Селективность

Второй важнейшей чертой катализаторов, помимо способности ускорять реакции, является влияние на селективность процессов (то есть на состав образующихся продуктов). Для многих промышленных процессов это свойство катализатора является наиважнейшим.

Например, для некоторой сложной реакции:

подбирая катализаторы, избирательно ускоряющие реакции 1, 2, 3, -3, 4 можно добиться значительного повышения содержания в продуктах желаемого вещества B, C, D или Z, соответственно.

Для любой сложной реакции, состоящей из параллельных или последовательных простых реакций:

n_АA à n_РP à n_SS или n_РP ß n_АA à n_SS + n_ВB

селективностью образования i-го продукта называют долю исходного реагента, пошедшую на образование данного продукта от количества прореагировавшего исходного реагента и определяют по уравнению:

(1.15)

где:n_i - стехиометрические коэффициенты.

В ряде случаев выбор того или иного катализатора обеспечивает совершенно различное направление химических превращений одних и тех же реагентов (рис. 1.6, 1.7).

Когда в результате реакции могут образовываться пространственные изомеры, то способность катализатора ускорять образование того или иного из изомеров характеризует пространственная селективность. Примеры трех частных вариантов пространственной селективности приведены на рисунке 1.8. Различают следующие частные варианты селективности: стереоселективность, энантиоселективность, региоселективность.

Рис. 1.6. Каталитические превращения синтез-газа.

Рис. 1.7. Каталитические превращения этанола.

а) Полимеризация пропилена на катализаторах Циглера-Натта.

(L-изомер)

б) Энантиоселективное гидрирование

в) алкилирование фенола (региоселективность)

Рис. 1.8.Виды пространственной селективности: а) Стереоселективность; б) Энантиоселективность. в) Региоселективность.