katalizatoriai aktyviai dalyvauja cheminėje reakcijoje, tačiau skirtingai nei reagentai, reakcijos pabaigoje jie išlieka nepakitę.
- tai medžiagos, kurios keičia reakcijos greitį, tačiau pačios nėra sunaudojamos reakcijos metu ir nėra galutinių produktų dalis.
Svarbi katalizinės reakcijos (katalizės) charakteristika yra katalizatoriaus ir reagentų homogeniškumas arba heterogeniškumas. Yra homogeniniai ir nevienalyčiai kataliziniai procesai. Homogeninėje (homogeninėje) katalizėje nėra sąsajos tarp reagentų ir katalizatoriaus. Šiuo atveju katalizė vyksta susidarant nestabiliems tarpiniams produktams.
Pavyzdžiui, medžiaga A turi reaguoti su medžiaga B. Tačiau reakcijai pradėti reikalinga didelė šiluma, o tada reakcija vyksta lėtai. Tada katalizatorius parenkamas taip, kad jis sudarytų aktyvų tarpinį junginį su medžiaga A, kuris gali intensyviai reaguoti su medžiaga B:
A+ kat. = A ∙ Kat.
A∙ Katė. + B = AB ∙ Kat.
Kat.
A+B=AB
Procesai, kurių metu katalizatorius ir katalizuojamos medžiagos yra skirtingose agregacijos būsenose, vadinami heterogenine (nevienoda) katalize. Kai ant katalizatoriaus paviršiaus adsorbuojami dujiniai arba skysti reagentai, susilpnėja cheminiai ryšiai ir padidėja šių medžiagų sąveika.
Greitinantis katalizatoriaus poveikis yra sumažinti pagrindinės reakcijos aktyvavimo energiją. Kiekvienas tarpinis procesas, kuriame dalyvauja katalizatorius, vyksta su mažesne aktyvinimo energija nei nekatalizuojama reakcija. Katalizė atveria kitokį kelią cheminei reakcijai pereiti nuo pradinių medžiagų iki reakcijos produktų.
Patirtis rodo, kad katalizatoriai yra griežtai specifiniai specifinėms reakcijoms. Pavyzdžiui, reaguojant:
N2 + 3H2 = Fe 2NH3
Katalizatorius yra metalinė geležis, o sieros (IV) oksido oksidacijos reakcijoje į sieros (VI) oksidą katalizatorius yra vanadžio (V) oksidas V 2 O 5 . Platina, nikelis, paladis ir aliuminio oksidas dažnai naudojami kaip katalizatoriai. Vandenilio peroksido skilimo procesui paspartinti kaip katalizatorius naudojamas mangano (IV) oksidas. Jei į stiklinę su vandenilio peroksido tirpalu įpilate šiek tiek mangano (IV) oksido, dėl deguonies išsiskyrimo iš karto atsiranda stiprus skysčio putplastis.
Aliuminio ir jodo reakcijos katalizatorius yra paprastas vanduo. Jei į aliuminio ir jodo mišinį įpilama vandens, mišinyje esančios medžiagos smarkiai reaguoja.
Yra medžiagų, kurios gali sulėtinti cheminę reakciją – atlikti vadinamąją neigiamą katalizę. Jie vadinami inhibitoriais. Tokios medžiagos prireikus naudojamos sulėtinti kai kuriuos procesus, pavyzdžiui, metalų koroziją, sulfidų oksidaciją sandėliavimo metu ir kt.
Norėdami balsuoti, turite įjungti JavaScript7 paskaita
Katalizė
Katalizė plačiai taikoma chemijos pramonėje, ypač neorganinių medžiagų technologijoje. Katalizė– cheminių reakcijų sužadinimas arba jų greičio pokyčiai veikiant medžiagoms – katalizatoriams, kurios pakartotinai sąveikauja su reakcijos dalyviais ir po kiekvieno sąveikos ciklo atkuria jų cheminę sudėtį. Yra medžiagų, mažinančių reakcijos greitį, vadinamų inhibitoriais arba neigiamais katalizatoriais. Katalizatoriai nekeičia pusiausvyros būsenos sistemoje, o tik palengvina jos pasiekimą. Katalizatorius vienu metu gali paspartinti tiek pirmines, tiek atvirkštines reakcijas, tačiau pusiausvyros konstanta išlieka pastovi. Kitaip tariant, katalizatorius negali pakeisti termodinamiškai nepalankių grįžtamųjų reakcijų, kurių metu pusiausvyra pasislenka į pradines medžiagas, pusiausvyros.
Katalizatorių greitinančio poveikio esmė – sumažinti cheminės reakcijos aktyvacijos energiją Ea, keičiant reakcijos kelią esant katalizatoriui. Reakcijai, kai A paverčiama B, reakcijos kelias gali būti pavaizduotas taip:
A + K AK
VK V + K
Kaip matyti iš 1 paveikslo, antrasis mechanizmo etapas yra ribojantis, nes jis turi didžiausią aktyvinimo energiją E kat, bet žymiai mažesnę nei nekatalizinio proceso E ne cat.
Aktyvacijos energija mažėja dėl reaguojančių molekulių ryšių nutraukimo energijos kompensavimo su naujų ryšių su katalizatoriumi susidarymo energija. Kiekybinė aktyvacijos energijos sumažėjimo, taigi ir katalizatoriaus efektyvumo, charakteristika gali būti nutrūkusių ryšių energijos kompensavimo laipsnis Di:
= (Di – E cat)/Di (1)
Kuo mažesnė katalizinio proceso aktyvinimo energija, tuo didesnis kompensacijos laipsnis.
