Явление катализа. Катализаторы и ингибиторы. Механизм гомогенного и гетерогенного катализа
Изменение скорости реакции под действием катализаторов - катализ. Положительный (просто катализ) и антикатализ. При катализе скорость реакции увеличивается, при антикатализе - уменьшается. В-ва., увеличивающие скорость реакции - катализаторы, уменьшающие - ингибиторы. Как правило катализатор при реакции не расходуется, ингибитор расходуется. Автокатализ - в роли катализатора - продукты реакции. Прим. FeO+H2=Fe+H2O
Использование катализатора не отражается на величине изменения свободной энергии системы. Нельзя увеичить выход продуктов реакции. К сожалению катализаторам присуща определенная избирательность. Катализатор ищут методом подбора. Реакция разложения: 1) 2) 3) 4) 5) примеров.
Различают гомогенный и гетерогенный катализ. А(г)+В(г)+Кат(г) - гомогенный - 1 фаза.
Ускорительное действие катализатора пропорционально его общему количеству.
Гетерогенный катализ. А(г)+В(г)+Кат(т) в различных фазах (часто газ и тв. в-во)
Ускорение катализа определяется состоянием поверхности катализатора.
Гомогенный катализ. Действие катализатора пропорционально его общему количеству. А+В=АВ (в газовой фазе), Е, не большая скорость. 1) А+Кат=АКат, Е1 ; 2) АКат+В=АВ+Кат, Е2; Е1<<Е, Е2<<Е Уменьшение энергии активации. Снижение потенциального барьера. ; NH3=1/2*N2+3/2*H2 E~=300кДж/моль
W E'~=160 кДж/моль 2so2+o2=2so3, NO (Суммарная реакция + еще две)
Катализатор не расходуется, происходит только чисто механический унос.
Гетерогенный катализ. При Г. катализе реагирующие в-ва и катализатор находятся в разных фазах. А(г)+В(г)+Кат(т) При Г. кат. нужно учитывать адсорбционную способность катализатора, поверхность, наличие активных центров, их геометрический рисунок, расстояние между активными центрами, соотношение между активными молекулами и многое другое. Иногда порошкообразный гетерогенный кат. вызывает мгновенное ускорение реакции. (пример: реакция разложения h2o2 на воду и кислород с катализатором MnO2) .Электронно-химическая теория Рогинского. АВ+CD=AC+BD
Молекулы адсорбируются на поверхности кат. Ослабевают внутримолекулярные связи, т.е. молекула перешла в возбужденное состояние. Теория мультиплетов (Баландин) Доказано, что работает не вся поверхность кат., а только ее активные центры. Каталитические яды - As,P, C2H2, O2, цианиды... Небольшое количество кат. ядов отравляет огромные поверхности катализатора. Согласно теории мультиплетов, катализируемая молекула должна расположиться определенным образом на поверхности кат. вблизи активных центров. (см. рисунки+ формулы) В некоторых случаях требуется определенное расположение молекул(ы) между 4-6 центрами. СУТЬ КАТАЛИЗА - снижение энергии активации.
Антикатализ (торможение коррозии) (вып. ингибиторами) Механизм действия: ингибитор нейтрализует действие (+)кат., если реакция протекает по цепной реакции, то разрывает цепи. Ингибитор может адсобрироваться на поверхности, препятствуя взаимодействию веществ.
56) Понятие "р-р." Разбавленные, концентрированные, насыщенные, пересыщенные растворы. Способы выражения концентрации растворов.
Р-р: гомогенная система, в которой 1 в-во равномерно распределяется в среде другого или других веществ. Понятие р-р может относиться к любому агрегатному состоянию. Р-р: гомогенная система, состоящая из 2 или более самостоятельных веществ/компонетнов. Различают истинные и каллоидные растворы. В истинных растворенное в-во раздроблено до молекулярного состояния. В каллоидных р-рах раситворенное в-во представляет собой агрегаты, состоящие из десятков и тысяч молекул. В растворе различают растворитель и растворяемое в-во. Если 1 компонент - жидкость, а второй - твердой в-во или газ, то жидкость является растворителем, а тв. в-во или газ считается растворенным в-вом. Растворы газа в газе или жидкости в жидкости называются не раствором, а смесью. Разбавленный(разведенный) р-р. Р-р в котором содержание 1 из компонентов намного меньше содержания другого компонента. Концентрированный р-р. Такой р-р в котором содержатся компоненты ~1 порядка. Насыщенный р-р. В котором растворенное в-во при данных условиях более не растворяется, даже при продолжительном перемешивании. Концентрация насыщенного р-ра - мера растворимости в-ва при данных условиях.
Пересыщенный р-р. В котором содержание растворенного в-ва значительно превышает предел насыщения данного раствора. 2 примера: 1) t=20 0C 20% р-р KNO3 (конц)- насыщ 31.5% 2) t=20 0C 0.21% р-р CaSO4 (разбавл) - насыщ 0.21% Способы выражения концентрации растворов.
Основная количественная характеристика р-ра:
1) малые дроби/доли - показывают какую долю состовляет число молей данного компонента от общего числа молей всех компонентов р-ра.(Ряд формул)
2) процентная концентрация С(%)=м1/м2*100% Пример: в 100 гр. р-ра, состоящего из 95 гр воды и 5 гр сахара содержится 5% раствор сахара.
3) Через плотность р-ра. (для 2 компонентов - бинарные системы). Исп: ареометр, пикометр, лактометр, спиртометр. по таблицам находят концентрацию р-ра. (рисунок, объясняющий использование приборов)
4) Молярная концентрация - Число молей растворенного вещества в литре раствора (Формула)
5) Молярная концентрация. Сколько молей растворенного вещества приходится на 1 кг растворителя.
6) Нормальная концентрация. Ск грамм эквивалентов растворенного в-ва в литре раствора. Хим эквивалент
7) Титр. Ск граммов р-ренного в-ва содержится в 1 миллилитре р-ра..