Гомогенный катализ

Явление гомогенного катализа объясняется теорией промежуточных соединений. Согласно этой теории катализатор вступает в химическое взаимодействие с одним из исходных веществ, образуя с ним непрочное промежуточное соединение; последнее энергично взаимодействует с другим компонентом реакционной смеси, причем катализатор восстанавливается. Сказанное можно представить следующими схематическими уравнениями (молекулу катализатора обозначим Kat):

Рассмотрим конкретные примеры гомогенного катализа, подтверждающие теорию промежуточных соединений.

Пример 1. Реакция окисления SO₂ в SO₃ протекает по уравнению:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

Без катализатора эта реакция в обычных условиях идет медленно. В присутствии катализатора оксида азота (I) процесс разбивается на стадии:

1) 2NO + O₂ = 2NO₂

2) NO₂ + SO₂ = SO₃ + NO.

Пример 2. Перекись водорода в водных растворах самопроизвольно, но медленно разлагается на кислород и воду:

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂.

В присутствии катализатора K₂Cr₂O₇ (водный раствор) скорость разложения H₂O₂ резко увеличивается, процесс протекает в две стадии:

1) 2H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ = K₂Cr₂O₉ + 2H₂O

2) K₂Cr₂O₉ = K₂Cr₂O₇ + O₂.

Приведенные выше примеры показывают, что катализатор не входит в химический состав конечных продуктов реакции. Он сохраняется в прежнем количестве (как видно из уравнений для второй стадии каждого из каталитических процессов) и в состоянии образовывать нестойкие промежуточные соединения с новыми порциями исходных веществ.