Kartu su aktyvacijos energijos mažėjimu daugeliu atvejų mažėja ir reakcijos tvarka. Reakcijos eilės sumažėjimas paaiškinamas tuo, kad esant katalizatoriui, reakcija vyksta keliais elementariais etapais, kurių eilė gali būti mažesnė už nekatalizinių reakcijų eiliškumą.
Katalizės tipai
Pagal reagentų ir katalizatoriaus fazės būseną kataliziniai procesai skirstomi į homogeninius ir nevienalyčius. Vykdant homogeninę katalizę, katalizatorius ir reagentai yra toje pačioje fazėje (nevienodoje katalizėje jie yra skirtingose fazėse). Dažnai heterogeninio katalizinio proceso reagavimo sistema susideda iš trijų fazių įvairiuose deriniuose, pavyzdžiui, reagentai gali būti dujų ir skysčio fazėse, o katalizatorius – kietoje fazėje.
Į specialią grupę įeina fermentiniai (biologiniai) kataliziniai procesai, paplitę gamtoje ir naudojami pramonėje pašarų baltymų, organinių rūgščių, alkoholių gamybai, taip pat nuotekų valymui.
Rūgščių ir šarmų katalizinės reakcijos atsiranda dėl tarpinės protolitinės reagentų sąveikos su katalizatoriumi arba dėl sąveikos, susijusios su atskira elektronų pora (heterolizine) katalizė. Heterolitinė katalizė vyksta nutrūkus kovalentiniam ryšiui, kurio metu, skirtingai nei homolizinių reakcijų metu, ryšį atliekanti elektronų pora visiškai arba iš dalies lieka su vienu iš atomų arba atomų grupe. Katalizinis aktyvumas priklauso nuo protono perkėlimo į reagentą lengvumo (rūgštinė katalizė) arba nuo protono paėmimo iš reagento (bazinė katalizė) per pirmąjį katalizės veiksmą. Pagal rūgščių-šarmų mechanizmą vyksta katalizinės hidrolizės, hidratacijos ir dehidratacijos, polimerizacijos, polikondensacijos, alkilinimo, izomerizacijos ir kt. reakcijos. Aktyvieji katalizatoriai yra boro, fluoro, silicio, aliuminio, sieros ir kitų rūgščių savybių junginiai. arba periodinės lentelės pirmosios ir antrosios grupių elementų junginiai, turintys pagrindines savybes. Etileno hidratavimas rūgščių-šarmų mechanizmu, dalyvaujant rūgštiniam katalizatoriui NA, atliekamas taip: pirmajame etape katalizatorius tarnauja kaip protonų donoras.
CH 2 =CH 2 + HA CH 3 -CH 2 + + A -
antrasis etapas yra tikrasis drėkinimas
CH 3 -CH 2 + + HONCH 3 CH 2 OH + H +
trečiasis etapas – katalizatoriaus regeneracija
N + + A - NA.
Redokso ir rūgščių-šarmų reakcijas galima nagrinėti pagal radikalų mechanizmą, pagal kurį chemisorbcijos metu susidaręs stiprus molekulės-katalizatoriaus gardelės ryšys skatina reaguojančių molekulių disociaciją į radikalus. Heterogeninės katalizės metu laisvieji radikalai, migruodami per katalizatoriaus paviršių, sudaro neutralias produkto molekules, kurios desorbuojamos.
Taip pat yra fotokatalizė, kai procesas pradedamas veikiant šviesai.
Kadangi heterogeninė kietųjų katalizatorių katalizė yra labiausiai paplitusi neorganinėje chemijoje, mes apie tai kalbėsime išsamiau. Procesą galima suskirstyti į kelis etapus:
1) reaguojančių medžiagų išorinė difuzija iš srauto šerdies į katalizatoriaus paviršių pramoniniuose įrenginiuose, turbulentinė (konvekcinė) difuzija dažniausiai vyrauja prieš molekulinę;
2) vidinė difuzija katalizatoriaus grūdelio porose, priklausomai nuo katalizatoriaus porų dydžio ir reagento molekulių dydžio, difuzija gali vykti molekuliniu mechanizmu arba Knudsen mechanizmu (su suvaržytu judėjimu);
3) aktyvuota (cheminė) vieno ar kelių reagentų adsorbcija katalizatoriaus paviršiuje, susidarant paviršiniam cheminiam junginiui;
4) atomų pertvarkymas, kad susidarytų paviršiaus produkto-katalizatoriaus kompleksas;
5) katalizės produkto desorbcija ir aktyvaus katalizatoriaus centro regeneracija, kai aktyvus yra ne visas jo paviršius, o atskiros sritys – aktyvieji centrai;
6) produkto difuzija katalizatoriaus porose;
7) produkto difuzija nuo katalizatoriaus grūdelio paviršiaus į dujų srautą.
