Гомогенді катализ

1.Негізгі түсініктер

2.Гомогенді катализ

3.Катализді модификациялау

4.Ферментативтік катализ
Химиялық реакциялардың жылдамдығын катализатор көмегімен реттеуге болады. Химиялық реакциялардың жылдамдығын өзгертіп және осы реакциядан кейін өзі өзгеріссіз қалатын заттарды катализатор дейді.Ал осындай өзгерісті реакцияларды, яғни катализатордың қатысуымен жылдамдығы өзгере жүретін реакцияларды катализ деп атайды.
Катализ термині ғылым тіліне енбей тұрып, адамзат өте ерте кезден-ақ биологиялық катализаторды күнделікті тіршілікте пайдаланған. Мысалы, олар шарап әзірлеген, уытқы арқылы сыра, боза ашытып, айран алған, қамыр ашытып нан пісірген, тері илеген. Бертін келе, XVIII ғасырдың аяғы XIX ғасырдың басында химиялық әдебиеттерде, химиялық реакциялардың жылдамдығын тек биологиялық катализатор-ферментпен ғана емес, бейорганикалық қосылыстан алған катализатор көмегімен де өзгертуге болатыны жарияланды.
Үш агрегаттақ күйдегі кез келген және әр түрлі заттар катализатор болуы мүмкін: қышқылдар, тұздар, негіздер, оксидтер, металдар, әр түрлі органикалық қосылыстар, газ түріндегі заттар. Кейбір жағдайларда реакция өнімі, ыдыстың беті мен қабырғасы, шаң, бу сияқты әр түрлі қоспалар да катализаторлық қызмет атқаруы мүмкін.
Егер катализатор реакцияның жылдамдығын арттырса, катализ оң ал реакция жылдамдығын төмендетсе, теріс деп аталады. Мысал ретінде сутек пероксидін алайық. Оған марганец (IV) оксидін аздап қосса, оның ыдырауы тез жүреді; ал ацетанилидті қосса, мүлдем ыдырамайды.
Кейде реакциялық қоспаға ешбір катализатор қоспаса да, осы реакция өнімі катализатор болып, реакция жылдамдығын өзгертеді. Мұндай реакцияларды автокаталиттік, ал құбылысты автокатализ деп атайды. Өзін-өзі тездететін реакциялардың жылдамдығы әуелі өте төмен болады, реакция нәтижесінде алынған жаңа зат өзге молекулаларының пайда болуын тездететіндіктен, реакция жылдамдығы жоғарылайды, ал реакция соңында жылдамдық күрт төмендейді. Алғашқыдағы жылдамдықтың төмен болуы әлі катализатордың жетіспеуінен болса, соңғы сатыдағы төмендеу-реакцияға түсетін реагент концентрацияларының азаюынан.
1.Оспанова «Физикалық химия»
2.Қоқанбаев «Физикалық химия»
3.Жайлау С.Ж.
        
        Катализ.Негізгі түсініктер. Гомогенді катализ. Гомогенді катализдегі акти-
вациялық қисықтар.
Химиялық реакциялардың жылдамдығын катализатор көмегімен реттеуге
болады. Химиялық ... ... ... және осы ... өзі өзгеріссіз қалатын заттарды катализатор дейді.Ал ... ... яғни ... ... ... өзгере
жүретін реакцияларды катализ деп атайды.
Катализ термині ... ... ... ... ... өте ерте ... биологиялық катализаторды күнделікті тіршілікте ... ... ... ... уытқы арқылы сыра, боза ашытып, айран алған, қамыр
ашытып нан ... тері ... ... ... XVIII ... аяғы XIX
ғасырдың басында химиялық әдебиеттерде, химиялық реакциялардың жылдамдығын
тек биологиялық катализатор-ферментпен ғана емес, бейорганикалық қосылыстан
алған катализатор ... де ... ... ... ... күйдегі кез келген және әр түрлі заттар катализатор
болуы мүмкін: қышқылдар, тұздар, негіздер, ... ... әр ... қосылыстар, газ түріндегі заттар. Кейбір ... ... ... беті мен ... шаң, бу ... әр ... қоспалар да
катализаторлық қызмет атқаруы мүмкін.
