1. Reaksiyaning tezligi temperaturaning ta‘siri Reaksiya tezligiga reagentlar konsentratsiyasining ta‘siri Eruvchining tabiati, ion kuchi

AKTIV MARKAZLARNING TABIATI

Aktiv markazlarning tabiati, ularning ximyaviy tarkibi va fizik holati hali yaxshi tekshirib chiqilgan emas. Bu sohada asosan uch nazariya: Teylorning energetik nazariyasi, N.I.Kobozevning aktiv ansambl nazariyasi, S.Z.Roginskiyning ximyaviy nazariyasi bor. Bor nazariyalarga qisqacha to‘xtalib o‘tamiz.

Teylorning energetik nazariyasi. Bu nazariyaga ko‘ra, katalizator yuzasidagi atomlar, katalizator ichidagi atomlardan o‘z energiyasi jihatdan farq qiladi. Shuning uchun bu nazariya energetik nazariya deb ataladi. Katalizator ichidagi atomlarni boshqa atomlar bir tekis qurshab olgan va shu sababdan, ularning valentliklari to‘yingan emas. Shu sababli ularda ortiqcha erkin energiya bo‘ladi. Yuzadagi atom yuzaning qanday joyida turishiga qarab, uning energiyasi turlicha bo‘ladi. Kristallning qirralarida joylashgan atomlarning valentliklari tekis yuzada joylashgan atomlarning valentliklaridan ko‘ra kamroq to‘yingan. Haqiqatan ham krisatll qirralarning adsorbilash xossasi tekis yuzalarinikiga qaraganda kuchliroq bo‘ladi. Teylor Ni katalizator tuzilishini sxematik ravishda quyidagi ko‘rinishda ifodalaydi:

Bu sxemadan yuzaning turli joylashgan atomlar valentligining turli darajada to‘yinganligi va demak, bu atomlarda turlicha energiya bo‘lishi ko‘rinib turadi.
Aktiv markazlarning ortiqcha energiyaga ega bo‘lishi kerak degan fikrni Teylordan oldin D.P.Konovalov aytib o‘tgan edi.
Katalitik aktiv modda farazga asoslanib, S.Z. Roginskiy o‘zining o‘tato‘yinish nazariyasini yaratdi. Bu nazariya aktiv katalizatorning qanday tayyorlanishi mumkinligini ko‘rsatib berdi. Ma‘lumki, sistema muvozanat holatda minimum energiyaga ega bo‘ladi. Muvozanat holatdan uzoqlashgan sari uning energiyasi osha boradi. Shuning uchun bu nazariyaga ko‘ra, katalizator tayyorlashda olib boriladigan reaktsiya va protsesslar muvozanat holatidan uzoqda, ya‘ni o‘tato‘yinish sharoitida olib borilishi kerak. Katalizator tayyorlashdagi barcha protsesslarning qanday qilib o‘tato‘yinish sharoitida olib borilishi kerakligi bu nazariyada aniq bayon qilingan.
N.I.Kobozevning aktiv ansambl nazariyasi. N.I.Kobozev fikricha, aktiv markazlarning tabiatini kristall holat bilan bog‘lash, katalizning asosiy turlari bo‘lmish gomogen, geterogen va mikrogeterogen (kolloid va ferment) katalizlari bir nuqtai nazaridan qarab izohlashga imkon bermaydi va bu katalizning umumiy nazariyasini yaratishga to‘sqinlik qiladi. Demak, aktiv markazlarning tabiatini kristall holat bilan bog‘lash noto‘g‘ridir.
Yoyuvchidagi katalizatorning miqdori, odatda uning yoyuvchini qoplash darajasi () bilan ifodalanadi.  - yoyuvchiga sochilgan katalizator miqdorining yoyuvchisini monomolekulyar qatlam bilan qoplash uchun kerak bo‘lgan katalizator miqdori nisbati. Yoyuvchiga sochilgan katalizatorning solishtirma aktivligi (), umumiy aktivlik (A) ning qoplash darajasi () ga bo‘lgan nisbatga teng juda kichik bo‘lganda, ya‘ni uning yoyuvchi yuzasiga juda kam miqdorda katalizator sochilgandagi qiymati katalizatorning suyultirilgan qatlami deyiladi.
Katalizatorning juda kuchli suyultirilgan qatlamida olib borilgan tajribalar, katalitik aktivlikning umumiy (A) va solishtirma (a) aktivlikning sochilgan katalizator miqdoriga ekstremal bog‘langanligini ko‘rsatadi.

Katalitik aktivlikning yoyuvchidagi katalizator
miqdoriga ekstremal bog‘liqlik grafigi

Bu grafikda ordinatalar o‘qiga katalizatorning aktivligi, abtsissalar o‘qiga esa qoplanish darajasi qo‘yilgan. Rasmda ko‘rinadiki, katalitik aktivlik qoplanishning ma‘lum darajasida maksimum qiymatga ega bo‘ladi va bu maksimum juda kuchli suyultirishda (odatda a = 0,001-0,01 da) namoyon bo‘ladi.