Bendrą heterogeninio katalizinio proceso greitį lemia atskirų etapų greičiai ir riboja lėčiausias iš jų. Kalbant apie procesą ribojantį etapą, daroma prielaida, kad likę etapai vyksta taip greitai, kad kiekviename iš jų praktiškai pasiekiama pusiausvyra. Atskirų etapų greičius lemia technologinio proceso parametrai. Remiantis viso proceso mechanizmu, įskaitant pačią katalizinę reakciją ir medžiagų perdavimo difuzijos stadijas, išskiriami procesai, vykstantys kinetinės, išorinės difuzijos ir vidinės difuzijos srityse. Proceso greitis bendruoju atveju nustatomas pagal išraišką:
d/d = k c(2)
kur c yra proceso varomoji jėga, lygi reaguojančių medžiagų efektyviųjų koncentracijų sandaugai, vykstančiam dujinėje fazėje, varomoji jėga išreiškiama reaguojančių medžiagų daliniu slėgiu p; greičio konstanta.
Apskritai greičio konstanta priklauso nuo daugelio veiksnių:
k = f (k 1 , k 2 , k sub, …..D ir, D ir / ,D p, ….) (3)
čia k 1 , k 2 , k ab – tiesioginių, atvirkštinių ir šalutinių reakcijų greičio konstantos, o D ir/ , D p – pradinių medžiagų ir sandaugos difuzijos koeficientai, lemiantys k reikšmę; išoriniai arba vidiniai proceso difuzijos regionai.
IN kinetinė sritis k nepriklauso nuo difuzijos koeficientų. Dujų katalizinio proceso greičio bendroji kinetinė lygtis, atsižvelgiant į pagrindinių technologinio režimo parametrų įtaką greičiui:
u = kvpP n 0 = k 0 e -Ea/RT vpP n 0 (4)
čia v yra dujų srautas, p yra proceso varomoji jėga esant P0,1 MPa (1 at), P yra darbinio slėgio ir normalaus atmosferos slėgio santykis, tai yra bematis dydis, 0 yra perskaičiavimo į normalų slėgį ir temperatūrą koeficientas, n – reakcijos tvarka.
Cheminių etapų mechanizmą lemia reagentų ir katalizatoriaus prigimtis. Procesą gali apriboti vienos iš reagentų chemisorbcija katalizatoriaus paviršiuje arba reakcijos produktų desorbcija. Reakcijos greitį galima kontroliuoti susidarant įkrautam aktyvuotam kompleksui. Tokiais atvejais katalizatoriaus paviršiaus įkrovimas veikiant kai kuriems veiksniams turi didelės įtakos reakcijos eigai. Kinetinėje srityje procesai daugiausia vyksta mažo aktyvumo smulkiagrūdžiuose katalizatoriuose su didelėmis poromis turbulentiškame reagentų sraute, taip pat esant žemai temperatūrai, artimai katalizatoriaus užsidegimo temperatūrai. Reakcijų skysčiuose atveju perėjimas į kinetinę sritį taip pat gali įvykti didėjant temperatūrai dėl sumažėjusio skysčio klampumo ir, atitinkamai, difuzijos pagreitėjimo. Didėjant temperatūrai, tirpaluose esančių reagentų molekulių asociacijos, solvatacijos ir hidratacijos laipsnis mažėja, o tai lemia difuzijos koeficientų padidėjimą ir atitinkamai perėjimą iš difuzijos srities į kinetinę sritį. Reakcijoms, kurių bendra tvarka yra didesnė už vienetą, būdingas perėjimas iš difuzijos srities į kinetinę sritį, žymiai sumažėjus pradinių reagentų koncentracijai. Proceso perėjimas iš kinetinės srities į išorinę difuzijos sritį gali įvykti sumažėjus srautui, padidėjus koncentracijai ir kylant temperatūrai.
Į išorinė difuzijos sritis Visų pirma, procesai vyksta ant labai aktyvių katalizatorių, kurie užtikrina greitą reakciją ir pakankamą produkto išeigą per reagentų sąlyčio su katalizatoriais laiką, matuojant sekundės dalimis. Labai greita reakcija vyksta beveik vien ant išorinio katalizatoriaus paviršiaus. Šiuo atveju nepatartina naudoti akytų grūdelių su labai išvystytu vidiniu paviršiumi, tačiau reikia stengtis išvystyti išorinį katalizatoriaus paviršių. Taigi, oksiduojant amoniaką ant platinos, pastarasis naudojamas itin smulkių tinklelių, kuriuose yra tūkstančiai platinos vielos susipynimų, pavidalu. Veiksmingiausia priemonė pagreitinti procesus, vykstančius išorinės difuzijos srityje, yra reagentų maišymas, kuris dažnai pasiekiamas didinant tiesinį reagentų greitį. Dėl stiprios srauto turbulizacijos procesas pereina iš išorinės difuzijos srities į vidinę difuzijos sritį (su stambiagrūdžiais, smulkiai akytais katalizatoriais) arba į kinetinę sritį.
čia G yra medžiagos kiekis, perduotas per laiką x kryptimi, statmenai katalizatoriaus grūdelių paviršiui esant difuzuojančio komponento koncentracijai c reagento srauto šerdyje, S yra laisvas išorinis katalizatoriaus paviršius, dc/dx yra koncentracijos gradientas.
Medžiagų difuzijos koeficientams įvairiose terpėse nustatyti buvo pasiūlyta daug metodų ir lygčių. Dvejetainiam A ir B medžiagų mišiniui pagal Arnoldą
kur T yra temperatūra, K; M A, M B - medžiagų molinės masės A ir B, g/mol v A, v B - medžiagų moliniai tūriai; P - bendras slėgis (0,1 M Pa); C A+B yra Satherlando konstanta.
