דוגמאות תגובה קטליטי. קטליזה הומוגנית והטרוגנית

כימיה - מדע החומרים ואת התמורות שלהם, כמו גם תהליכים לעריכתם. גם בתוכנית הלימודים הרגילה נחשבת סוגיה חשובה כזו, הן סוגים של תגובות. סיווג, שבה התלמידים נחשפים ברמה הבסיסית, לוקח בחשבון את השינוי של זרם שלב החמצון, ולכן מנגנון התהליך. ד יתר, כל התהליכים הכימיים מחולקים תגובות קטליטי והלא-קטליטי. דוגמאות לתמורות החלות עם הזרז פוגש אדם בחיי היומיום: תסיסה, ריקבון. המרה ללא קטליטי, אנחנו הרבה פחות נפוצים.

מהו זרז

כימיקל זה, אשר מסוגל לשנות את קצב התגובה, אך כשלעצמו הוא אינו מעורב. במקרה שבו הזרז מתרחש באמצעות האצת התהליך, זה מתייחס קטליזה החיובית. במקרה כזה, אם הסוכן הוסיף בתהליך מפחית את שיעור התגובה, זה נקרא מעכב.

סוגים של קטליזה

קטליזה הומוגנית והטרוגנית נבדלת שלב, שבו ישנם חומרי מוצא. אם הרכיבים החל, נלקח אינטראקציות, כולל הזרז, נמצאים באותו מצב צבירה, זורם קטליזה הומוגנית. במקרה שבו התגובה היא השתתפה בשלב שונה של חומר, הוא קטליזה הטרוגנית.

הסלקטיביות של הפעולה

קטליזה הוא לא רק אמצעי לשיפור הביצועים של הציוד, יש לו השפעה חיובית על איכות המוצרים. תופעה דומה יכולה להיות מוסברת על ידי העובדה כי בשל פעולה סלקטיבית (סלקטיבית) של רוב הזרזים מואצים בגלל תהליכי הצד מופחת תגובה הישירה. בסופו של דבר, את המוצרים שהתקבלו יש טוהר גבוה אין צורך להמשיך לטהר את החומר. הסלקטיביות של הפעולה של הזרז נותנת הפחתה אפקטיבית של עלויות הלא יצרניות של חומרי גלם, יתרונות כלכליים טובים.

יתרונות היישום בייצור של הזרז

מה עוד מאופייני תגובה קטליטי? דוגמאות שהוצגו במהלך בתיכון קונבנציונלי, מעידות כי השימוש של הזרז מאפשר תהליך בטמפרטורות נמוכות. ניסויים מראים כי הוא יכול לשמש כדי לסמוך על הפחתה משמעותית של עלויות אנרגיה. הדבר חשוב במיוחד בנסיבות הנוכחיות, כאשר יש מחסור במשאבי אנרגיה בעולם.

דוגמאות קטליטי מייצרות

איזה תעשייה להשתמש התגובה קטליטי? דוגמאות של צמחים כגון: ייצור של חומצה חנקתית וחומצה גופרתית, מימן, אמוניה, פולימרי שמן עיבוד. בשימוש נרחב קטליזה בהכנת חומצות אורגניות, monohydric ו אלכוהול polyhydric, שרפים פנול, צבעים, תרופות.

מהו הזרז

הזרזים יכול לשמש רבים חומרים הנמצאים במערכת המחזורית של היסודות הכימיים Dmitriya Ivanovicha Mendeleeva, ותרכובות שלהם. בין מאיצי הנפוצים ביותר מבודדים: ניקל, ברזל, פלטינה, קובלט, alumosilicates, תחמוצות מנגן.

זרזי תכונות

בנוסף זרזי פעולה סלקטיבית יש חוזק מכאני מעולה, הם יכולים להתנגד רעלים קטליטי, מחדש בקלות (משוחזר).

השלב של קטליטי תגובות הומוגנית מחולק שלב גז נוזלי שלב.

מבט מקרוב על סוגים אלה של תגובות. בשנת פתרונות של מאיץ המרה כימי בולטים + H קטיונים מימן, יוני הידרוקסיד בסיס OH-, קטיונים מתכת, M +, וחומרים המעודדים ההיווצרות של רדיקלים חופשיים.

המהות של קטליזה

קטליזה מנגנון ידי מגיב חומצות ובסיסים היא שיש חילופי בין חומרי אינטראקצית זרז יונים חיוביים (פרוטונים). לפיכך טרנספורמציות intramolecular תתקיימנה. עבור סוג זה של תגובה הם:

• התייבשות (שחרר מים);
• הידרציה (מצורף של מולקולות מים);
• esterification (היווצרות של אסתר מן אלכוהול וחומצות קרבוקסיליות);
• polycondensation (היווצרות פולימר ידי מחשוף עם מים).

התאוריה של קטליזה מסבירה לא רק את התהליך אלא גם את שינוי הלוואי האפשרי. במקרה של תהליך קטליזה הטרוגנית מהווה מאיץ שלב נפרד, יש כמה תכונות קטליטי על נקודות השטח של המגיבים או המשטח כולו מעורב.

ישנו תהליך microheterogeneous שכרוך במציאת זרז במצב קולואידים. אפשרות זו היא מדינה מעבר מן הומוגנית בדעתי קטליזה הטרוגנית. רוב התהליכים הללו מתרחשים בין חומרים גזיים באמצעות זרזים מוצקים. הם עשויים להיות בצורה של כדורים, טבליות, דגנים.

