- •Н.К. Скворцов Катализаторы в производстве синтетических каучуков Учебное пособие
- •1 Общие представления о катализе. История открытия катализа
- •2 Примеры применения катализа в химической технологии
- •4 Кислотный катализ и его применение в производстве ск
- •Каталитические процессы гидрирования и дегидрирования.
- •Механизм реакций гидрирования и дегидрирования
- •Катализаторы дегидрирования олефиновых и алкилароматических углеводородов.
- •Ca8Ni(po4)6 Cr2o3
- •7 Основы химии элементоорганических соединений переходных металлов
- •7.2 Элементарные процессы в химии переходных металлов
- •7.3 Олефиновые комплексы переходных металлов
- •Основная
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)»
_____________________________________________________
Кафедра химии и технологии каучука и резины
Н.К. Скворцов Катализаторы в производстве синтетических каучуков Учебное пособие
(Тексты лекций)
Санкт-Петербург
2012
УДК 541.128
С к в о р ц о в Н. К. Катализаторы в производстве синтетических каучуков. Учебное пособие / Н.К.Скворцов - С-Пб.: СПбГТИ(ТУ), 2012. – с.
рис., табл., библиогр. назв.
В учебном пособии представлены тексты лекций по дисциплине
«Катализаторы в производстве синтетических каучуков» для студентов
Изложены основные принципы и типы катализа, основные теории катализа. Рассмотрены вопросы применения катализа в синтезе мономеров для синтетических каучуков и каталитические реакции полимеризационных процессов их получения. Составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО); позволяют приобрести необходимые учащимся профессиональные компетенции (ПК-1,2,4,5,19-21).
Предназначено для студентов 5 курса, специальности 204.501 «Химическая технология высокомолекулярных соединений» факультета химической и биотехнологии и соответствует рабочей программе дисциплины «Катализаторы в производстве синтетических каучуков».
Рецензенты:
1. Санкт-Петербургский Государственный технический университет растительных полимеров, зав.кафедрой органической химии, д-р хим. наук. проф. Ю.Г. Тришин
2. В.М. Потехин, д-р хим. наук, проф. СПбГТИ( ТУ)
Утверждены на заседании учебно-методической комиссии факультета химической и биотехнологии . 10 . 2012 г.
Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)
Введение
1 Общие представления о катализе. История открытия катализа
Скорость процесса - чрезвычайно важный фактор, определяющий производительность оборудования химических производств. Поэтому одна из основных задач, поставленных перед химией, это поиск путей увеличения скоростей реакций. Другая не менее важная задача современной химии, обусловленная возрастающими масштабами производства - повышение избирательности (селективности) химических превращений в полезные продукты, уменьшение количества выбросов и отходов. С этим связана, кроме того, охрана окружающей среды и более рациональное использование истощающихся, природных ресурсов.
Для достижения всех этих целей нужны верные средства, и такими средствами служат, прежде всего, катализаторы.
Сердце любой каталитической установки - реактор, и главное, что определяет ее производительность - это сам катализатор. Каждый катализатор обеспечивает определенный выход продукта, обладает строго определенной активностью, селективностью, стабильностью и другими характеристиками.
Открытие замечательного явления, которое относится к одному из фундаментальных в природе, восходит к началу 19-го века (1806г.) когда Н. Клеман и Ш. Дезорм опубликовали данные об ускорении процесса окисления сернистого газа в присутствии окислов азота при камерном производстве серной кислоты. Шесть лет спустя К.С.Кирхгоф изложил результаты наблюдений об ускорении гидролиза крахмала до глюкозы в присутствии разбавленных минеральных кислот. Этими наблюдениями открыта эпоха экспериментального изучения необычных для того времени химических явлений, которым шведский ученый И.Я. Берцелиус дал в 1835 году общее название катализ, от греческого слова "каталоо" - разрушать.
Когда-то катализ рассматривался как особое, немного таинственное явление, со специфическими законами, раскрытие которых должно было сразу в общей форме решить задачу подбора. Сейчас мы знаем, что это не так. Катализ по своей сущности химическое явление.
Определение катализа
" Катализ можно определить как возбуждение химических реакций или изменение их скорости под действием веществ - катализаторов, многократно вступающих в промежуточные химические взаимодействия с участниками реакции и восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой состав".
Академик Г.К.Боресков.
Два положения в науке о катализе следует сразу выделить и подчеркнуть. Первое положение включает в себя определение понятия катализатор. Катализатор - вещество, которое ускоряет определенную реакцию, непос-редственно участвуя в ней, но после окончания реакции выделяется вновь в химически неизменном виде.
Второе положение заключается в том, что катализатор лишь ускоряет реакцию, а не смещает равновесие реакции в сторону образования целевого продукта.
В настоящее время принято различать три области (типа) катализа:
1. Гомогенный, когда реакционная смесь и катализатор находятся или в жидком или газообразном состоянии.
2. Гетерогенный - катализатор в виде твердого вещества, а реагирующее соединение в виде раствора или газообразной смеси.
3. Ферментативный - катализатором служат сложные белковые образования, ускоряющие течение биологически важных реакций в организмах.
Подтипы катализа
Грани между этими областями катализа все больше и больше стираются. "География" катализа чрезвычайно широка и многообразна - от многото-нажного производства органических и неорганических веществ до управления жизненно важными биохимическими процесами в живой клетке. Катализом занимаются исследователи различных профилей и направлений. Даже простой перечень основных направлений по катализу занял бы довольно много времени.
Примечательным оказалось то, что чем шире и глубже мы исследуем механизм химических реакций, тем больше находим среди них каталитических процессов. В связи с этим возникла шутка: все процессы в химии делятся на каталитические и на те, где факт катализа еще не обнаружен.
Крупный вклад в развитие теории и практики катализа внесли классические работы таких выдающихся отечественных ученых, как:
Н.Д.Зелинский, А.А.Баландин, Б.А.Казанский, Г.К.Боресков,
Ф.Ф. Волькенштейн, Н.М.Эмануель, М.Е.Вольпин, А.Е.Шилов, И.И.Моисеев,
Д.В.Сокольский, И.В.Березин, В.А.Кабанов, В.А.Долгоплоск и др.