Sutherland konstanta yra:
C A+B = 1,47(TA / +T B /) 0,5 (7)
G 
de T A /, T B / - komponentų A ir B virimo temperatūros, K.
Dujoms A ir B, kurių moliniai tūriai yra artimi, galime imti =1, o esant dideliam skirtumui tarp jų – 1.
Sklaidos koeficientą skystoje terpėje D g galima nustatyti pagal formulę
čia yra tirpiklio klampumas, PaC; M irv - difuzuojančios medžiagos molinė masė ir molinis tūris; xa yra parametras, kuriame atsižvelgiama į molekulių susiejimą tirpiklyje.
Į intradifuzinis regionas, tai yra, kai bendrą proceso greitį riboja reagentų difuzija katalizatoriaus grūdelio porose, yra keli būdai pagreitinti procesą. Galima sumažinti katalizatoriaus grūdelių dydį ir atitinkamai molekulių kelią iki grūdelio vidurio, jei jie vienu metu juda iš filtro sluoksnio į verdantį. Galima pagaminti stambių poringų katalizatorių fiksuotam sluoksniui nemažinant grūdelių dydžio, kad būtų išvengta hidraulinio pasipriešinimo padidėjimo, tačiau tai neišvengiamai sumažins vidinį paviršių ir atitinkamai sumažins katalizatoriaus intensyvumą, palyginti su smulkiagrūdžiu katalizatoriumi. , stambiaakytas katalizatorius. Galite naudoti žiedo formos kontaktinę masę su nedideliu sienelės storiu. Galiausiai, bidispersiniai arba polidispersiniai katalizatoriai, kuriuose didelės poros yra transportavimo keliai į labai išvystytą paviršių, kurį sukuria plonos poros. Visais atvejais jie siekia sumažinti reagentų įsiskverbimo į poras (ir produktų iš porų) gylį, kad būtų pašalintas intradifuzijos slopinimas ir pereinama į kinetinę sritį, kai proceso greitį lemia tik faktinių cheminių katalizės veiksmų greitis, ty reagentų adsorbcija aktyviais centrais, produktų susidarymas ir jų desorbcija. Daugumą pramoninių procesų, vykstančių filtro sluoksnyje, slopina vidinė difuzija, pavyzdžiui, didelio masto kataliziniai metano-garų riformingo procesai, anglies monoksido konversija, amoniako sintezė ir kt.
Laikas , reikalingas komponento difuzijai į katalizatoriaus poras iki gylio l, gali būti nustatytas naudojant Einšteino formulę:
= l 2 / 2D e (10)
Efektyvus difuzijos porose koeficientas nustatomas apytiksliai priklausomai nuo porų dydžių santykio ir laisvo molekulių kelio. Dujinėje terpėje, kai komponento molekulės vidutinis laisvas kelias yra mažesnis už ekvivalentinį porų skersmenį d=2r (2r), daroma prielaida, kad porose D e =D vyksta normali molekulinė difuzija, kuri apskaičiuojama pagal formulė:
Esant ribotam judėjimo režimui, kai 2r, D e =D k nustatoma naudojant apytikslę Knudseno formulę:
(
12)
kur r yra skersinis poros spindulys.
(
13)
Difuzija katalizatoriaus porose skystoje terpėje yra labai sunki, nes labai padidėja tirpalo klampumas siauruose kanaluose (nenormalus klampumas), todėl dažnai naudojami dispersiniai katalizatoriai, tai yra mažos neporingos dalelės. katalizė skysčiuose. Daugelyje katalizinių procesų, keičiantis reakcijos mišinio sudėčiai ir kitiems proceso parametrams, gali keistis katalizės mechanizmas, taip pat katalizatoriaus sudėtis ir aktyvumas, todėl būtina atsižvelgti į galimybę keistis. proceso pobūdis ir greitis net ir santykinai nežymiai pasikeitus jo parametrams.
Katalizatoriai gali neribotą laiką padidinti reakcijos greičio konstantą, tačiau skirtingai nei temperatūra, katalizatoriai neturi įtakos difuzijos greičiui. Todėl daugeliu atvejų, labai padidėjus reakcijos greičiui, bendras greitis išlieka mažas dėl lėto komponentų tiekimo į reakcijos zoną.
Katalizatorių sandara ir sudėtis
Pramoniniai katalizatoriai dažnai yra daugiakomponentės sistemos. Katalizatoriaus komponentai gali būti įvairių formų: elementarių junginių (metalų, anglių), oksidų, sulfidų, halogenidų, taip pat kompleksinių junginių (fermentų, metalų kompleksų su organiniais ligandais) pavidalu. Katalizatorių sudėties sudėtingumą lemia tai, kad dviejų ar daugiau junginių katalizinis aktyvumas nėra adityvus, o įgauna kraštutinę vertę, vadinamąjį „sinerginį efektą“. Vienas iš būdų padidinti katalizatoriaus aktyvumą yra jį skatinti – į katalizatorių įpilti medžiagos ( propaguotojas), kuris pats savaime neturi katalizinių savybių, tačiau padidina katalizatoriaus aktyvumą. Yra dviejų tipų promotoriai: elektroniniai ir struktūriniai.
