Reja: Katalitik reaktsiyalar va ularning ahamiyati

KATALIZNING UMUMIY XUSUSIYATLARI

Katalitik jarayonlar quyidagi xususiyatlarga ega:

1) katalizator juda oz miqdorda bo’lganda ham reaksiya tezligini deyarli o’zgartiradi;
2) katalizatorning ta‘siri to’yinish darajasiga qadar uning miqdoriga proportsional bo’ladi; to’yinish darajasiga yetgandan keyin katalizator miqdori oshsa ham reaksiya tezligi o’zgarmaydi;
3) reaksiyada katalizator miqdori o’zgarmay qoladi;
4) katalizator reaksiyada ishtirok etganda kimyoviy muvozanatni siljitmaydi, ya‘ni qaytar reaksiyalarda qarama – qarshi jarayonni bir xilda o’zgartiradi, demak, muvozanat konstantasiga ta‘sir etmaydi, bu qoida amalda tasdiqlangan;
5) ko’pincha ikki yoki bir necha katalizatorlardan tuzilgan aralash katalizator kuchliroq ta‘sir ko’rsatadi;
6) har qaysi katalizator ma‘lum bir reaksiyani yoki bir necha reaksiyanigina tezlatadi, har qaysi reaksiyaning o’ziga xos katalizatorlari bo’ladi;
7) eritmalarda boradigan reaksiyalarda ba‘zan vodorod yoki gidroksid ionlari katalizatorlik vazifasini o’taydi;
8) katalizator reaksiyaning aktivlanish energiyasini pasaytirib, reaksiya tezligini oshiradi;
9) bazan, muayyan reagentlardan bir katalizator ishtirokida bir xil mahsulot, boshqa bir katalizator ishtirokida boshqa xil mahsulot hosil bo’ladi.

3. 
   GOMOGEN KATALIZ
   

Katalizning kimyoviy nazariyasi bilan gomogen katalizning borish mexanizmi tushuntiriladi. Bu nazariya ba‘zan oraliq birikmalar nazariyasi deb ham aytiladi. Bu nazariyaga muvofiq, gomogen katalizda jarayonning tezlanishiga asosiy sabab aktivlanish energiyasining maydalanishidir. Jarayon birin – ketin boradigan qator jarayonlardan iborat bo’lib, bunda beqaror bir qancha oraliq moddalar hosil bo’ladi. Bu oraliq moddalarni hamma vaqt ajratib olib bo’lmasa ham, ularning borligini turli usullar bilan aniqlash mumkin. Bu nazariyaga muvofiq, katalizator reaksiya oxirida o’z tarkibi va miqdorini o’zgartirmasa ham reaksiyaning oraliq bosqichlarida ishtirok etadi. А + В С reaksiya o’z – o’zicha juda sust borib, katalizator (K) ishtirokida tezlashadi. Reaksiyaning tezlashishiga sabab reaksiyaning oraliq bosqichida katalizator ishtirok etishidir. Bu reaksiya quyidagi bosqichlar bilan boradi.

a) reagentlardan bittasi katalizator bilan birikma hosil qiladi:
А + К  АК
b) bu AK oraliq birikma ikkincha komponent bilan aktiv kompleks hosil qiladi:
АК + В  (АВ) ^≠ К
v) aktiv kompleks ajralib mahsulotni (C) beradi:
(АВ) ^≠ К  К + C
Bu tenglama katalizatorning reaksiya oxirida o’zgarmay qolishini va reaksiya tezligining katalizator miqdoriga proportsional ekanligini ko’rsatadi.
SHunday qilib, oraliq mahsulotlar nazariyasiga muvofiq, katalizator reagentlar bilan birikib, beqaror birikmalar hosil qilganligidan reaksiya tezlashadi.
Kislota – asos kataliz. Agar kislota katalizator bo’lganda faqat oksoniy ioni Н₃О⁺, asos katalizatorda gidroksid ion ОН^- katalizator bo’lganda bu xil katalizga spetsifik (o’ziga xos) kislota – asos kataliz deyiladi. Agar Н₃О⁺, ОН^- - tashqari dissotsilanmagan kislota – asos molekulasi va erituvchi (Н₂О) katalizator bo’lsa, bu xil katalizga umumiy kislota asos kataliz deyiladi.
Kislota – asos kataliz quyidagi mexanizm bilan boradi:
а) А + Н₃О⁺, АН⁺ + Н₂О
б) АН⁺ Н₃О⁺ + С
bu yerda A – reaksiyaga kirishuvchi modda (substrat)
С – mahsulot.
Demak; V = K₂ [AH^≠]
Bu yerdа К₂ – chin tezlik konstantа
Agar bo’lsа
V = k₂α [A] = К_ef [А]
Bu yerda К_ef – effektiv konstanta bo’lib, uni tajribada topiladi.
Agar reaksiyaviy aralashmaga kislota bilan birga shu kislotaning tuzi qo’shilsa, katalitikaviy effekt ortadi. Vaholanki, tuz ta‘sirida kislotaning dissotsilanishi kamayishi natijasida vodorod ionlari ham kamayib, pirovordida katalitik aktivlik kamayishi kerak edi. Bu xodisa ikkilamchi tuz effekti deyiladi. Kislotaga shu kislotaning tuzi qo’shilganda anion ko’payadi, demak, kislota anioni ham katalizatordir.
Reaksiyaviy aralashmaga kislota bilan bir qatorda boshqa kislotaning tuzi qo’shilganda ham katalitik effekt ortadi. Bu hodisa birlamchi tuz effekti deyiladi. Bu hodisaga sabab tuz qo’shilganda eritmaning ion kuchi ortadi. Н₃О⁺ ning termodinamikaviy aktivligi oshadi, aktiv massalar qonuniga binoan tezlik oshadi.

4.