Егер катализатор реакцияның жылдамдығын арттырса, катализ оң ал
реакция жылдамдығын ... ... деп ... ... ретінде сутек
пероксидін алайық. Оған марганец (IV) оксидін аздап қосса, оның ыдырауы тез
жүреді; ал ацетанилидті ... ... ... ... ... ... ... қоспаса да, осы реакция
өнімі катализатор болып, реакция жылдамдығын өзгертеді. Мұндай реакцияларды
автокаталиттік, ал құбылысты автокатализ деп ... ... ... ... ... өте ... ... реакция нәтижесінде
алынған жаңа зат өзге ... ... ... ... ... жоғарылайды, ал реакция соңында ... ... ... ... төмен болуы әлі катализатордың
жетіспеуінен болса, соңғы ... ... ... реагент
концентрацияларының азаюынан. Өзін-өзі катализдейтін реакцияларға мысал
ретінде ... ... ... ортадағы сабындалу реакциясын алуға
болады:
СН 3СООС 2 Н 5+Н 2 О=СН 3 ... 2 Н 5 ... ... ... ... ... ... қышқылының түзілген алғашқы
молекулалары ацетат анионы мен сутек катионына ыдырайды.сутек ионы көбейген
сайын негізгі реакция жылдамдығы арта ... ... ... өзін-өзі катализдейді.
Сол сияқты кейбір процестерде қолданылатын катализатордың құрамына
енетін өте аз ... оның ... не ... ... ... ... жояды. Мұндай зиянды қоспаларды ингибиторлар немесе
каталиттік улар деп ... ... мыс ... ... ... өте аз ... ... платинаның каталиттік әсерін селен
металының қоспа іздері-ақ ... ал ... ... үшін ... пен ... және ... қосылыстары, оксидтері
өте зиянды. Кейде екі не одан көп катализатор қоспасының активтілігі ... ... ... ... ... ... едәуір
артық болуы мүмкін. Мысалы, аммиакты оттекпен тотықтырып, азот (ІІ) оксидін
алып, одан азот ... ... ... ... не ... (ІІІ)
оксидімен, не темір (ІІІ) оксидімен катализдеп, реакция жылдамдығын, оған
байланысты өнім шығындылығын арттырады. ... ... ... ... ... ... ... оксидтері
пайдаланса, төмендейді. Катализатор құны да платинадан темір (ІІІ) оксидіне
қарай ... есе ... Осы ... висмут (ІІІ) пен темір (ІІІ)
оксидінің (Ві2О3+Ғе2О3) ... ... ... ... ... ... реакциясы жоғарыда келтірілген үш катализатордың да жеке
жзылдамдығынан артық болады екен.
Кейбір заттардың катализаторлық ... жоқ, ал ... ... ... онда ... ... катализаторлық қабілеті артады.
Мұндай заттарды промоторлар ... ... деп ... ... ... ала йық. ... оксидімен сутекті әрекеттестіріп метанды
синтездеу үшін никель ... ... етіп ... Бұл ... ... мүлдем катализдемейді. Ал никельге шамалы ғана церийді ... осы ... ... ... ... есе ... ... Келесі
мысал ретінде күкірт оксиді ваннадий оксидіне сілтілік металды не ... ... онда ... ... яғни ... ... ... рет артады. Қазіргі кезде мұндай активтелген немесе
промоторланған катализаторлар техника мен технологияда, ... ... ... ... ... ... ... теориясында түсіндіріледі. Катализатор әрекеттесетін
реагенттнрдің бірімен әлсіз ғана ... ... ... ... соң ... ... келесі реагентпен жеңіл реакцияға түседі.
