Részletes leírása formájában
Megvalósíthatatlan nincs reakció,
Ha a reakció nem megy, ez nem
talált egy katalizátor.
N. Zelinsky
1835-ben, a svéd kémikus Y.Bertselius találtuk, hogy bizonyos kémiai reakciók sebessége növekszik jelentősen a bizonyos anyagok jelenléte. Az ilyen anyagok ő alkotta meg a „katalizátor” (a görög katalysis -. Relaxáció). Ahogy hitt Berzelius, katalizátorok amelyek különösen alkalmasak arra, hogy gyengítse a kötések közötti atomok molekulák vesz részt a reakcióban, ezáltal megkönnyíti azok kölcsönhatása. A nagy hozzájárulását a fejlesztési koncepciók a katalizátor bevezetett V.Ostvald német vegyész, aki 1880-ban határozta meg a katalizátor olyan anyag, amely módosítja a reakció sebességét.
Katalizátorok olyan anyagok, amelyek növelik a reakció sebessége részt rajta, de továbbra befejezése után a reakció kezdeti mennyiségben. Más szóval, katalizátorok - olyan anyagok, amelyek megváltoztatják az arány a kémiai reakció, vagy okozhat, de nem része a termékek.
Jellemzően, a katalizátort vezetünk be a rendszerbe a nagyon kis mennyiségben képest a reagensek tömegére számítva. Mindazonáltal ezek hatékonyságát kisebb kiegészítést szokatlanul magas. Abban az időben a reakció, a katalizátor aktívan részt vesz a kémiai folyamat, valamint a reagensek. De a végén a reakció a kettő között van egy alapvető különbség - a reagensek megváltoztatják kémiai összetételét, fordult termékek, és a katalizátort megjelent eredeti formájában. Fizikailag azonban a katalizátor változik. Narpimer, kristályos MnO2 a katalitikus bomlása KClO3 kálium-klorátot átalakul a finom por. Ezek a változások azt jelzik, hogy a reakció során egyes szakaszaiban a katalizátor reagál a reagensekkel, és megszűnik a végén.
A legfontosabb tulajdonsága katalizátorok - szelektivitás. azaz a képesség, hogy növeli a specifikus kémiai reakciók a sok lehetséges. Ez lehetővé teszi a reakciók normális körülmények között, túl lassú, hogy tudtak a gyakorlatban alkalmazható, és biztosítja a kialakulását a kívánt termékeket.
A katalizátor aktivitása zavaisit nagymértékben jelenlétében idegen anyagok, amelynek hatása lehet kettős: egyrészt növeli a katalizátor aktivitását, vagy csökkenti azt. Anyagok, amelyeknek nincs katalitikus aktivitással, de növekvő katalizátor aktivitását, a továbbiakban a promoterek vagy aktivátorok. Olyan anyagok, amelyek csökkentik a katalizátor aktivitását, akár annak teljes elvesztését úgynevezett katalitikus mérgek. A reakcióban a mérgek alacsony aktivitású katalizátor elő, amelyek nem mutatnak katalitikus hatást. Ezt a jelenséget nevezzük katalizátor mérgezést. Attól függően, hogy a stabilitás a képződött mérgezés reverzibilis és irreverzibilis. Amikor reverzibilis mérgezés a katalizátor aktivitása helyreállítható elhaladó friss részei a reakcióelegyhez. Amikor visszafordíthatatlan mérgezés megköveteli a teljes katalizátor regenerálása vagy csere.
