14.7: katalízis


heterogén katalízis

heterogén katalízisben a katalizátor a reaktánsoktól eltérő fázisban van. Legalább az egyik reagens kölcsönhatásba lép a szilárd felülettel egy adszorpciónak nevezett fizikai folyamatban oly módon, hogy a reagensben lévő kémiai kötés gyenge lesz, majd megszakad. A mérgek olyan anyagok, amelyek visszafordíthatatlanul kötődnek a katalizátorokhoz, megakadályozva a reagensek adszorbeálódását, ezáltal csökkentve vagy megsemmisítve a katalizátor hatékonyságát.,

a heterogén katalízis egyik példája a hidrogéngáz kölcsönhatása egy fém felületével, például Ni, Pd vagy Pt. Amint az a) részben a \(\PageIndex{2}\) ábrán látható, a hidrogén–hidrogén kötések megszakadnak, és a fém felületén egyedi adszorbeált hidrogénatomok keletkeznek. Mivel az adszorbeált atomok a felszínen mozoghatnak, két hidrogénatom ütközhet, és hidrogéngáz molekulát képezhet, amely ezután a felületet fordított folyamatban hagyhatja el, úgynevezett deszorpció. A fémfelületen adszorbeált H atomok lényegesen reakcióképesebbek, mint egy hidrogénmolekula., Mivel a viszonylag erős H-H kötés (disszociációs energia = 432 kJ/mol) már megtört, a H2 legtöbb reakciójának energiagátja lényegesen alacsonyabb a katalizátor felületén.

ábra \(\PageIndex{2}\): etilén hidrogénezése heterogén katalizátoron. Amikor egy molekula hidrogén adszorbeálódik a katalizátor felületére, a H–H kötés megszakad, és új M-H kötések képződnek. Az egyes H atomok reaktívabbak, mint a gáznemű H2., Amikor egy etilén molekula kölcsönhatásba lép a katalizátor felületével, fokozatosan reagál a H atomokkal, hogy végül felszabaduljon az etán. (CC BY-NC-SA; anonymous)

ábra \(\PageIndex{2}\) egy hidrogénezésnek nevezett folyamatot mutat, amelyben hidrogénatomokat adnak egy alkén, például etilén kettős kötéséhez, hogy C–C egyetlen kötést tartalmazó terméket adjanak, ebben az esetben etán., A hidrogénezést az élelmiszeriparban használják olyan növényi olajok átalakítására, amelyek hosszú alkénláncokból állnak, kereskedelmileg értékesebb szilárd származékokká, amelyek alkilláncokat tartalmaznak. A többszörösen telítetlen növényi olajok kettős kötéseinek hidrogénezése például margarint, olvadáspontú, textúrájú és a vajhoz hasonló egyéb fizikai tulajdonságokkal rendelkező terméket eredményez.

az ipari heterogén katalitikus reakciók számos fontos példája a \(\PageIndex{1}\) táblázatban található., Bár a mechanizmusok ezek a reakciók lényegesen bonyolultabb, mint az egyszerű hidrogénező reakció itt leírt, mind magában adszorpciós a reagensek rá egy szilárd katalitikus felület, kémiai reakció az adszorbeált fajok (néha keresztül számos köztes fajok), végül a deszorpciós a termékek a felszínre.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük

Tovább az eszköztárra