43.Катализ, основные свойства катализатора

Ката́лиз - избирательное ускорение одного из возможных термодинамически разрешенных направлений химической реакции под действием катализаторов, которые многократно вступают в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливают свой химический состав после каждого цикла промежуточных химических взаимодействий. Термин «катализ» был введён в 1835 году шведским учёным Йёнсом Якобом Берцелиусом. Катализатор изменяет механизм реакции на энергетически более выгодный, то есть снижает энергию активации. Катализатор образует с молекулой одного из реагентов промежуточное соединение, в котором ослаблены химические связи. Это облегчает его реакцию со вторым реагентом. Важно отметить, что катализаторы ускоряют обратимые реакции, как в прямом, так и в обратном направлениях. Вещества , которые замедляют реакцию называются ингибиторами. Если при добавлении катализатора к реагирующей системе происходит ускорение химического процесса , то такое явление называют положительным катализом, а при замедлении реакции отрицательным катализом. Реакции в которых катализатором является исходные или конечные продукты называются автокаталитическими.

Каталитические процессы имеют ряд общих характерных особенностей:

1. Отсутствие стехиометричесих соотношении между катализатором и реагирующими веществами. Катализатор во время процесса не расходуется и остается химически неизменным.

2. Катализатор не влияет на константу равновесия при обратимых реакциях. Он не может вызывать те реакции, которые в его отсутствии не идут, а только увеличивает скорость ТД возможных реакции.

3. Не существует универсальных катализаторов, для каждой конкретной реакции требуется свой особый катализатор.

4. В присутствии катализатора константа скорости реакции увеличивается, а константа равновесия не изменяется, т.е. катализатор не смещает химического равновесия, он способствует лишь более быстрому его достижению.

Каталитические реакции по фазовому составу участников и катализатора , а не по существу механизма процесса удобно разделить на гомогенный и гетерогенный.

При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе- газовой или в растворе.

Плюсы:

• Высокая активность

• Однородные активные частицы

Минусы:

• Сложность отделения от реакционной смеси

Часто неустойчивы и не подлежат регенерации.

При гетерогенном катализе реагент и катализатор находятся в разных фазах.

Плюсы:

• Стабильность

• Легко отделяемые от реакционной смеси

• Возможность использования в проточных установках

• Регенерация

Минусы:

• Меньшая активность по сравнению с гомогенными катализаторами

• Требуют жестких условий процесса

• Неоднородность активных центров

По признакам относящимся к катализатору, гомогенный катализ подразделяется на кислотно-основной и окислительно-восстановительный.

Ферменты-«Природные катализаторы»

белковые молекулы, регулирующие биохимические реакции.

Плюсы:

• обладают очень высокой активностью и селективностью

Минусы:

работают только при определенных условиях, таких, в которых протекают реакции в живых организмах.