А+В=АВ реакциясы каталиттік жүріп, аралық қосылыс түзіп, соңғы
өнім берсе:
к
А+В=АВ
1.А+К=АК
2.АК+В=АВ+К
Мұндағы А жәнеВ-химиялық ... ... ... әуелі
А реагентімен қосылып, АК ... ... ... де В ... Каталиттік реакция жылдамдығы аралық қосылыстың тез түзеліп,
тез ыдырауына ғана ... ... ... ... ... ... беретін реакция жылдамдығынан артық болса, онда жалпы реакция
жылдамдығы ... Ал ... ... ... ... ... ... ыдырау жылдамдығынан артық болса, жалпы каталиттік ... өте ... ... ... ... ... жоғарыды
айтылған екі шектің арасында болатынын тәжірибе көрсетіп келеді.
Катализаторларға тән қасиеттердің бірі-олардың әр түрлі атомдарға,
атом топтарына, ... ... ... таңдап әсер етуі. Мысалы,
сахарозаға әсер ... ... ... гидролиздемейді. Кейде
әрекеттесетін заттарға түрлі катализатормен әсер етіп және реакция жағдайын
өзгертіп реакцияны түрлі бағытта жүргізуге ... ... бір ... ... ... олардың
катализдеуші реакциядағы активтендіру энергиясын төмендетуі. ... ... ... ... түсетін заттардың бірімен өте ... ... ... және ... ... ... ... қажетті
активтендіру энергиясының төмендеуі.
Каталиттік реакциялардың температурасы жоғарылаған сайын жылдамдығы
артады. Температураның жоғарылауы тек катализатордың ... ... ... ... ... бағытына да ықпалын тигізеді.
Әрбір катализатордың берілген химиялық реакциядағы ең жоғарғы
активтілігі ... бір ... ғана ... ... ... экзотермиялық реакция кезінде жылуды үнемі сыртқа шығарып тұру
қажет.
Тәжірибе кезінде ... ... ... қарағанда көптеген
каталиттік реакциялардың жылдамдығы қысымға да байланысты. Бұл ... ... ... ... ... үшін аса ... Мұндай
реакциядағы қысымның артуы реакция жылдамдығына дұрыс әсер етеді. ... ... тек ... қысымда ғана синтезделеді. Олай болса, біраз
реакциялар қаклыпты ... ... ... ... ... ... өзгермей қысым артқанда жылдамдығы реакциялар көлем ... ... ... жоғарылайды. Мұнда қысыцм әсерінен әрекеттесуші
молекулалар арасындағы әсерлі қақтығыстар саны ... ... ... ... кеңінен қолданылады.
Катализатор қолданылмайтын ... ... ... өзі қиын. Катализатор
көмегімен спирттер, альдегидтер, аммиак, күкірт және азот көмірқышқылдары,
жағар, жзанар майлар, пластикалық массалар, ... ... ... ... да ... ... ... әсері адсорбциямен байланысты. Реакцияға түсетін
заттардың біреуі немесе бірнешеуі катализатор бетінде ... ... ... ... ... ... молекулаларының байланыстары
әлсірейді. Ал, адсорбцияланған молекулалар реакцияға енгенде, олардың
активтендіру энергиясы аз ... тағы бір ... ... Ол егер ... ... арасында бірнеше түрлі
реакциялар жүретін болса, ... ... тек ... ... ... Катализатордың табиғатына бакйланысты әр түрлі
бағыттағы ... кез ... ... ... ... ... ... қарастырайық:
СН3СНО+Н2 (Сu, Ni:200-250о)
С2Н2+Н2О (АІ2О3 немесе ТһО2, 350оС)
С2Н5ОН - (С2Н5)2О+Н2О (АІ2О3 немесе ТһО2, ... ... ... немесе Cr2O3, 400-500оС)
Мұнда жақша ішінде катализатор мен температура көрсетілген. ... ... этил ... түрленуі бес бағытта жүреді екен.
