16-mavzu. Kataliz. Gomogen va getrogen kataliz

16-mavzu. Kataliz. Gomogen va getrogen kataliz

16-mavzu. Kataliz. Gomogen va getrogen kataliz.

REJA

• 
  Kataliz. Gomogen va geterogen kataliz. Katalitik reaksiyalarning ahamiyati.
  
• 
  Katalizatorlar. Katalizator aktivligini oshiruvchi omillar.
  
• 
  Promotorlar. Katalitik zaharlanish. Katalizator aktivligini tiklash.
  
• 
  Katalizator ta’sir mexanizmini tushuntiruvchi nazariylar. Fermentativ kataliz.
  

Kataliz. Gomogen va geterogen kataliz. Katalitik reaksiyalarning ahamiyati

Kataliz jarayoni sanoat miqyosida muhim o‘rin tutuvchi kimyoviy reaksiyalar tezligini oshirish (ayrim holatlarda pasaytirish) imkoniyatini yaratadi. Bunda reaksiya mahsulotlarini yuqori unumdorlik bilan olish vaqti qisqaradi, shu bilan birga korroziyalanish jarayonlariga olib keluvchi ayrim reaksiyalar tezligi pasayadi.

Kataliz grekcha so‘z boiib, uning ma'nosi “parchalanish” – buzilish demakdir. Lekin, katalizator tushunchasi butunlay boshqa ma'noni bildiradi. Reaksiyani tezlatuvchi moddalar katalizator deb, katalizatorlar ishtirokida boruvchi reaksiyalar esa katalitik reaksiyalar va bunday reaksiyalaming borish hodisasi kataliz deb ataladi. Katalizator mahsulot tarkibiga kirmaydi va reaksiyadan so‘ng qayta to‘la holda ajralib chiqadi.

Kataliz grekcha so‘z boiib, uning ma'nosi “parchalanish” – buzilish demakdir. Lekin, katalizator tushunchasi butunlay boshqa ma'noni bildiradi. Reaksiyani tezlatuvchi moddalar katalizator deb, katalizatorlar ishtirokida boruvchi reaksiyalar esa katalitik reaksiyalar va bunday reaksiyalaming borish hodisasi kataliz deb ataladi. Katalizator mahsulot tarkibiga kirmaydi va reaksiyadan so‘ng qayta to‘la holda ajralib chiqadi.

Kataliz hodisasi tabiatda juda ko‘p bo‘lib turadi. O‘simlik va hayvon organizmida ko‘pgina jarayonlar biokatalizatorlar (fermentlar) ta’sirida boradi. Bunday katalizatorlar qadimgi zamonlardan ma’lum bo‘lib, ulardan kishilar o‘z ehtiyojlari uchun (masalan, xamirni achitish, uzum va mevalarni bijg‘itib spirtli ichimliklar tayyorlash, sirka olish va boshqalar uchun) foydalanganlar.

XVII asrda kimyo fani taraqqiy etishi natijasida sanoat maqsadlari uchun sun'iy katalizatorlar topildi.
Hozirgi vaqtda katalizdan kimyo sanoatining deyarli hamma sohasida keng foydalaniladi. Katalizatorlar yordamida yangi moddalar hosil qilishga muvaffaq bo'lindi, texnologik jarayonlar soddalashtirildi, sanoat uskunalarining texnika iqtisodiy ko‘rsatkichlari anchagina ko‘tarildi. Katalizatorlar kimyoviy reaksiyalarda ko‘p marotaba qatnashishi mumkin va uning ma’lum kichik miqdori katta massaga ega moddani o'zgarishiga, ya’ni undan mahsulot hosil bo‘lishiga olib keladi.
Kataliz hodisasini tekshirishda olingan natijalar kimyo sanoatining talablariga bevosita javob bergani uchun kataliz hodisasiga qiziqish juda kuchaydi va bu sohada anchagina muvaffaqiyatlarga erishildi. Sun’iy kauchuk hosil qilish, vodorod va azotdan ammiak olish, sun’iy usullar bilan spirt, polimerlanish jarayonlari yordamida turli plastmassalar olishda, yoqilg‘i sanoatida va kreking sanoatida, shuningdek, sanoatning boshqa tarmoqlarida keng ravishda katalizatorlardan foydalaniladi. Hozir kimyo sanoatining katalizator ishlatilmaydigan tarmog'i juda kam.
Yaqin vaqtgacha asosan kataliz jarayonning amaliy tomoniga ahamiyat berib kelingan edi, faqat so‘nggi vaqtlardagina uning nazariyasiga alohida ahamiyat berila boshlandi.
Demak, katalizatorlaming reaksiyalar tezligini oshirishiga asosiy sabab, katalizator ishtirokida reaksiya aktivlanish energiyasining kamayishidir (yoki uning maydalanishidir). Arrenius tenglamasida, aktivlanish energiyasi (E) darajada, shunga ko‘ra uning ozgina kamayishi tezlikning (k) juda ko‘p marta oshishiga olib keladi.
Aktiv kompleks nazariyasiga muvofiq
va entropiyaning aktiv kompleks hosil bo'lishdagi o‘zgarishini oshirishi hisobiga ham reaksiya tezlashadi.
Kataliz ishtirokida boradigan reaksiyalarni, ya’ni katalitik reaksiyalarning sinflanishi (klassifikatsiyasi) katalitik reaksiya borgan sohaga va reaksiya mexanizmiga qarab ikki xil bo‘ladi.
Organik moddalami sintez qilish, neft va gaz uglevodorodlarini qattiq katalizatorlar yordamida qayta ishlashning har qanday katalitik jarayonlari bir qancha bosqichlardan tashkil topgan, jumladan, katalizator g'ovaklarni yuzasi va ichiga dastlabki xomashyo molekulalarini tashqi va ichki diffuziyalanishi, keyinchalik katlizatoming aktiv markazlariga xomashyo komponentlarini adsorbsiyalanishi, kimyoviy o‘zgarish keltiruvchi faol to‘qnashuvlar (aktlar), so‘ngra jarayon muhitidan hosil bo'lgan mahsulotlar molekulalarini katalizatorni tashqi yuzasidan reaksiya aralashmasi hajmiga desorblanishi.
Katalitik o‘zgarishlami olib borishning shart-sharoitlariga va katalizatorning strukturaviy tuzilishiga nisbatan jarayon diffuziyalanishi, sorbsiyalanish yoki kimyoviy omillarga ko‘ra barqaror bo'lishi mumkin. Bunda jarayonning umumiy borish tezligi eng sekin borayotgan bosqich tezligi bilan ifoda etiladi.
Neftni uglevodorodli komponentlarini qattiqligi katalizatorlarda boruvchi katalitik krekinglash va gidrogenizatsion jarayonlaridagi kimyoviy o‘zgarishlar odatda katta tezlikda boradi.
Shuning uchun katalitik jarayonlar tezligini rostlab turish bilan bog‘liq muammolami hal qilish (ayniqsa ichki diffuziyalanish va sorbsiyalanish bosqichlarida) hozirgi kundagi ustivor vazifalardan biri bo‘lib hisoblanadi.