Каталитическая активность - вещество
Cтраница 2
Тормозом в этом развитии является отсутствие теории гетерогенного катализа, позволяющей надежно предсказывать катализатор и условия, необходимые для избирательного окисления того или иного углеводорода. Поэтому поиски закономерностей связи между каталитической активностью веществ и их физическими и физико-химическими свойствами имеют большое значение. [16]
Эти окислы вызывают крекинг углеводородов. Увеличение числа значков в графе Активность соответствует нарастанию каталитической активности вещества по отношению к реакциям окисления углеводородов. [17]
В 1902 году немецкий химик Георг Ланге высказал предположение, что подобным образом действуют все катализаторы. Однако в 1916 году Ирвин Лангмюр нашел объяснение каталитической активности веществ, которые подобно платине достаточно инертны, чтобы вступать в химические реакции. [18]
Существование большого количества катализаторов указывает на разнообразие известных в настоящее время и еще возможных каталитических процессов. Многие реакции могут быть ускорены или направлены различными катализаторами, но одной каталитической активности вещества недостаточно для суждения о возможности применения его в качестве катализатора. Индивидуальные особенности катализатора и причины его действия могут быть выяснены в процессе наблюдения над катализатором во время его-работы и по выходам и качеству продуктов реакции. Выбор катализатора часто основывается на его высокой активности, тогда как другие свойства, например, чувствительность к изменению условий реакции, легкость регенерации после потери катализатором первоначальной активности, или возможность увеличения его стойкости к изменениям применением добавок или активацией, забываются. Не последнюю роль играет и способ приготовления катализатора. Необходимо помнить, что небольшие изменения в предварительной обработке катализатора могут значительно изменить его каталитические свойства. [19]
В большинстве случаев катализаторы подбирают путем длительных и трудоемких экспериментальных поисков, так как в настоящее время еще нет единой теории катализа, позволяющей предвидеть каталитическую активность твердых веществ в отношении различных реакций. Некоторую ориентацию в направлении этих поисков можно получить с помощью имеющейся справочной литературы по каталитической активности веществ, а также используя приближенные зависимости, установленные для отдельных групп катализаторов и реакций. [20]
Очевидно, кроме условия энергетического соответствия, катализаторы должны отвечать еще и другим требованиям, специфичным для каждой группы однотипных каталитических систем. Эти дополнительные условия могут выступать для тех или иных групп реакций на первый алан, что дает основание для существования ряда теорий катализа, различающихся по тому, какие из параметров определяют каталитическую активность веществ. [21]
В связи с этим интересно отметить, что окислы непереходных металлов, бора и алюминия имеют самые широкие запрещенные зоны из всех окислов табл. 2, а также высокие значения i. Возможно, этому они обязаны наличием каталитической активности в изомеризации алканов, вопреки замкнутым внешним оболочкам ионов В3 и А13 и, может быть, именно эти свойства делают окись алюминия тем носителем, на котором так часто проявляется каталитическая активность веществ, неактивных в изомеризации в виде индивидуальных соединений. [22]
 |
Модель адсорбции аммиака на грани ( 111 меди. [23] |
Таким образом, в наших работах на примере трех различных элементов и пяти модельных реакций доказано, что каталитическая активность в значительной степени зависит от кристаллической структуры поверхности. Последнее свидетельствует о том, что, по-видимому, каталитическая специфичность кристаллических граней часто или всегда оказывается характерным свойством твердого тела. Это указывает на новый фактор, существенно влияющий на каталитическую активность вещества - его кристаллографическую ориентацию. Изложенное позволяет ответить на часто возникающий вопрос, является ли поверхность твердых тел каталитически однородной или неоднородной. Твердые тела, за исключением немногих идеальных случаев, всегда ограничены различными кристаллическими гранями, что и приводит к неоднородности поверхности в каталитическом отношении. [24]
На практике часто пользуются понятием производительность катализатора, под которой подразумевают количество данного продукта, образующегося в единицу времени на единице объема катализатора. Величина производительности, хоть и достаточна иногда для практического сравнения активности катализаторов, однако имеет следующий недостаток: она характеризует суммарно и каталитическую активность вещества, и его удельную поверхность. Поэтому, имея такие величины для разных катализаторов, нельзя установить, почему один катализатор активнее другого: потому ли, что активнее его поверхность, или потому, что он более порист, обладает более развитой поверхностью. [25]
Хотя, как видно, активные центры не нуждаются в кристаллической фазе как обязательном компоненте, однако, как было показано IB моем первом докладе, роль кристаллической решетки в катализе все же значительна. Она выражается не в том, что эта решетка сама является источником каталитической активности ( наоборот, она, как правило, каталитически мертва), но в том, что благодаря наличию в ней различных энергетических уровней с заторможенным обменом энергии со средой, для процессов, идущих с выделением энергии, создается возможность рекуперации энергии реакции на этих уровнях решетки. Захватывая эту энергию, кристаллическая решетка, так же как белковый носитель фермента, подпитывает активные центры за счет этой энергии и этим может сильно повышать каталитическую активность вещества на собственной решетке. Однако нужно еще раз подчеркнуть, что эта активность способна проявляться и вне всякого контакта с решеткой, причем на реакциях слабоэкзотермических присутствие решетки уже практически не сказывается. [26]
Совершенно иначе эта реакция протекает в присутствии катализаторов, направляющих ее в сторону образования моносахаридов. Катализаторами являются кислоты, кислые соли и другие соединения, которые в водном растворе диссоциируют с образованием ионов водорода. Последний собственно и является катализатором гидролиза гликозидных связей. Каталитическая активность веществ, образующих в водном растворе ионы водорода, зависит от их силы или способности диссоциировать. Чем полнее вещество диссоциирует в воде, тем более сильным катализатором оно является. Так, кислоты по их каталитической активности образуют ряд, соответствующий их силе диссоциации. В этом ряду на первом месте стоят минеральные кислоты, на 100 % диссоциирующие в разбавленных водных растворах, например соляная кислота. Каталитическая активность серной кислоты почти в 2 раза меньше, так как ее второй водород имеет значительно меньшую константу диссоциации. [27]
Катализатором называется такое вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само при этом химически не изменяется. Катализатором, ускоряющим разложение хлората калия и пероксида водорода, является диоксид марганца. После окончания реакции легко обнаружить, что диоксид марганца не изменился, поэтому в химическое уравнение мы его не включаем. Каталитическая активность вещества специфична. Оксид железа ( III) Рб2О3 является катализатором при конверсии паров воды оксидом углерода, но не ускоряет реакции между водородом и азотом, там необходим другой катализатор - губчатое железо. [28]
Катализатором называется такое вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само при этом химически не изменяется. Катализатором, ускоряющим разложение хлората калия и перекиси водорода, является двуокись марганца. После окончания реакции легко обнаружить, что двуокись марганца не изменилась, поэтому в химическом уравнении мы ее не записываем. Каталитическая активность вещества специфична. [29]
Возникает и другой принципиальный вопрос: до какого предела можно обнаруживать примеси и существует ли такой предел вообще. Ответ на этот вопрос связан с методами анализа, методами обнаружения примесей. В последующих главах этот вопрос будет рассмотрен достаточно подробно. Особое внимание будет уделено методам, основанным на использовании каталитической активности веществ - примесей к основному веществу. [30]
Страницы: 1 2 3