Экспериментальные данные об аномальных реакциях, протекающих в присутствии определенных химических веществ, которые были получены различными исследователями к началу XIX века, привели к попыткам развития теории катализа.
Определение катализа
Первое попытка формулировки каталитической реакции, было предпринята в 1833 году Эйльхардом Мичерлихом (1794 - 1863 гг.), предложившим понятие "контактной реакции":
Основанием такого понимания природы, происходящих при катализе явлений, стал имевшийся на тот момент практический опыт, согласно которого:
- подавляющее большинство веществ, стимулировавших протекание реакций, находились в твердом агрегатном состоянии;
- аномальные реакции происходили при контакте реагирующих веществ с твердыми субстанциями.
Термин "контактной реакции" не прижился, так как не характеризовал весь спектр протекающих внестехиометрических реакций.
В 1835 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус (1779 - 1848 гг.) предложил термин "catalysis" (от греч. καταλψσισ - разрушение), так как подавляющее большинство реакций относились к реакциям разложения:
- термин прижился, как обозначение необычных явлений протекания внестехиометрических реакций;
- предполагалось, что рассматриваемые аномальные явления связаны с каталитической силой, проявляющейся у некоторых веществ.
На протяжении XIX - XX веков было предложено множество определений, наиболее емким из которых является формулировка Г.К. Борескова (1962 г.):
«Феноменологически катализ можно определить как возбуждение химических реакций ил изменение их скорости под влиянием веществ - катализаторов, многократно вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой состав».
Основные постулаты катализа:
1. Катализ - это не только ускорение целевых реакций, но и их возбуждение, а значит катализатор может быть использован для осуществления любых термодинамически возможных реакций в данной системе.
2. В процессе катализа происходит промежуточное химическое взаимодействие реагирующих веществ с катализатором.
3. Каталитическая активность не является универсальным свойством вещества, а проявляется специфически в зависимости от реагирующих компонентов и условий протекания процесса.
4. Катализатор не расходуется в процессе реакции и не вносит энергию своего превращения в систему.
5. Катализатор может изменяться в ходе реакции, но это является следствием побочных процессов и изменение его свободной энергии не является вкладом в свободную энергию реакции.
6. Малым количеством катализатора можно преобразовать большие количества вещества (в 1 млн. раз больше).
7. Использование катализатора не позволяет инициировать термодинамически запрещенный процесс (ΔG>0), где ΔG - энергия Гиббса.
Определение катализатора
Катализатором называется вещество:
- при наличии которого в смеси исходных компонентов инициируется или ускоряется термодинамически разрешенная реакция между ними;
- не расходуемое в процессе реакции;
Характерные особенности катализаторов:
- способность взаимодействовать с исходными реагентами, с образованием промежуточных компонентов;
- превращение промежуточных компонентов в продукты реакции с восстановлением (регенерацией) исходного состава катализатора.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите регулярно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.