הפצה של קטליזה בטבע

קטליזה האנזים הוא מופץ באופן נרחב בטבע. זה ממשיך דרך סינתזת biocatalysts של מולקולות חלבון, חילוף חומרים מתבצעים אורגניזמים חיים. אף אחד התהליכים ביולוגיים המעורבים אורגניזמים חיים, לא נרתעים התגובה קטליטי. דוגמאות של תהליכים חיוניים: סינתזה של חומצות אמינו מחלבונים ספציפיים עבור האורגניזם; להתפרקות שומנים, חלבונים, פחמימות.

אלגוריתם קטליזה

קחו למשל את המנגנון של קטליזה. תהליך זה מתרחש על אינטראקציה כימית מאיצי מוצק נקבובי, זה כולל שלבים בסיסיים:

• דיפוזיה של המגיבים אל פני השטח של גרגרי זרז מזרם הקרנל;
• דיפוזיה של מגיבים לתוך הנקבוביות הזרז;
• (ספיחה מופעלת) chemisorption על פני השטח של המאיץ הכימי מגיב עם כניסתו של חומרים כימיים שטח - מתחמי מופעל "ריאגנטים זרז";
• סידור מחדש של אטומים עם קרות שילובי שטח "זרז-מוצר";
• דיפוזיה בתוך הנקבוביות של המאיץ של מוצר התגובה;
• מוצר דיפוזיה מפני השטח של זרימת תבואת הליבה מאיצה תגובה.

תגובות קטליטי והלא-קטליטי חשובות כך מדענים לאורך השנים להמשיך במחקר בתחום זה.

כאשר קטליזה הומוגנית ואין צורך לבנות עיצובים מיוחדים. קטליזה אנזים הגרסה הטרוגנית כרוך בשימוש בציוד מגוון ספציפי. עבור הזרימה שלה פתח מכשירי קשר מיוחדים, מחולק על פני שטח המגע (בתוך הצינורות, על קירות הזרז משתלב); שכבה מסננת; מיטת תרחיף; מרסקים עם זרז מרגש.

העברת חום במנגנון מיושמת בדרכים שונות:

• על ידי יישום מחליף חום מרחוק (החיצונית);
• באמצעות מחליפי חום, מוטבע מנגנון מגע.

ניתוח הנוסחא של כימיה, ניתן למצוא תגובות כאלה אשר זרזו משמשים אחד המוצרים הסופיים, אשר נוצרו במהלך האינטראקציה הכימית של הרכיבים הראשוניים.

תהליכים אלו נקראים מבקרות, התופעה בכימיה שנקראת autocatalysis.

מהירויות רבות אינטראקציות בשל נוכחותם של תערובת התגובה של חומרים מסוימים. כימית הנוסחות שלהם לעתים קרובות התעלמה, מוחלפת על ידי המילה "זרז" או הקיצור שלה עבור זה. הם אינם כוללים את סטראוכימיה הסופי של המשוואה, שכן הם, לאחר השלימו תגובה אינו משנה מן מבחינת כמותית. במקרים מסוימים, כמויות קטנות מספיק חומרים אשר משפיעים באופן משמעותי את קצב התהליך המתמשך. זה מותר ומצבים כגון כאשר האינטראקציה הכימית מאיץ עצמו משמש כלי תגובה.

מהות ההשפעה זרז על שיעור השינוי של התהליך הכימי היא כי החומר נכלל בהרכב של המתחם הפעיל, ולכן משנה את אנרגית השפעול של האינטראקציה הכימית.

בשנתי הדעיכה של התחדשות הזרז המורכבת הוא ציין. השורה התחתונה היא שזה לא יהיה בילה, תישאר ללא שינוי לאחר כמות האינטראקציה. מהסיבה זו היא מספיק כמות קטנה של החומר הפעיל להגיב עם המצע (ריאגנט התגובה). במציאות, כמות קטנה של זרז תהליכים כימיים בכל זאת נצרכה, כפי שתהיה תהליכים משניים שונים: זה מרעיל אובדן תהליך, השינוי של מדינת השטח של הזרז המוצק. פורמולה של כימיה אינה כרוכה חשבונאות זרז.

מסקנה

תגובה, אשר מעורבים את החומר הפעיל (זרז) המקיפים אדם, מלבד שהם לזרום בגוף שלה. תגובות הומוגנית הן הרבה פחות נפוצה מאשר אינטראקציה הטרוגנית. בכל מקרה, הראשון ההיווצרות של מתחמי ביניים, אשר אינם יציבים, בהדרגה לשבור ויש התחדשות (שחזור) של מאיץ התהליך הכימי. לדוגמא, את האינטראקציה של חומצת metaphosphoric עם persulfate אשלגן כזרז מעשי חומצת hydriodic. כאשר נוסף המגיבים יצר פתרון צהוב. ככל שאנו מתקרבים לסוף דוהה צבע התהליך. כמוצר ביניים במקרה זה הוא יוד, ואת התהליך מתרחש בשני שלבים. אבל ברגע חומצת metaphosphoric היא זרז מסונתז מוחזר למצבו המקורי. זרזים חיוניים בתעשייה, הם עוזרים להאיץ את השינוי כדי להשיג מוצרים באיכות גבוהה של התגובה. אינו אפשרי ללא השתתפותם ועל תהליכים ביוכימיים בגוף.