A katalizátorokat besorolva jellege alapján a reakció, hogy felgyorsítsa a kémiai összetétele vagy fizikai tulajdonságai. Katalitikus tulajdonságokkal rendelkezik kisebb-nagyobb mértékben szinte minden kémiai elemek és anyagok - önmagukban vagy gyakrabban, különböző kombinációkban. A fizikai tulajdonságok a katalizátorok vannak osztva homogén és heterogén. Tipikus katalizátorai a homogén katalízis - protikus vagy aprotikus savak, bázisok, néhány fémkomplexek heterogén - fémek, fém-oxidok, szulfidok és mások. A reakciókat az azonos típusú mellett előfordulhat mind a homogén és heterogén katalízis. Így a sav-bázis reakciók tipikus katalizátorok - megoldások a savak és bázisok, vagy szilárd test savval (Al2 O3 TiO2 ThO2 aluminoszilikátok, zeoiitok stb .....) vagy bázikus [CaO, BaO, MgO, Ca (NH2) 2 stb .] tulajdonságok. A redox reakciók leggyakoribb katalizátorok átmenetifémek (Pt, Pd, Ni, Fe, Co), oxid (V2 O5. MnO2. MoO3. Cr2 O3), beleértve a spinell, szulfidok (MoS2. WS2. COS), és félvezetők, és amely nem az összetételében átmeneti elemek.
Van egy másik típusú katalizátorokat - enzimek (enzimek). Enzimek - olyan fehérjemolekulák, amelyek felgyorsítják a kémiai folyamatok biológiai rendszerekben. Gyakran nevezik biokatalizátorok.
alkalmazások
A fontos szerepet a katalitikus folyamatok lehet megítélni, hogy az általuk nyújtott 20% -át a bruttó hazai termék.
Keresés, kiválasztás, tanulmányi és további végrehajtása a gyakorlatban egyre több olyan új katalizátorok egyik legfontosabb és legnehezebb feladata a modern tudomány és a technológia.
- a kőolaj-iparban szénhidrogén krakkoló (a segítségével fokozott könnyűbenzin kitermelését és a kerozin) és reformáló (ami az átrendeződés a szénhidrogén szerkezetű és növeli a oktánszámú benzin);
- a feldolgozás a földgáz;
- A polimerek előállítására, és szintetikus gumik;
- gyártásához kénsav és salétromsav, az ammónia, a szintetikus metil- és etil-alkoholok és más szerves és szervetlen termékek szintézisét;
- védelmére a levegő gáznemű szennyező anyagok a szennyvíztisztító telepeken a vegyiparban és a gépkocsi kipufogó csövek (katalizátor). Ebben az esetben, tartalmazó füstgázok szénhidrogének és a szén-monoxid, CO, átengedjük egy ágyon gyöngyök bevont platina és palládium-katalizátorok. Converter melegítjük rajta, és a meghajtó le a felesleges levegő. Ennek eredményeként a szénhidrogének és a szén-monoxid szén-dioxiddá CO2 és víz, amely ártalmatlan anyagokká.
Katalizátorok is használják csökkentésére a nitrogén-oxidok a szabad nitrogén.
Az enzimek nélkülözhetetlen szerepet játszanak a biológiai rendszerekben. Továbbá, ezeket használják a folyamatok, mint például a főzés, élelmiszer és ital termékek, gyógyszerek, detergensek, textília, bőr, papír.
Adszorpciós (lat ad-on, és amikor sorbeo -pogloschayu.) - a különböző anyagok koncentrációjának a felület között a két rendszer (szilárd - folyékony, szilárd - gáz, folyadék - gáz, folyadék - folyadék). Egy anyag, amely tartja a felszínen a részecske, létrehozásával az adszorpciós erőtér miatt kompenzálatlan intermolekuláris erők közelében ez a felület az úgynevezett adszorbens. Anyagok, amelyeket felszívódó adszor-. Adszorpciós követheti közötti kémiai reakció adszorbens és adszorbátum. Ezt hívják kemiszorpciót. A fordított folyamat adszorpció, deszorpció hívást.
Ez annak köszönhető, hogy az adszorpciós szolgálhat katalizátorként szilárd.