Осы сияқты мысалдарды органикалық химиядан көптеп табуға болады.
Каталитикалық улар-катализатордың активтілігін кемітеді, яғни
катализаторды ... ... S, P, Pb, As т.б. ... ... ... бір ... ... оның активтілігін өзгерту
жалпы жағдайда катализаторды модификациялау деп аталады.
Катализатор тірі ... де орын ... ... дейді. Тірі организмдердің (жануарлар мен ... ... ... ... зор. ... бойында әр түрлі химиялық
реакциялар жүріп жатады. Атап айтқанда, белоктар, ... ... ... ... ... және ... ыдырауы. Мұндай биохимиялық
реакциялар белгілі бір ... ... мәні ... жуық ... шамамен 300К болғанда ғана жүреді. ... ... ... ... жүретін биохимиялық реакцияларда ... деп ... ... ... өте зор ... мысалдар көп-ақ.
Ферментативтік катализде де басқа ферментативтік емес катализдегі
(гомогендік және гетерогендік) сияқты ферменттің әсер ... ... ... молекуласымен аралық қосылыс түзуінде.
Оны сызба-нұсқа түрінде былай көрсетуге болады:
К1 ... + S = ЕS = Е +Р. ... ... ... ... яғни ... катализатор; Р.Ө.-
реакция өнімдері. Е S –аралық қосылыс.
Стационарлық концентрациялар тәсілін пайдаланып мына өонекті жазуға
болады:
dCES/dt=K1CECS-K2CES-K3CPӨ
Мұндағы СЕ+СES=CEo болғандықтан ... ... ... концентрациясы(:
СES=CEo/ [1+(K2+K3)/K1C3]
Бұдан реакция өнімінің алынуы жылдамдығы мынаған тең болады:
dCPӨ/dt=K3CES=K3CE/[1+(K2+K3)/ K1C3]=K2CEoCS/C+KM
(К2+К1)/К1 өрнегі Михаэлис тұрақтысы (км ) деп аталады. Егер СS< >KM ... онда ... СS-ке ... ... ... ... екі жағдайда да жылдамдық катализатордың концентрациясына бірінші
реттілікті болады. Бұл ... ... мәні ... реагенттің бастапқы
концентрациясында (яғни реагенттің концентрациясы өте көп болғанда
катализатор ... ... ... ... ... ал ... ... шектік мәніне СЕо жетеді. Ендеше реакция өнімін алу
жылдамдығы да осы ... үшін ... бір ... мәнге жетеді (Vmax).
Жоғарыда соңғы екі теңдеуді еске алып, Михаэлис-Ментен теңдеуі деп ... ... ... ... Vmax* CS/ ... ... ... түрге келтіру: а) Лайнуивер-
Берк, ә) Иди-Хофсти, б) Хейнс тәсілдері.
Михаэлис-Ментен теңдеуі ... ... ... үшін ... ... ... ... өнімімен
әрекеттесуінің әсерін болдырмау үшін эксперимент ... ... ... (Vo) ... ... ... ... СSo-реагенттің
бастапқы концентрациясы, ол ... ... ... ... ... СSo-дің әр түрлі мәндерінде жүргізіледі.
Vmax мен КМ-ді анықтау үшін ... ... ... ... ... * ... 1/Vo=f (1/CSo) ... координаттарында түзу сызықты байланыс
болады.
Бұл түзудің көлбеу бұрышының тангенсі tg=KM/Vmax ордината ... ... ... ... ал ... өсіне қиылысқандағы
кесінді-1/КМ болады.
Эксперименттік мәліметтерді басқаша да өңдеуге болады. ... ... ... ... ... ... бөліп, мына
теңдеуді аламыз.