Elektroniniai reklamuotojai
Jų veikimo mechanizmas sumažinamas iki elektroninių būsenų pasikeitimo katalizatoriaus kristaluose ir elektronų darbo funkcijos sumažėjimo. Elektroniniai promotoriai keičia aktyviosios fazės struktūrą ir cheminę sudėtį, katalizatoriaus paviršiuje suformuodami naujos cheminės prigimties aktyvius centrus, taigi ir elementarių katalizinių procesų etapų pobūdį ir greitį, o kartais ir selektyvumo pasikeitimą. . Pavyzdžiui, K 2 O pridėjimas prie amoniako sintezės katalizatoriaus skatina amoniako desorbciją, o tai lemia specifinio katalizatoriaus katalizinio aktyvumo padidėjimą.
Struktūriniai skatintojai
Jie stabilizuoja aktyviąją katalizatoriaus fazę sukepinimo, mechaninio ar cheminio sunaikinimo atžvilgiu. Pavyzdžiui, aliuminio oksidas, pridėtas prie geležies katalizatoriaus amoniako sintezei, sąveikauja su Fe 3 O 4, sudarydamas špinelio kristalinę gardelę FeAl 2 O 4, taip užkertant kelią perkristalizavimo procesui. Be to, pridėjus 8-10% Al 2 O 3, geležies katalizatoriaus savitasis paviršiaus plotas padidėja nuo 1 iki 25-30 m 2 /g. Reikėtų pažymėti, kad, priklausomai nuo promotoriaus kiekio, jis gali turėti ir skatinantį, ir nuodijantį poveikį katalizatoriui.
Daugumą adsorbentų ir katalizatorių galima suskirstyti į du tipus, atsižvelgiant į jų makrostruktūros pobūdį: kempinę ir kserogelius. Kempininiai katalizatoriai – tai kietas kietas kūnas, į kurį įsiskverbia kūginės, cilindrinės ir butelio formos poros, susidarančios, kai džiovinant arba apdorojant agresyviais skysčiais ir dujomis (išplovus, redukuojant, skrudinant) iš šio korpuso išsiskiria lakūs arba tirpūs produktai. Porėtą kserogelių struktūrą apibūdina rutulinis modelis, pagal kurį kieta medžiaga susideda iš besiliečiančių arba susiliejusių dalelių, poros yra tarp jų esančios tuštumos. Priklausomai nuo gamybos būdo, katalizatoriai gali būti maišomi arba naudojami.
Mišrūs katalizatoriai
Mišriuose katalizatoriuose komponentai įvedami panašiais kiekiais ir kiekvienas iš jų yra kataliziškai aktyvus tam tikros reakcijos atžvilgiu. Sumaišyti katalizatoriai gaunami arba mechaniškai maišant aktyvius komponentus su vėlesniu terminiu apdorojimu arba be jo, arba kartu nusodinant tarpinius produktus ir po to kalcinuojant, pavyzdžiui, naudojant oksidus kaip katalizatorius. Mišraus katalizatoriaus aktyvumo padidėjimas gali būti susijęs su tuo, kad jo paruošimo metu komponentai reaguoja vienas su kitu ir susidaro naujas, aktyvesnis junginys. Pavyzdžiui, geležies-molibdeno katalizatorius metilo alkoholiui oksiduoti iki formaldehido yra geležies molibdatas, gaunamas molibdeno ir geležies oksidų santykiu 1,5: 1. Katalizatorius, kurio oksidų santykis skiriasi, bus mažiau aktyvus dėl: dviejų fazių egzistavimas: geležies molibdatas ir MoO oksidų 3 ir Fe 2 O 3 perteklius. Aktyvumo padidėjimas gali būti vieno komponento kieto tirpalo susidarymo kitame arba jų lydinyje pasekmė. Pavyzdžiui, cirkonio oksido įvedimas į cerio oksidą, kuris yra suodžių oksidacijos katalizatorius, pagerina katalizatoriaus terminį stabilumą ir padidina aktyvumą, nes padidėja gardelės deguonies mobilumas.
Palaikomi katalizatoriai yra labiausiai paplitęs sudėtingų kontaktinių masių tipas. Juose aktyvusis komponentas vienaip ar kitaip (impregnuojant, purškiant ir pan.) dedamas ant porėto pagrindo - vežėjas. Dažniausiai nešiklis yra inertiškas tam tikram procesui ir, skirtingai nei promotoriai, sudaro didelę jo dalį, tačiau dažnai naudojami nešikliai, kurie atliekamuose procesuose turi katalizinių savybių. Naudojant nešiklį, padidėja katalizatoriaus darbinis paviršius ir sumažėja jo savikaina. Nešiklis turi pasižymėti šiomis savybėmis: aukšta lydymosi temperatūra, atsparumas karščiui, stiprumas, išvystyta porėta struktūra, savitasis paviršiaus plotas didesnis nei 100 m 2 /g. Kai kuriais atvejais nešiklis sąveikauja su aktyviu komponentu, padidindamas jo aktyvumą. Dažniausi nešikliai yra: ceolitai, aliuminio oksidai, silicis, titanas, anglys.
Reikiamą kontaktinės masės sudėtį daugiausia lemia katalizinio proceso sąlygos, pradinio mišinio sudėtis, ypač drėgmė, pašalinių inertinių ar toksiškų priemaišų buvimas, temperatūra ir proceso hidrodinamika.
