Гетерогенді катализ реакцияларын жүйелеу

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Гетерогенді катализ реакцияларын жүйелеу

Адсорбция, активтелген адсорбция.
Газ және ерітінді бойынша адсорбциялау.
Ленгмюр изотермасы
Кеуектілік, Томсон теңдеуі.
Адсорбцияланған заттардың десорбциялануы.

1. Адсорбция . Қатты дене бетіне өзге бір зат молекулаларының, иондардың, бөлшектердің жинақталуы адсорбция , ал оның зат бойына сіңірілуі абсорбция деп аталынады.

Гетерогенді катализ процессі жанасу бетіндегі аймақта орын алатын болғандықтан, өзімізге таныс адсорбция құбылысын еске түсіріп өтелік. Адсорбция құбылысы физикалық және химиялық болып екіге бөлінеді. Физикалық адсорбция −ван−дер−ваальс күштері сипатына ұқсас адсорбциялық күштер арқылы жүзеге асып, адсорбцияланған молекулалар өз дербестіктерін сақтайды және жанасу бетінен оңай ажырай алады.

Химиялық адсорбция− ковалентті, ионды немесе координациялық байланыс күштері арқылы жүзеге асып, адсорбцияланған молекула жанасу бетінде, химиялық қосылысқа жуық, хемосорбциялық қосылыстар түзеді. Химиялық адсорбция барысында хемосорбциялық қосылыс түзетін болғандықтан, адсорбцияланудың потенциалдың энергия сызығы физикалық адсорбцияға қарағанда төмендеу, ойпаң бейне түрін қамтиды. Физикалық адсорбцияның химиялық адсорбция түріне көшу үшін, белгілі бір шамада энергия жұмсау қажеттілігін, потенциялдық энергия сызығының бейнесін айқын аңғаруға болады.

Активтелген адсорбция. Әртүрлі адсорбенттермен катализаторларда адсорбциялану жылдамдығы кең ауқымда өзгереді. Катализ орын алу үшін адсорбция құбылысының физикалық адсорбциядан басымдау, ал химиялық адсорбцияға жетпейтіндей ортада болғаны жөн. Бұл үшін сыртқы энергия көзінен, не сол жүйенің өзінен шамалы энергия жұмсалуы қажет. Физикалық адсорбциялану барысында, тұрақты қысымда, температура жоғарылауымен бұл шама азаяды. Химиялық адсорбциялану барысында да, осы жағдай байқалғанымен, физиаклық адсорбцияланған зат мөлшеріне қарағанда химиялық адсорбциялануда, зат молырақ адсорбцияланады. Адсорбциялану жылдамдығы температурк мәніне қарайлыс өзгереді де, осы құбылыстың орын алуы белгілі бір энергия мәніне сійекс келеді. Адсорбцияланудың осы күйіне сәйкес келетін энергия− адсорбцияланудың активтендіру энергиясы деп аталынады. Міне осы жағдайға сәйкес келетін адсорбция, активтелген адсорбция деп аталынады. Ал, физикалық адсорбция, ешқандай энергия жүмсауды қажет етпейді. Көп жағдайда катализатор бетінде физикалық та, химиялық та адсорбциялану процессі орын алады.

Газ күйінднгі заттардың адсорбциялануы және олардың тепе − теңдіктегі қысымы шамасы арасында байланыс төмендегідей теңдікпен өрнектеледі:

a $= a_{\infty}\ \bullet \frac{\ kp}{1 + kp}$

Мұндағы

a − газ заттардың меншікті адсорбция шамасы;

$a_{\infty}$ −катализатор бетіндегі адсорбциялық орталықтардың толық адсорбцияланғандағы адсорбциянығ шекті мәні;

p − газдың реалды тепе − теңдік қысымы;

к − пропорционалдық коэффиенті;

Ленгмюр изотермасы. Ленгмюрдің адсорбция теориясының негізгі қағидалары:

1. Адсробциялану табиғаты жөнінен химиялық әсерлесу күштеріне жуық күштер арқылы, біркелкі адсорбент бетінің жекелеген аймақтарында жүзеге асады. Бұл аймақтар активті орталықтар деп аталынады.

2. Активті орталықтарға тән қасиет: беткі байланыстарының қанықпауы және осының әсерінен тартылыс өрісінің туындауы.

3. Әрбір активті орталықтың тартылыс өрісінің әсер ету аймағы шағын және ауқымы бір молекула деңгейінің қабатындай аралықты қамтиды. Осының әсерінен жанасу бетінде тек бірқабат мономолекулалы адсорбциялық қабат түзіледі.

4. Адсорбцияланған молекулалар бір − бірімен әрекеттеспейді деп қабылданады.

5. Активті орталыққа адсорбцияланған молекула десорбцияланғанда оның орнына өзге молекула адсорбцияланады, яғни жанасу бетінде тепе−теңдік орнайды.

Жоғарыда келтірілген қағидаларды негізге ала отырып Ленгмюр мономолекулалық адсорбция теңдеуін қорытып шығарды.

Кеуектілік. Томсон теңдеуі. Адсорбенттер мен көптеген катализаторлар бойында жіңішке түтікшелерден тұратын қуыстық орындар − сол денелердің кеуектілігін білдіреді. Кеуек заттардың морфологиясына қарай оларды, орыс тілінде «корпускулярные» және «губчатые» деп екіге бөледі.

Көптеген оксидті катализаторлар − Al ₂ O _3, MgO, CaO, SiO _2, Fe ₂ O ₃ -алғашқы түріне жатады, яғни жекелеген бөлшектер түйірлері бірігеді де қуыстар түзіледі. Бұларда «түйірлі немесе молекулалық құрылымдағы» кеуекті заттар деп атауымызға болады. Ал, кеуекті заттардың екіншісіне, тұтас тор құрылым түзетін және кеуек пішіндері конус, цилиндр не бос қуыс арналар түрінде ұшырасатын заттар жатады. Олардың қатарына кеуек шынылар, металл қаңқалары жатқызылады. Демек, кеуек заттардың бұл түрін «торкеуекті» днп атауға болады. Кеуекті заттардың ерекше түрі ретінде сазды−топырақты алюмосиликаттарды атауға болады.

Сазды − топырақты алюмосиликаттар минералдарының арасы кеуек, қабаттаса орналасқан қатпар құрылымдарынан тұрады. Кеуек - саңылау не сына пішіндес қуыстардан құрылады. Алюмиосиликаттардың ішінде қуыс арналары белгілі бір пішін мен размерден тұратын цеолиттерді ерекше атауға болады.

Кеуек заттарды олардың жіңішек түтікше қуысына қарай үш түрге бөледі:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.