Выделяют следующие стадии гетерогенного катализа:

1. диффузия (или конвекция) участников реакции к поверхности катализатора;

2. адсорбция (хемосорбция) участников реакции на поверхности;

3. химические реакции между адсорбированными веществами;

4. десорбция продуктов реакции;

5. обратная диффузия (или конвекция) продуктов реакции из зоны реакции.

Подчеркнутые стадии трудно разделить, они являются самыми медленными и определяют скорость процесса.

Рис. 3.6. Основные стадии реакции X  Y на поверхности катализатора (К):

_{хемосорбция реакция десорбция}

К + X  КX  КY  К + Y.

Скорость собственно химической реакции пропорциональна адсорбированному количеству вещества X: . Размерность . xmax – максимальная поверхностная концентрация; k', b – постоянные, зависящие от температуры.
При малых концентрациях (низкие давления) b » cX получается уравнение скорости реакции 1-го порядка:	При высоких концентрациях (высокие давления) b « cX получается уравнение скорости нулевого порядка:

В области давлений между обоими граничными случаями получают дробный порядок реакции между 0 и 1.

Многие поверхностно катализируемые реакции при повышенных температурах могут также параллельно протекать в виде соответствующих гомогенных газовых реакций.

На практике катализаторы внедряют в структуру определенных веществ ("носителей"). Благодаря этому достигается увеличение поверхности, и затрудняются нежелательные эффекты рекристаллизации или спекания катализатора. Малые добавки некоторых веществ (часто – веществ-носителей) могут повысить каталитическую активность катализатора.

Биологически действующими катализаторами являются энзимы, или ферменты (в большинстве случаев – в коллоидной форме). Они состоят из вещества-носителя (чаще всего – белковоподобного тела) и собственно активной группы. Носители, как правило, повышают активность катализатора.

Каталитическое действие энзимов характеризуется резко повышенной селективностью.

30