Katalizatoriaus savybės:
1. Katalizatoriaus aktyvumas
Kaip aktyvumo matas naudojamas cheminės reakcijos greičių skirtumas esant katalizatoriui ir be jo, atsižvelgiant į reakcijos erdvės, kurią užima katalizatorius ir nepasiekiamos reaguojančioms medžiagoms, dalį:
A 1 = katė - (1- katė) (14)
ši išraiška gali būti naudojama tik esant nuolatinei proceso varomajai jėgai с.
Kaip katalizatoriaus aktyvumo matą patogiau naudoti pastovių katalizinių ir nekatalizinių procesų greičių santykį:
A 2 = k katė / k = k 0 katė e -Ea katė /RT / k 0 e -Ea/RT = (k 0 katė /k 0) e - Ea/RT (15)
Aktyvūs katalizatoriai užtikrina didelį proceso intensyvumą (didelį konversijos laipsnį esant dideliam tūriniam srautui). Aktyvumui būdinga reakcijos greičio konstanta, priklausanti nuo specifinio katalizinio aktyvumo k dūžių (1 m 2 paviršiaus), kuri atspindi katalizatoriaus cheminę prigimtį, vidinį savitąjį katalizatoriaus paviršiaus plotą S ritmai (m 2 /g ) ir jo naudojimo laipsnis :
k = k plakimas S ritmas (16)
Norint palyginti katalizatoriaus aktyvumą reakcijoje skirtingomis sąlygomis arba palyginti kelis katalizatorius, kaip aktyvumo matas naudojamas produkto kiekio, gauto per 1 darbo valandą, ir katalizatoriaus tūrio vieneto santykis.
A = G/ V(17)
2. Selektyvumas (selektyvumas)
Katalizatoriaus selektyvumą galima apibūdinti kaip tikslinio produkto susidarymo greičio ir bendro pagrindinio reagento virsmo visomis kryptimis greičio santykį (iš diferencinės kinetikos duomenų) arba kaip pagrindinio reagento kiekio santykį. medžiaga, paversta tiksliniu produktu iki viso jos kiekio, kuris buvo įtrauktas į visas reakcijas (iš integruotų kinetinių duomenų). Didelės selektyvumo reikšmės pasiekiamos naudojant tam tikros cheminės sudėties ir porėtos struktūros katalizatorius, užtikrinančius optimalias grūdelių formas ir dydžius bei hidrodinamines sąlygas reaktoriuje. Taigi iš CO ir H 2 mišinio (vandens dujos), priklausomai nuo katalizatoriaus ir sintezės sąlygų, gali susidaryti įvairūs produktai. Metanas susidaro virš metalinio nikelio esant aukštam slėgiui ant vario.
3. Mechaninis stiprumas
Katalizatoriaus stiprumas ir jų aktyvumas dažnai yra atvirkščiai proporcingi. Priimtinas būdas padidinti katalizatorių stiprumą – naudoti įvairius rišiklius (neorganinius klijus), kurie neturi neigiamos įtakos jų veiklai.
4. Atsparumas karščiui
Aukštos temperatūros procesams svarbus katalizatorių atsparumas perkaitimui. Vykstant katalizatoriaus ar jo atramos terminės perkristalizavimo procesui, savitasis paviršiaus plotas, taigi ir aktyvumas, mažėja. Paprastai katalizatorius apibūdinamas maksimalia temperatūra, kurioje jo aktyvumas išlieka ilgą laiką, arba pateikiama santykinio aktyvumo praradimo vertė veikiant sunkesnėmis sąlygomis.
5. Specifinis paviršius
Įvairių katalizatorių savitasis paviršiaus plotas svyruoja nuo kelių kvadratinių metrų grame iki šimtų. Specifinį katalizatoriaus paviršių lemia, viena vertus, medžiagos dalelių dydis, kita vertus, jos poringumas. Pereinamosios poros yra tinkamiausios katalizei, nes jos daugiausia prisideda prie specifinio paviršiaus ploto. Mikroporingose medžiagose reagentų difuzija į katalizatoriaus paviršių ir reakcijos produktus iš jo yra sunku. Katalizatoriai, turintys dvidispersinę (dviporinę) struktūrą, pasižymi dideliu aktyvumu, kai iš mažų rutuliukų savo ruožtu susidaro stambios rutuliukai, tarp kurių susidaro transportinės poros, ir susidaro didelis savitasis paviršiaus plotas. Norint padidinti katalizatoriaus aktyvumą, patartina naudoti mažesnius grūdus, kurie leidžia padidinti grūdų panaudojimo laipsnį.
6. Atsparumas kenksmingoms priemaišoms (atsparumas nuodams)
Kataliziniai nuodai yra junginiai, kurių buvimas reakcijos mišinyje gali sumažinti arba visiškai nuslopinti katalizatoriaus aktyvumą, sukeldamas katalizatoriaus „apsinuodijimą“. Apsinuodijimo atveju blokuojami aktyvieji katalizatoriaus centrai. Apsinuodijimas gali būti grįžtamas arba negrįžtamas. Taigi platinos katalizatorius yra apnuodytas CO ir CS 2, tačiau jo įmaišius į gryną pradinių medžiagų mišinį, nuodai desorbuojasi ir aktyvumas atsistato. Apsinuodijus H 2 S ir PH 3, platina visiškai deaktyvuojama, čia nuodai sąveikauja su katalizatoriumi, sudarydami stabilius junginius.
