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1催化原理

在催化劑參與下的化學反應。在催化反應中,催化劑與反應物發生化學作用,改變了反應途徑,從而降低了反應的活化能,這是催化劑得以提高反應速率的原因。如化學反應A+B→AB,所需活化能為E,加入催化劑C后,反應分兩步進行。
A+C→AC
AC+B→AB+C
這兩步的活化能都比E值小得多。根據阿倫尼烏斯公式k=Ae-E/RT,由於催化劑參與反應使E值減小,從而使反應速率顯著提高。
也有某些反應,催化劑參與反應后,活化能E值改變不大,但指前因子A值明顯增大(或解釋為活化熵增大),也導致反應速率加快。

2催化作用類型

催化作用可分以下幾種類型:①均相催化。催化劑與反應物均處於同一相中的催化作用,如均相酸鹼催化、均相絡合催化等。均相催化大多在液相中進行。均相催化劑的活性中心比較均一,選擇性較高,副反應較少,但催化劑難以分離、回收和再生。
②多相催化。發生在兩相界面上的催化作用。通常催化劑為多孔固體,反應物為液體或氣體。在多相催化反應中,固體催化劑對反應物分子發生化學吸附作用,使反應物分子得到活化,降低了反應的活化能,而使反應速率加快。固體催化劑表面是不均勻的,只有部分點對反應物分子發生化學吸附,稱為活性中心。工業生產中的催化作用大多屬於多相催化。
③生物催化。生物體內在酶作用下進行的催化反應。酶的催化作用具有高選擇性、高催化活性、反應條件溫和等特點,但受溫度、溶液中的pH值、離子強度等因素影響較大。
④自動催化。反應產物的自我催化作用。在一些反應中,某些反應的產物或中間體具有催化功能,使反應經過一段誘導期后速率大大加快。自催化作用是發生化學振蕩的必要條件之一。
其他還有電催化、光助催化、光電催化等......

3酸鹼催化作用

類別
①均相酸鹼催化反應:主要有水解、水合、縮合、酯化、烷基化、重排等(多為液相)。例如,乙烯在硫酸催化劑的作用下水合為乙醇;環氧氯丙烷在氫氧化鈉催化劑的作用下水解為甘油;苯和鹵代烴在三氯化鋁催化劑的作用下烷基化為烷基苯。
②多相酸鹼催化反應:主要有烯烴聚合、催化裂化、烯烴和烷烴的異構化、縮合、加成、歧化等(催化劑為固相)。例如,烷烴在 REY 分子篩和(或)硅鋁膠上催化裂化為汽油和 C3 、 C4 氣體;苯和乙烯在固體磷酸上烷基化為乙苯;丙烯在硫酸鎳上低聚;烯烴在固體鹼(碳酸鈉或碳酸鉀)催化作用下二聚等等。
有些反應既可酸催化也可鹼催化,唯產物不完全相同。例如,芳烴和單烯在酸催化下反應生成的產物是烷基加到芳香環上生成的,而鹼催化作用則使芳烴的側鏈烷基化。又如,在酸或鹼催化作用下,烯烴可發生順、反異構化和雙鍵異構化反應,而僅在酸催化作用下尚可發生骨架異構化反應。
③布侖斯惕酸鹼催化反應
④路易斯酸鹼催化反應
固體酸鹼中心
固體酸鹼中心 固體有兩種酸中心:路易斯酸中心和布侖斯惕酸中心,另外還有鹼中心。路易斯酸中心正像分子路易斯酸一樣,具有未被佔據的軌道,對電子對有較高的電子親合勢。路易斯鹼中心的一個高能級上有電子對,如果它和一個被吸附的電子接受體二者只有此電子對,則能量將降低。布侖斯惕酸中心具有釋放一個質子的傾向。固體酸鹼種類繁多,如載於固體上的液體酸鹼,金屬氧化物(如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋅)、硫化物(如硫化鋅、硫化鈣)和氯化物(氯化汞、氯化銅、氯化鋁),混合氧化物(如氧化鋁-氧化硅、氧化硅-氧化鎂),沸石和金屬硫酸鹽、磷酸鹽等。現以氧化鋁、脫陽離子沸石為例,說明路易斯酸、布侖斯惕酸和鹼中心的各自成因。氧化鋁是由水合氧化物受熱脫水而產生:
催化作用
此路易斯酸中心易吸水變為布侖斯惕酸中心:
催化作用
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