Каталитические процессы. Положительный и отрицательный катализ. Гомогенный катализ. Механизм действия катализаторов. Энергия активации каталитических реакций

Катализом называют явление изменения скорости реакции в присутствии катализаторов. Реакции, протекающие с участием катализаторов, называют каталитическими. Вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, оставаясь при этом в результате суммарной реакции в неизменном количестве, называют катализаторами.

Катализатор одновременно ускоряет и прямую и обратную реакцию, благодаря чему константа равновесия суммарной реакции остается неизменной.

Катализатором может являться один из продуктов реакции. В этом случае реакцию называют автокаталитической, а само явление автокатализом.

Положительным называют катализ, при котором скорость реакции возрастает, отрицательным (ингибированием) - при котором она убывает. Примером положительного катализа может служить процесс окисления аммиака на платине при получении азотной кислоты. Примером отрицательного - снижение скорости коррозии при введении в жидкость, в которой эксплуатируется металл, нитрита натрия, хромата и дихромата калия.

В гомогенном катализе катализатор представляет собой молекулу или ион, находящиеся в гомогенном растворе. В случае гомогенного катализа катализатор и все реагирующие вещества составляют одну общую фазу.

Главным предположением теории гомогенного катализа является представление о том, что в ходе реакции образуется неустойчивые промежуточные соединения катализатора с реагирующими веществами, которые затем распадаются с регенерацией катализатора:

А+В+К=(А-В-К)* D+К

Примером гомогенного катализа является реакция термического разложения ацетальдегида

СН3СОН СН4+СО, катализируемая парами йода. В отсутствии паров йода Еа=191 кДж/моль, в их присутствии Еа=136 кДж/моль. Константа скорости возрастает в 10000 раз. Это происходит потому, что реакция протекает в 2 стадии:

СН3СОН+I2=CH3I+HI+CO

CH3I+HI=CH4+I2

Энергия активации каждой стадии меньше, чем энергия активации некаталитической реакции.

К гомогенному катализу относятся многие кислотно-основные реакции, реакции комплексообразования, ОВР, многочисленные реакции гидрирования, сульфедирования и др.