7. Maža sluoksnio hidraulinė varža.
Mažų granulių naudojimo trūkumas yra didelis hidraulinis pasipriešinimas. Priemonė jį sumažinti – padidinti sluoksnio laisvo tūrio (poringumo) dalį. Tam naudojami specialių formų katalizatoriai (tuščiaviduriai cilindrai, žvaigždutės, korio formos katalizatoriai). Esant tokiam pačiam aktyvumui kaip ir įprastų kietų cilindrų sluoksniui, šios formos leidžia 1,5 karto sumažinti hidraulinį pasipriešinimą ir tokiu pat kiekiu sumažinti katalizatoriaus masės apkrovą. Tačiau tokių katalizatorių mechaninis stiprumas yra mažesnis, o dilimas yra didesnis. Todėl plonasienių naujų formų troškimas turi didelių stiprumo apribojimų, nes katalizatoriaus sunaikinimo metu susidariusios smulkmenos užpildo tarpą tarp grūdelių, o tai smarkiai padidina sluoksnio hidraulinį atsparumą.
Katalizatoriai skirstomi į vienalytis Ir nevienalytis. Homogeninis katalizatorius yra toje pačioje fazėje su reaguojančiomis medžiagomis, nevienalytis katalizatorius sudaro nepriklausomą fazę, atskirtą sąsaja nuo fazės, kurioje yra reaguojančios medžiagos. Tipiški homogeniniai katalizatoriai yra rūgštys ir bazės. Metalai, jų oksidai ir sulfidai naudojami kaip heterogeniniai katalizatoriai.
To paties tipo reakcijos gali vykti ir su homogeniniais, ir su nevienalyčiais katalizatoriais. Taigi kartu su rūgščių tirpalais naudojami kietieji Al 2 O 3, TiO 2, ThO 2, aliumosilikatai ir rūgščių savybių turintys ceolitai. Heterogeniniai katalizatoriai su pagrindinėmis savybėmis: CaO, BaO, MgO.
Heterogeniniai katalizatoriai, kaip taisyklė, turi labai išvystytą paviršių, dėl kurio jie paskirstomi ant inertinio nešiklio (silikagelio, aliuminio oksido, aktyvintos anglies ir kt.).
Kiekvienam reakcijos tipui veiksmingi tik tam tikri katalizatoriai. Be jau minėtų rūgštis-bazė, yra katalizatoriai oksidacija-redukcija; jiems būdingas pereinamojo metalo arba jo junginio (Co +3, V 2 O 5 + MoO 3) buvimas. Šiuo atveju katalizė atliekama keičiant pereinamojo metalo oksidacijos būseną.
Daugelis reakcijų atliekamos naudojant katalizatorius, kurie veikia koordinuojant reagentus prie pereinamojo metalo atomo ar jono (Ti, Rh, Ni). Ši katalizė vadinama koordinavimas.
Jei katalizatorius turi chiralinių savybių, tada optiškai aktyvus produktas gaunamas iš optiškai neaktyvaus substrato.
Šiuolaikiniame moksle ir technikoje jie dažnai naudojami kelių katalizatorių sistemos, kurių kiekvienas pagreitina skirtingus reakcijos etapus. Katalizatorius taip pat gali padidinti vieno katalizinio ciklo etapo greitį, kurį atlieka kitas katalizatorius. Čia vyksta „katalizės katalizė“ arba antrojo lygio katalizė.
Biocheminėse reakcijose fermentai atlieka katalizatorių vaidmenį.
Katalizatorius turi būti atskirtas nuo iniciatorių. Pavyzdžiui, peroksidai skyla į laisvuosius radikalus, kurie gali inicijuoti radikalų grandinines reakcijas. Reakcijos metu sunaudojami iniciatoriai, todėl jų negalima laikyti katalizatoriais.
katalizės mechanizmas: 1) kailis. laipsniškas (reakcijos kelio pasikeitimas) 2) asociatyvus 3) fermentinis 4) mikroheterogeninis
Katalizės specifiškumas slypi tame, kad esant katalizatoriui, pasikeičia kelias, kuriuo vyksta bendra reakcija, susidaro kitos pereinamosios būsenos su skirtinga aktyvavimo energija, todėl keičiasi ir cheminių reakcijų greitis. reakcijos.
Medienos apdirbimas reikalauja didelių gamybos sąnaudų, todėl naudojami katalizatoriai, kurie pagreitina cheminės transformacijos procesą, padidina produktų išeigą ir mažina kenksmingų medžiagų emisiją. produkto pranašumas katalizatoriai yra tai, kad jiems nereikia didelių išlaidų.
28. Sprendimai. Procesai formuojant tirpalus. Idealūs ir realūs sprendimai. Hidratina ir solvatai.
Sprendimai- vienarūšės (homogeninės) sistemos, tai yra, kiekvienas iš komponentų yra pasiskirstęs kito masėje molekulių, atomų ar jonų pavidalu
Sąveika tarp tirpiklio ir tirpios medžiagos vadinama sprendimas(jei tirpiklis yra vanduo - drėkinimas).
