Ijobiy reaktsiya

11.4. Kataliz
Kataliz asoslari.
Kataliz deganda , oraliq mahsulotlar hosil qilish uchun dastlabki reagentlar molekulalari bilan qayta-qayta o'zaro ta'sir qiladigan va reaktsiyalarda iste'mol qilinmaydigan moddalar ta'sirida kimyoviy reaksiya tezligini o'zgartirish jarayoni tushuniladi. Bu moddalar katalizatorlar deyiladi.
Katalizatorlar reaktsiyaga oraliq bosqichlarda kiradi va o'zgarmagan shaklda reaktsiya tugagandan so'ng to'liq qayta tiklanadi.
Kataliz hodisasi tabiatda ham, kimyo sanoatida ham katta ahamiyatga ega . Ko'pgina tabiiy jarayonlar sintetik noorganik katalizatorlardan ko'p marta faolroq bo'lgan tabiiy biologik ferment katalizatorlari ta'sirida boradi . Sanoatda katalizatorlarni tanlab kimyoviy jarayonlarni kerakli yo’nalishda va kerakli tezlikda olib borish mumkin. Qattiq katalizatorlarda gaz fazali reaksiyalar, masalan, vodoroddan ammiak va ma'lum metallar oksidi qo'shimchalarini o'z ichiga olgan temir katalizatorlarida azot sintezi katta sanoat ahamiyatiga ega .
Ijobiy (reaktsiya tezligi oshadi) va salbiy (reaktsiya tezligi kamayadi) kataliz mavjud.
Ijobiy katalizning alohida holati avtokataliz bo'lib, unda oraliq birikma yoki reaksiya mahsulotlari katalizator xossalariga ega.
Gomogen va geterogen katalizni farqlang . Gomogen katalizda barcha reaktivlar va katalizator bir fazada, geterogen katalizda katalizator alohida, odatda qattiq faza hosil qiladi.
Katalizning asosiy qoidalari:
1. Katalizator yoki reaksiya ishtirokchilaridan biri bilan yoki barcha reagentlar bilan faol ravishda oraliq birikmalar hosil qiladi.
2. Reaksiya jarayonida katalizator kimyoviy jihatdan o'zgarmaydi va shuning uchun _r G o'zgarmaydi , ya'ni katalizator termodinamik jihatdan imkonsiz bo'lgan reaksiyani keltirib chiqara olmaydi.
3. Agar reaksiya teskari bo'lsa, katalizatorni kiritish ham to'g'ri, ham teskari jarayonlarni teng darajada tezlashtiradi. Natijada, katalizator muvozanat holatini o'zgartirmaydi va shuning uchun mahsulot rentabelligini oshirmaydi.
4. Har xil mahsulotlar hosil bo'lishi bilan reaksiyaga kirisha oladigan moddalardan tashkil topgan tizimlarda katalizatorni kiritish ko'pincha mumkin bo'lgan reaktsiyalardan faqat bittasining asosiy yoki hatto faqat bittasini sodir bo'lishiga yordam beradi. Katalizatorning bir nechta mumkin bo'lgan reaktsiyalardan faqat bittasini tezlashtirish qobiliyati selektiv yoki selektiv harakat deb ataladi. Katalitik jarayonlarni sanoatda amalga oshirishda katalizatorlarning selektivligi katta ahamiyatga ega.
5. Musbat kataliz bilan katalizator reaksiyaning aktivlanish energiyasini kamaytiradi. Buning sababi shundaki, katalizatorning dastlabki reagentlar bilan oraliq komplekslarini hosil qilish va ulardan reaksiya mahsulotlarini hosil qilishning faollanish energiyalari odatda katalitik bo'lmagan reaksiyaning faollashuv energiyasidan ancha past bo'ladi.
Shaklda. 4 katalitik va katalitik bo'lmagan bimolekulyar reaktsiyada tizim energiyasining o'zgarishini ko'rsatadi.
A + B  C. _
Katalizator bo'lmasa, jarayon mexanizmi sxema bilan ifodalanishi mumkin
A + B [ A … B ]^  FROM
Faollashtirish energiyasining pasayishi E qiymatiga to'g'ri keladi (odatda E  40-60  )
E = E _{nekatal .}  E _mushuk. = E0 _{_}  E ₁

Guruch. 4. Bir jinsli katalitikda potentsial energiyaning o'zgarishi
va katalitik bo'lmagan reaktsiyalar.


K ) ishtirokida bu bimolekulyar reaksiya AA ^va AKV oraliq komplekslarini hosil qilish bilan ikki bosqichda davom etadi ^, deb taxmin qilinadi :
1) A + K  AK ^,
2) AK ^+ V AKV^  C + K. _
Katalitik reaksiyaning ikkala bosqichi ham E ₁ va E _{2 faollashuv energiyasini sarflashni talab qiladi} , ammo bu energiyalarning har biri katalitik bo'lmagan reaksiyaning faollashuv energiyasidan kamroq.


bir hil kataliz.
Monomolekulyar reaksiya misolida bir jinsli katalizning umumiy kinetik sxemasini ko'rib chiqamiz:
LEKIN  DA
Faollashgan kompleks nazariyasi tushunchalariga ko'ra, uning mexanizmi quyidagi sxema bo'yicha tavsiflanadi:
LEKIN LEKIN^  DA
Tizimga katalizator ( K ) kiritilganda mexanizm o'zgaradi va oraliq birikma AA hosil bo'ladi.^

a) A + K AK^

b) AK^ DA + K