МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ. Химиялық реакциялардың жылдамдығына ең бір маңызды факторлардың бірі катализаторларды қолдану болып табылады

Химиялық реакциялардың жылдамдығына ең бір маңызды факторлардың бірі катализаторларды қолдану болып табылады. Катализатор – ол химиялық реакция жылдамдығын өзгертеді, бірақ реакцияға қатыспайды. Катализатордың химиялық реакция жылдамдығына әсер етуін катализ деп атайды. Катализаторлар реакцияларды анықтағанда арнайы әсері бар, ал кейбіреулеріне әсер етпейді.

Фазалық күйге байланысты заттарға әсер ететін катализаторлар – гомогенді және гетерогенді катализ деп екіге бөлінеді. Егер реагенттер және катализаторлар бір күйде болса және бөліп тұратын беттік қабат болмаса онда ол – гомогенді катализ дейді. Ал гетерогенді катализде реакция екі беттік қабатта жүреді, соның бірі катализатор болып табылады. 2.2 кестеде кейбір каталитикалық реакциялар мысалға берілген.

Катализаторладың нақты механизмі өте күрделі. Бірақ гомогенді катализде катализатор реагентпен әрекеттесіп, аралық байланыс (интермедиат) түзеді деп айтуға болады. Соңында катализатор қатысында жүреген реакцияның активтендіру энергиясы, катализаторсыз жүрген реакцияның активтендіру энергиясы төмен. Іс-жүзінде реакция басқалай жүреді. (сурет 2.7). Мысалы күкірт оксидінің тотығуы катализатормен және катализаторсыз екі түрлі механизмде жүреді. Катализаторсыз:

SO₂ + 0.5O₂ = SO₃

Бұл реакцияның энергия активациясы бар Е_а1, катализатордың катысуымен жүріп жатқан реакция өзінің белгісімен сипатталады Е_а. Бірінші катализатормен оттегі әрекет етеді: реакция015324 , одан кейін аралық өнім күкірт (IV)оксидімен әркеттеседі. Реакция 54,5324. Бұл жағдайда катализатордың ролі тотығуда алмастырғыш болады.

Каталитикалық процесте Еа2, және Еа3меньше Еа1. Еа ның төмендеуінен кейбір бөліктері жоғарылайды, энергиямен жоғарылауымен активтену энергиясы реакция жылдамдығын жоғарылатуға әкеледі.

Гетерогенді катализде Еа төмендеуі аралық катализатордың реагентпен адсорбциялану нәтижесіне жетеді, бұл деген химиялық байланыстардың әлсіреуіне әкеледі. Мысалы көмірқышқыл оксидін жандырғанда бөлінетін оттегі газдарында платиналық катализатордың беттік бөлігінде адсорбция жүреді. Молекула адсорбциялық газдардың реакциясы әлсіз молекулаішілік байланыстардың бөлінуі активтендіру энергиясы аз болады, аналогиялық реакциялардың газды ортада жүргеніне қарағанда. Одан кейін түзілген молекулалардың десорбциясы катализатор бетінде орындалады.

Катализ биохимиялық процестерде маңызды роль атқарады. Катализатордың ролінде ферменттер – ауыр белоктар.

Реакция жылдамдығын төмендететін заттарды ингибиторлар деп атайды. Олар реакция жолын өзгертеді бастапқы заттар интермедиат. Жүйенің активтендіру энергиясы аралық байланыстан соңғы өнім нәтижесі аса үлкен және мұндай процесс болуы мүмкін емес. Нәтижесінде интермедиат бастапқы заттардың түзілуімен айырылады.

Ингибиторға мысал ретінде сутегі пероксидінің айырылуына фосфор қышқылы қызмет атқаруы мүмкін.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