Tirpimo energetinė charakteristika yra susidarymo šiluma sprendimas, laikomas visų endo- ir egzoterminių proceso etapų šiluminių efektų algebrine suma. Svarbiausi iš jų yra: - šilumą sugeriantys procesai- kristalinės gardelės ardymas, cheminių ryšių nutraukimas molekulėse; – šilumos gamybos procesai- ištirpusios medžiagos sąveikos su tirpikliu produktų (hidratų) susidarymas ir kt.
SOLVATAI, tirpiklio pridėjimo prie ištirpusių medžiagų produktai. Paprastai tirpale susidaro solvatai, tačiau dažnai (atšaldžius tirpalą tirpiklis išgaruoja ir pan.) gaunama kristaline forma. faziniai-kristaliniai solvatai.
Hidratai yra vandens pridėjimo prie neorganinių ir organinių medžiagų produktai
Katalizėyra cheminės reakcijos greičio keitimo procesas naudojant katalizatoriai– kurie dalyvauja cheminėje reakcijoje, bet nėra įtraukti į galutinių produktų sudėtį ir nėra sunaudojami dėl reakcijos.
Kai kurie katalizatoriai pagreitina reakciją ( teigiama katalizė ), kiti sulėtina ( neigiama katalizė ). Neigiama katalizė vadinama slopinimas ir katalizatoriai, mažinantys cheminės reakcijos greitį, inhibitoriai.
Yra homogeninė ir nevienalytė katalizė.
Homogeninė katalizė.
Homogeninėje (homogeninėje) katalizėje reagentai ir katalizatorius yra toje pačioje padėtyje ir tarp jų nėra sąsajos. Homogeninės katalizės – oksidacijos reakcijos pavyzdys SO 2 Ir SO 3 esant katalizatoriui NE(reagentai ir katalizatorius yra dujos).
Heterogeninė katalizė.
Heterogeninės (nevienodos) katalizės atveju reagentai ir katalizatorius yra skirtingos agregacijos būsenos ir tarp jų yra sąsaja. Paprastai katalizatorius yra kietas, o reagentai yra skysčiai arba dujos. Heterogeninės katalizės – oksidacijos pavyzdys NN 3į NE dalyvaujant Pt(katalizatorius yra kieta medžiaga).
Katalizatorių veikimo mechanizmas
Teigiamų katalizatorių poveikis sumažina reakcijos aktyvavimo energiją E a (nuoroda), inhibitorių poveikis yra priešingas.
Taip, už reakciją 2 HI =H2+aš 2 E a(ref) =184 kJ/mol. Kada ši reakcija vyksta esant katalizatoriui? Au arba Pt, Tai E a(ref) = 104 kJ/mol, atitinkamai.
Katalizatoriaus veikimo mechanizmas homogeninėje katalizėje paaiškinamas tarpinių junginių susidarymu tarp katalizatoriaus ir vienos iš reagentų. Tada tarpinis produktas reaguoja su antrąja pradine medžiaga, kad susidarytų pradinės formos reakcijos produktas ir katalizatorius. Kadangi abiejų tarpinių procesų greitis yra daug didesnis nei tiesioginio proceso greitis, reakcija su katalizatoriumi vyksta daug greičiau nei be jo.
Pavyzdžiui, reakcija:
SO 2 +1/2O 2 =SO 3 teka labai lėtai, o jei naudojate katalizatorių NE
tada reakcijos NE +1/2О 2 =NE 2 Ir NO2+SO 2 =SO3+NE greitai tęsti.
Katalizatoriaus veikimo mechanizmas heterogeninėje katalizėje yra skirtingas. Tokiu atveju reakcija atsiranda dėl adsorbcija katalizatoriaus paviršiumi reaguojančių medžiagų molekulės (katalizatoriaus paviršius yra nevienalytis: jis turi t. aktyvūs centrai , ant kurių adsorbuojamos reaguojančių medžiagų dalelės.). Cheminės reakcijos greičio padidėjimas pasiekiamas daugiausia sumažinant adsorbuotų molekulių aktyvacijos energiją, taip pat iš dalies padidinant reagentų koncentraciją tose vietose, kur įvyko adsorbcija.
Kataliziniai nuodai ir promotoriai.
Kai kurios medžiagos sumažina arba visiškai sunaikina katalizatoriaus aktyvumą, tokios medžiagos vadinamos kataliziniai nuodai. Pavyzdžiui, mažos sieros priemaišos (0,1%) visiškai sustabdo amoniako sintezėje naudojamo metalo katalizatoriaus (kempinės geležies) katalizinį poveikį. Medžiagos, didinančios katalizatoriaus aktyvumą, vadinamos promotoriais. Pavyzdžiui, geležies kempinės katalizinis aktyvumas žymiai padidėja, kai pridedama maždaug 2% kalio metaaliuminato. KAlO2.
Katalizatorių taikymas
Katalizatoriaus veikimas yra selektyvus ir specifinis. Tai reiškia, kad naudojant skirtingus katalizatorius iš tų pačių medžiagų galima gauti skirtingus produktus. Tai ypač pasakytina apie organinių medžiagų reakcijas. Pavyzdžiui, esant katalizatoriui AlO3 etilo alkoholio dehidratacija vyksta esant Cu- dehidrinimas:
Biologiniai katalizatoriai, dalyvaujantys organizme vykstančiuose sudėtinguose cheminiuose virsmuose, vadinami fermentais.
Katalizatoriai plačiai naudojami sieros rūgšties, amoniako, gumos, plastikų ir kitų medžiagų gamyboje.