Bu tajribalarning ma‘lumotlariga asoslanib, N.I.Kobozev 1939 yilda o‘zining aktiv ansambl nazariyasini yaratdi. Bu nazariya kataliz tajribasida kuzatilgan ko‘pgina faktlarning sababini tushuntirib bedi, lekin bu nazariya hanuz takomillashtirmoqda.
Bu nazariyaga ko‘ra, aktiv markazlar ma‘lum miqdordagi bir qancha atomlar ansamblidan iborat bo‘ladi. Ansabl bir xil atomlardan (faqat katalizatorlaridan) yoki har xil atomlardan iborat bo‘lishi mumkin. U amorf holatda, ya‘ni kristallanish oldi holatida bo‘ladi. Bunday aktiv markazlar yuzaning ma‘lum joyiga adsorbtsiya kuchi bilan bog‘langan.
Amorf holatdagi ansambllarga nisbatan olganda kris­tall faza yoyuvchi vazifasini o’taydi. Kristall faza, har qanday real yuza singari, mozaik tuzilishda bo’ladi. Uning yuzasi ayrim katakchalardan tuzilgan bulib, bu katakchalar siljish (migratsiya) katakchasi yoki saljish sohasi deb ataladi. Katakchalar bir-biridan geometrik va energetik g’ovlar bilan tuzilgan. Shuning uchun, ma’lum temperaturada atomlarning gruppasi ma’lum katakcha ichidagina siljib yuradi, qo’shni katakchaga esa o’ta olmaydi.
Bu nazariyaning matematik ifodasidan A va a ma’lum bo’lsa, aktiv markazni hosil qilgan atomlarni, ma’lum temperaturadagi siljish sohalarining o’rtacha yuzasini, bir aktiv markazning katalitik aktivligii va siljish sohalarining umumiy sonini hisoblab topish mumkin. Nazariya­ning matematik ifodasiga muvofiq, katalizatordagi aktiv markaz (ma’lum p sondagi atomdan iborat ansambl uchun) а/а_мах ва А/А_мах ning ( ga qarab uzgarishi katalizatorning turiga, reaksiyaning xiliga, yoyuvchiga, muhitga, temperaturaga va boshqa faktorlarga bog’lik bo’lmaydi. Bir egri chiziq bu hollarning hammasini o’z ichiga oladi. O’tkazilgan tajribalar va ko’pgina katalitik protsesslar nazariyaning bu xulosasini tasdiqladi.
Katalizator atomlarining va zahar molekulalarining siljish katakchalari bo’yicha taqsimlanishi, bu nazariyaga aluvofits, bir xil xarakterga ega. Bu nazariyaga ko’ra, zaharlanish vaqtida katalizatorning aktivligi eksponentsial qonun asosida o’zgarishi, ya’ni zaharning dastlabki qismi kuchliroq ta’sir qilishi kerak. Zaharlanish darajasi (zaharlangan katalizator aktivligining zaharlanmagan katalizator aktivligiga nisbati) zaharning tabiatiga, kataliz protsessining xarakteriga bog’liq bo’lmasdan, faqat katalizator -yuzasidagi siljish katakchalarining soniga bog’liq bo’lishi kerak. Siljish katakchalarining soni qanchalik ko’p bulsa, zaharlanish shunchalik qiyin boradi. Bu xulosalar xam tajribada yaxshi tasdiqlandi.
Bu nazariyaga ko’ra, katalizatorning aktivligi siljish katakchalarining kattaligiga va 1 g katalizatordagi (yoki yuza birligidagi) siljish katakchalarining soniga bogliq. Shuning uchun aktiv katalizator tayyorlash uchun siljish katak­chalarining sonini ko’paytirish kerak. Bunga esa yoyuvchidagi mozaikalarning sonini oshirish, masalan, mikrogovaklar va mikroyoriqlarni buzish yo’li bilan erishish mumkin. Metall yoyuvchilarda siljish katakchalarining yuzasi metall oksidi (umuman, govak) yoyuvchilardagi siljish katakchalariga nisbatan ancha kichik bo’ladi. Binobarin, metall yoyuvchida siljish katakchalarining soni g’ovak yoyuvchilardagiga qaraganda ko’p bo’ladi. Shunga ko’ra, bu nazariyaga muvofiq, me­tall katalizator aktiv va zaharlanishga chidamli bo’ladi.
3. Roginskiyning ximiyaviy nazariyasi. Bu nazariyaga ko’ra, turli katalitik protsesslarning mexanizmi bir-biridan prinsipial farq qiladi. Shu sababli, bir-biridan prinsipial farq qiladigan aktiv markaz xillari bo’lishi mumkin. Aktiv markazlarning tabiatini kristall yoki amorf holat bilangina bog’lash noto’g’ri. Moddani bug’latib, so’ngra suyuq holga keltirish usuli bilan olib borilgan tekshirishlar juda kam mikro qo’shimchalar ham kata­lizatorning ximiyaviy tabiatiga va aktivligiga katta ta’sir qilishni ko’rsatdi. Har qanday katalizatorda ma’lum mikdorda aralashma bo’lishi mumkin. Katalizator tayyorlash vaqtida bunday aralashmaning juda bo’lmaganda mikro qismi kirib qolishi turgan gap. Shunday qilib, bir jinsli emas yuza hosil bo’ladi. Natijada, katalizatorning turli joylarida turlicha mikrotarkib va turlicha aktivlik bo’lishi mumkin. O’z ximiyaviy tarkibi jihatidan boshqa uchastkalardan farq qilgan uchastka va zonalar yoki bu zonalar bi­lan chegaralangan uchastkalargina aktiv markaz bo’ladi. Haqiqatan ham, agar katalizator mikro qo’shimchalardan tozalansa, uning aktivligi kamayadi yoki butunlay yuqoladi.