Vo=Vmax-KM*Vo/CSo
Бұл жағдайда КМ-ді Vo менVo/CSo-дің сызықтық байланысының көлбеу бұрышының
тангенсімен анықтауға ... ... КМ әр ... ... үшін 1-ден 10-8 моль/л
аралығында өзгереді. Субстраттың табиғатынан басқа ол ... ... ... ... ... ... Сол себептен Михаэлис
тұрақтысының мәнін белгілі бір жағдайда ... ... ... үшін ... ... мен ... әсер ету механизмін биохимияның
арнайы бір бөлімі-биокатализ қарастырады.
Бұл мәселе тек физиология емес, химияға да ... ... ... әсер ету ... білу кәдімгі
катализаторлардың қасиеттерін де ... ... ... ... ... ... өнімдерін өндіретін ... ... ... ... ... гомогенді және гетерогенді болып
бөлінеді.Әрекеттесетін заттар мен ... ... ... ... яғни олардың бәрі де бір фазада болса, онда мұны гомогенді катализ
дейді. Мысалдар ... ... (ІІ) ... су ... катализдеуімен
көміртек (ІV) оксидіне айналады. Сол сияқты күкірт (ІV) оксиді азот (ІІ)
оксидінің катализдеуімен ... (VI) ... ... ... түсетін
реагенттер реакция өнімі және катализаторлар газ күйінде. Суда ... онда ... ... ... қышқыл әсерінен
гидролизденгенде көмірсу ерітіндісі және ... ... ... ... ... ерітінділерінде гомогенді катализ сутек және гидроксил иондарының
қатысуымен өтеді және олардың концентрациясы артқан сайын, осы ... да ... ... ... ... ... ... байланыстардың әсерінен өте қысқа мерзімдік ... ... ... ионодипольдік бірігу болады және ол гомогенді катализде
елеулі орын ... ... ... ... ... ... , олардың реакциялаушы қабілеті артады.
Гомогенді катализдегі теорияның басты жайларының бірі-реакция
жүргенде катализатордың әрекеттесуші ... ... аса ... ... түзуі, сосын оның келесімен тез әрекеттесіп ... ... ... ... ... ... күкірт (IV) оксидінің
азот (ІІ) оксидінің қатысуымен тотығатын реакциясындағы аралық қосылыстарды
және жалпы процесті былай көрсетуге ... = ... ... 1 және ... ... қосылыстардың түзілуін және
катализатордың бастапқы қалпына келуін көрсетеді.
Сірке ... ... ... иод буын катализатор ретінде
пайдаланады. Осы реакцияны катализаторсыз жүргізгенде оның ... ... E=191,1 ... ал енді иод буын ... ... төмендеп, оның жылдамдық константасы он мың есе өседі.
Бұған басты себеп реакцияның екі ... ... ... ... ... реакциялардың активтендіру энергиясы оны
катализаторсыз ... аз. ... ... катализатор
көмегімен жылу әсерінен ыдырауы әрекеттесуші реагент пен ... ... ... ... ... ... ... реакциялардың бірі, өйткені осындағы ... ... де ... тұрақты және оларды жеке бөліп алуға болады.
Қолданылған әдебиеттер:
1.Оспанова «Физикалық химия»
2.Қоқанбаев ... ... ... ... ... модификациялау
4.Ферментативтік катализ

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 8 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Мұнаймен ластанған топырақты зерттеу әдістері19 бет
Химияда катализаторлардың ролі16 бет
Алкилароматты көмірсутектерді оксигенирлеу реакциясының полимерметалды комплекспен катализденуі33 бет
Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясындағы катализаторлар7 бет
Гетерогенді катализ16 бет
Гетерогенді катализ реакцияларын жүйелеу3 бет
Гетерогендік катализдің ғылыми негіздері22 бет
Диатомиттен катализатор жасау34 бет
Катализаторлардың физика – химиялық қасиеттері11 бет
Көмірсутектердің сұйық фазада лантан құрамдас катализаторлармен гетерогенді тотығуы64 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь