Главная | Обратная связь

Зависимость скорости реакции от катализатора

Скорость химической реакции может резко изменяться в присутствии катализатора. Катализаторами называются вещества, которые резко увеличивают скорость реакции или вызывают реакцию, если она не протекает, но принципиально осуществима (∆G_реакц.< 0).

В ходе каталитической реакции катализатор остается химически неизменным, а его количество - постоянным.

Ускорение реакций в гомогенном катализе (реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе) объясняется образованием про­межуточных соединений. Если реакция А + В = АВ требует энергии ак­тивации Е_а и без катализатора идёт медленно, то введением катализа­тора можно повести процесс через промежуточное соединение: в две стадии, протекающие с меньшими энергиями активации (рис.2.1).

1-я стадия: А + К = АК;

2-я стадия: АК + B= AB + K

K-катализатор; АК- промежуточное соединение.

Путь процесса

Рисунок 2.1 – Энергетическая диаграмма экзотермической реакции:

1 - некатализируемая реакция; 2 - катализируемая реакция; Е_а - энергия активации некатализируемой реакции; E_a1 и Е_а2 - энергии активации 1-й и 2-й стадии катализируемой реакции

В гетерогенном катализе (катализатор находится в системе в ви­де самостоятельной фазы) процессы отличаются многостадийностью. Например, реакцию

СО + H₂O CО₂ + Н₂,

протекающую на же­лезо-оксидном катализаторе, можно разделить на, следующие стадии:

- диффузия молекул СО и Н₂О к поверхности катализатора;

- адсорбция молекул СО и H₂O на поверхности катализатора;

- химическое взаимодействие молекул СО и Н₂О, адсорбированных на
поверхности катализатора;

- диффузия молекул С0₂ и H₂ от поверхности катализатора.

Отмечено, что каталитические процессы протекают только на от­дельных участках поверхности катализатора - активных центрах. На активных центрах, как и в случае гомогенного катализа, образуются промежуточные (поверхностные) соединения. Поэтому состояние поверхности катализатора играет важную роль. Активность катализатора тем выше, чем больше его удельная поверхность и чем больше число дефек­тов строения кристаллов.