Nature adszorpciós erők nagyon különböző lehet. Ha ez a van der Waals erők, a fizikai adszorpció hívják. ha valens (azaz, az adszorpciós kíséri a felületi kémiai vegyületek), - kémiai. vagy kemiszorpció. A jellemzői kemiszorpció - visszafordíthatatlansága, magas termikus hatások (több száz kJ / mól), aktív karakter. A fizikai és a kémiai adszorpció, sok közbenső esetben (például adszorpció miatt hidrogénkötés). Vannak még különböző típusú fizikai adszorpció legsokoldalúbb megnyilvánulása diszperziós intermolekuláris vonzó erők, azaz. K. Ezek nagyjából állandó adszorbens bármilyen felület kémiai természetét (úgynevezett nem-specifikus adszorpció). A fizikai adszorpciót lehet okozta elektrosztatikus erők (a kölcsönhatás ionok, dipólusok vagy quadrupoles). Jelentős szerepet adszorpciós geometria is játszik egy része a felület: abban az esetben egy sima felületre beszélnek adszorpciós kiálló felületű, abban az esetben a gyengén vagy erősen görbült felületek - az adszorbens a pórusokat, az adszorbens.
Adszorbensek adszorpciós tulajdonságokkal függ a kémiai összetétele és fizikai állapota a felület, a természet a porozitás és fajlagos felület (felszíni per 1 g anyag). A nem porózus adszorbensek (őrölt kristályok, finomszemcsés üledékek, füst részecskék, szén, Aerosil) a fajlagos felülete 1 m2 / g és 500 m2 / g. A fajlagos felülete porózus adszorbensek (szilikagél, alumínium-oxid gél alumínium-szilikát katalizátor, aktív szenek) eléri az 1000 m 2 / g.
A nem porózus adszorbenseket nagydiszperzitású állítjuk elő elsősorban a termikus bomlás vagy tökéletlen elégetésével állítják elő (előállítását a korom), vagy elégetéssel elementoorganic halogén vegyületek (készítmény finom eloszlású szilíciumdioxidot - Aerosil). A porózus adszorbens kapott a következő módon:
1) létrehozunk egy hálózat pórusok a szuszpendált szilárd anyag, vegyi anyagoknak való kitettség;
2) tartalmazó gél előállítása kolloid oldatok - szolok; szárítás során a gélek a rések közötti a kolloid részecskék és az oldószert eltávolítjuk és így kapott anyag egy kifejlesztett rendszer pórusok;
3) szintetizálása porózus kristályos-típusú zeolitok, szerezhet különösen fontos így katalizátorokat, adszorbenseket és molekulaszitát.
Adszorbensek is kapunk termikus bontásával karbonátok, oxalátok, hidroxidok, bizonyos polimerek, molekuláris szublimációs szilárd anyagok vákuumban, és egyéb módszerekkel.
Alkalmazások adszorpciós eljárással
Ennek alapján a jelenség adszorpció, sok levegő tisztítási módszerek szennyezőanyagok, a víz és a cukorszirup alatt cukorgyártás, a gyümölcslevek és egyéb folyadékok az élelmiszeriparban használt kenőolajok. Eltávolítása nedvességet a szennyező anyag a gázok és folyadékok a szilárd adszorbens - az egyik jelentős ága adszorpciós technológia.
A adszorpciós folyamatok alapú vékony szétválasztása anyagok keverékei és a elosztását az egyes komponensek komplex keverékei. Példák - izomerjeinek elkülönítésére alkánok előállítására normál szénhidrogének előállítására felületaktív anyagok, olaj elválasztása a termelés üzemanyagok. A gázkeverékek adszorpció útján történő szétválasztására használt technikák előállítására oxigénnel dúsított levegő (akár majdnem tiszta O2); Sok esetben ezek a módszerek sikeresen versenyez kijavítását.
A gyorsan fejlődő alkalmazási területe az abszorbens Art - gyógyászat, ahol arra szolgál, hogy kivonat káros anyagok a vérből (hemosorption módszer) és más fiziológiás folyadékok. Magas követelményeket támaszt a sterilitás, hogy ez egy nagyon nehéz feladat kiválasztani az alkalmas adszorbens. Ezek speciálisan előállított aktivált szén.
Alkalmazások adszorbens
Használt adszorbensek hordozóként a katalízisben, töltőanyagként polimerek kromatográfiás elválasztására keverékek, a gáz maszkok, a gyógyszert a petrolkémiai tisztítására kőolaj és a gáz, valamint a magas technika szorpciós szivattyúk.
