Влияние величины поверхности соприкосновения               реаги- рующих веществ

Для гетерогенных систем (когда вещества находятся в разных агрегатных состояниях), чем больше поверхность соприкосновения, тем быстрее протекает реакция. Поверхность твердых веществ мо- жет быть увеличена путем их измельчения, а для растворимых ве- ществ – путем их растворения.

Влияние катализатора

Катализ – явление изменения скорости химической реакции веществами, которые участвуют в реакции, но не входят в со- став конечных продуктов.

Различают следующие виды катализа:

К А Т А Л И З

 

Положительный           отрицательный (ингибирование)

ускорение реакции                  замедление реакции

Обычно термин «катализ» относят к положительному катализу.

Примером отрицательного катализа может быть ингибирование ферментов при взаимодействии с катионами элементов- токсикантов: Hg²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺, As³⁺.

К А Т А Л И З

Гомогенный                                 гетерогенный

катализатор и реагенты находятся в одной и той же фазе

катализатор и реагенты находятся в разных фазах

 

Примером гомогенного катализа является реакция разложения пероксида водорода в присутствии солей железа(II) в водных рас- творах:

2H O

Fe2+ 2H

O + O

2 2                2         2

Примером гетерогенного катализа является синтез аммиака из

водорода и азота в присутствии металлического железа:

2     2            3

3H + N Fe 2NH

Разновидностью гомогенного катализа является                                     кислотно- основной катализ.

К таким реакциям относится омыление сложных эфиров и амидов:

+

CH COOC H Н CH COOH + C H OH

3          2 5              3                    2 5

Катализаторы – молекулы, ионы, атомы, поверхности, участвую- щие в реакции, изменяющие скорость термодинамически возмож- ных реакций за счет уменьшения или увеличения энергии актива- ции, но остающиеся химически неизменными в результате реакции.

К А Т А Л И З А Т О Р Ы

положительные               отрицательные

(ингибиторы)

увеличивают скорость реакции        замедляют скорость реакции

Для оценки влияния катализатора на скорость реакции можно использовать уравнение Аррениуса в следующем виде:

 

ln k 2

k 1

E a 2

RT

E a 1

 

Общие принципы катализа

1. Катализаторы ускоряют только термодинамически возможные реакции.

2. Катализаторы ускоряют химическую реакцию, как правило, за счет снижения энергии активации реакции, образуя промежу- точные соединения.

3. Катализаторы увеличивают скорости как прямой, так и обратной реакций, ускоряя достижение химического равновесия.

4. Катализаторы после завершения реакции остаются в неизмен- ном виде и количестве.

5. Все каталитические реакции сложные, так как состоят, как ми- нимум, из двух элементарных актов:

а) Реагент + катализатор промежуточное соединение;

б) Промежуточное соединение продукты реакции + катализатор.

6. Действие катализатора можно изменить: промоторы – усилива- ют, а каталитические яды – блокируют действие катализатора.

Промотирование – увеличение активности катализатора в присутствии веществ, которые сами не являются катализаторами данного процесса (промоторов).

Отравление – резкое снижение активности катализатора в присутствии некоторых веществ (т. н. каталитических ядов).