CATALYSIS значение на думата, значение на CATALYSIS на английски
ускоряване на химичните реакции под въздействието на малки количества вещества (катализатори), които сами по себе си не се променят по време на реакцията. Каталитичните процеси играят огромна роля в нашия живот. Биологичните катализатори, наречени ензими, участват в регулирането на биохимичните процеси. Много промишлени процеси не биха били възможни без катализатори.
Най-важното свойство на катализаторите е селективността, т.е. способността да се увеличи скоростта само на определени химични реакции от много възможни. Това позволява реакциите, които са твърде бавни при нормални условия, да бъдат от практическа полза и осигурява образуването на желаните продукти.
Използването на катализатори допринесе за бързото развитие на химическата промишленост. Те се използват широко в рафинирането на нефт, получаването на различни продукти, създаването на нови материали (например пластмаси), често по-евтини от използваните преди. Приблизително 90% от съвременното химическо производство се основава на каталитични процеси. Каталитичните процеси играят специална роля в опазването на околната среда.
През 1835 г. шведският химик Й. Берцелиус установява, че в присъствието на определени вещества скоростта на някои химични реакции се увеличава значително. За такива вещества той въвежда термина "катализатор" (от гръцки. katalysis - релаксация). Според Берцелиус катализаторите имат специална способност да отслабват връзките между атомите в молекулите, участващи в реакцията, като по този начин улесняват тяхното взаимодействие. Голям принос за развитието на идеите за действието на катализаторите има немският физикохимик В. Оствалд, който през 1880 г. определя катализатора като вещество, което променя скоростта на реакцията.
СпоредСпоред съвременните представи катализаторът образува комплекс с реагиращите молекули, стабилизиран от химични връзки. След пренареждане този комплекс се дисоциира, за да освободи продукти и катализатор. За мономолекулна реакция на трансформация на молекула X в Y целият този процес може да бъде представен като
X + кат. ? X-Cat. ? Y-котка. ? Y + Cat.
Освободеният катализатор се свързва отново с X и целият цикъл се повтаря многократно, осигурявайки образуването на големи количества от продукта - вещество Y.
Много вещества при нормални условия не влизат в химична реакция помежду си. И така, водородът и въглеродният окис не взаимодействат помежду си при стайна температура, тъй като връзката между атомите в молекулата на Н2 е достатъчно силна и не се разрушава, когато е атакувана от молекула на СО. Катализаторът свързва H2 и CO молекулите заедно, образувайки връзки с тях. След пренареждане, комплексът катализатор-реагент се дисоциира, за да образува продукт, съдържащ С, Н и О атоми.
Често при взаимодействие на едни и същи вещества се образуват различни продукти. Катализаторът може да насочи процеса по пътя, който е най-благоприятен за образуването на определен продукт. Помислете за реакцията между CO и H2. В присъствието на катализатор, съдържащ мед, метанолът е практически единственият реакционен продукт:
Първо, молекулите на CO и H2 се адсорбират върху повърхността на катализатора. След това молекулите на CO образуват химически връзки с катализатора (настъпва хемосорбция), оставайки в недисоциирана форма. Молекулите на водорода също се хемосорбират върху повърхността на катализатора, но в същото време се дисоциират. В резултат на пренареждането се образува преходният комплекс H-Cat.-CH2OH. След добавянето на Н атом, комплексът се разлага с освобождаване на CH3OH и катализатор.
В присъствиетона никеловия катализатор, CO и H2 се хемосорбират на повърхността в дисоциирана форма и се образува Cat.-CH3 комплекс. Крайните продукти на реакцията са CH4 и H2O:
Повечето каталитични реакции се извършват при определени налягания и температури чрез преминаване на реакционната смес, която е в газообразно или течно състояние, през реактор, пълен с частици на катализатора. Следните понятия се използват за описание на реакционните условия и характеризиране на продуктите. Обемна скорост - обемът газ или течност, преминаващ през единица обем на катализатора за единица време. Каталитична активност - количеството реагенти, превърнати от катализатора в продукти за единица време. Конверсията е съотношението на веществото, преобразувано при дадена реакция. Селективността е отношението на количеството на определен продукт към общото количество продукти (обикновено изразено като процент). Добив - отношението на количеството на даден продукт към количеството на изходния материал (обикновено се изразява в проценти). Производителност - количеството продукти на реакцията, образувани в единица обем за единица време.
КАТАЛИЗА: ВИДОВЕ КАТАЛИЗАТОРИ
КАТАЛИЗ: КАК ДЕЙСТВАТ КАТАЛИЗАТОРИТЕ
КАТАЛИЗА: ПРИЛОЖЕНИЯ НА КАТАЛИЗАТА В ПРОМИШЛЕНОСТТА
КАТАЛИЗА: ТЕХНОЛОГИЧНИ АСПЕКТИ
Български речник Колиер. Английски речник Collier. 2012 г