Nedvszívó - folyadék, amelyben a felszívódás történik (ömlesztett felszívódását gázok vagy gőzök kialakított abszorbens oldat).
Abszorpciós gázok (lat. Absorptio, a absorbeo -pogloschayu) ömlesztett gázok abszorpcióját és gőzök (nedvszívó), hogy oldatot kapjunk. Alkalmazása a felszívódás a szakterületen elkülönítésére és tisztítására a gázok, elválasztása gőz gáz-gőz alapuló keverékek különböző oldhatóságát gázok és gőzök folyadékokban. A fordított folyamat a felszívódás, deszorpció nevezzük; ez választja el az oldatból abszorbeálódik a gáz- és a regenerációs az abszorbens. Abszorpciós gázok fémek (például palládium-hidrogén) nevezzük elzáródás.
Megkülönböztetése fizikai és kémiai felszívódását. Amikor a fizikai abszorpció kölcsönhatás energiája a gáz molekulák és az abszorbens az oldatban nem több, mint 20 kJ / mól. Oldódási gáz nem kíséri kémiai reakció (vagy legalábbis ez a reakció nem befolyásolja jelentősen a folyamat).
A kémiai abszorpciós (vagy abszorpciós a kémiai reakció, gyakran nevezik kemiszorpció) az oldott gázmolekulák reagálnak az aktív komponens chemisorbent-abszorbens (molekuláris kölcsönhatás energia nagyobb, mint 25 kJ / mól) oldatban vagy disszociációja vagy asszociációja a gázmolekulák. Intermedier variánsok jellemzi felszívódását energiájának kölcsönhatása molekulák 20-30 kJ / mól. Ilyen eljárások többek között az oldódási alkotnak egy hidrogén-kötés, különösen a acetilén abszorpciós dimetil-formamid.
On alapján felszívódást sok fontos ipari folyamatok, pl salétromsav, sósav és a kénsav (a víz felszívódása is gáz alakú nitrogén-dioxid, hidrogén-kloridot és kén-trioxid), szóda termelés (széndioxid abszorpciója), szennyvíz tisztításához ipari gázok a káros szennyeződésektől (hidrogén-szulfid, kén-dioxid , szén-monoxid, szén-dioxid, stb), a kitermelés a gáz halmazállapotú szénhidrogének és szennyeződések (például m. n. a természetes benzint, repedés és pirolízis gázokat), valamint egyéni kiválasztásának szénhidrogének. Felszívódás végezzük abszorpciós egység, amelyben a fő egység egy abszorber (elavult -. Scrub), amelynek kidolgozott felülete érintkezik az abszorbens abszorbeált anyag.
Nedvszívó vagy adszorbens?
Itt van két hasonló szavak, és nem tudjuk azt mondani, hogy az egyik jobb, a másik nem - mert különböző fogalom. Lássuk, mi az.
Nos, először is, a szótár szerint a nedvszívó és nedvszívó - olyan anyag, amely rendelkezik abszorpciós és adszorpciós kapacitás, ill. Ezért keresünk tovább.
Felszívódását. Felszívódás, felszívódását bármely anyag oldatból vagy a gáz az egész tömeg más anyagból.
Adszorpciós. A oldat abszorbanciája abszorpciós anyag vagy gáz szilárd felszínét vagy felszíni folyadékréteg.
Összekeverik a „abszorbens” és „adszorbens” abból adódik, hogy mind ő, mind a másik a látható szinten, elnyelik a hangerőt. Fontos hangsúlyozni, hogy a adszorbens elnyelik miatt csapdába felszívódott hatóanyag a felszínre, amely nagy köszönhető, hogy a nagy számú belső pórusokat. Ezért az a benyomás, hogy a adszorbens is elnyelik a térfogata, azaz a külső hatás megzavarja.
Egyes anyagok (pl rendes gyapjú) adszorbeáltatjuk és elnyelik ugyanakkor (bár gyapjú, persze, akkor adszorbeálódik nagyobb mértékben).