Каталіз

**Каталіз** — працэс зьмены хуткасьці хімічнай рэакцыі шляхам дадаваньня адмысловых рэчываў — каталізатараў. Звычайна хуткасьць рэакцыі ў выніку каталізу павялічваецца.

**Каталізатары** — рэчывы, якія не расходуюцца падчас хімічнай рэакцыі, але значна паскараюць яе. Падобныя рэакцыі называюцца каталітычнымі.

Каталізатары шырока распаўсюджаныя ў прыродзе, а таксама часта выкарыстоўваюцца ў лябараторных і прамысловых сынтэзах. Разнастайныя каталізатары выкарыстоўваюць і для сынтэзу арганічных рэагентаў і нафтапрадуктаў.

Каталізатарам можа быць рэчыва з прадуктаў рэакцыі, у такім выпадку працэс называюць аўтакаталізам.

Канцэпцыя каталізу была вынайдзена брытанскай дасьледніцай Элізабэт Фулгэйм у 1794 годзе.

## Агульныя прынцыпы
Простым прыкладам каталітычнай рэакцыі зьяўляецца дадаваньне невялікай колькасьці дыяксыду маргану ў пэраксыд вадароду. Такая рэакцыя суправаджаецца бурным раскладаньнем зыходнага рэчыва.

2H2O2 ->[{кат.}] 2H2O + O2

Існуе два тыпы каталізу: гамагенны й гетэрагенны. Гамагенным каталіз называюць у тым выпадку, калі ўсе рэагенты ўтвараюць адну фазу (газ ці рашчыну). Калі каталізатар у сыстэме знаходзіцца ў іншай фазе — каталіз будзе гетэрагенным.

Самі ж каталізатары, у залежнасьці ад характару ўплыву на рэакцыю, падзяляюцца на пазытыўныя й адмоўныя альбо інгібітары. У першым выпадку рэчыва будзе паскараць рэакцыю, а ў другім — запавольваць.

Для апісаньня ўплыву каталізатараў на хімічныя рэакцыі карыстаюцца наступнымі тэрмінамі:

**Эфэктыўнасьць каталізатара**

Для характарыстыкі эфэктыўнасьці часта карыстаюцца частатой зваротаў *N*. То бок, для наступнай рэакцыі, дзе *Q* — каталізатар, а *υ* — вельмі нізкая хуткасьць рэакцыі,

A ->[Q] B ; v=\frac{d[B]}{dt}

частата зваротаў будзе адпавядаць формуле:

N=\frac{v}

Высокаактыўны каталізатар, у прысутнасьці малой колькасьці якога рэакцыя ідзе з высокай хуткасьцю, мае й высокую частату абаротаў.

У гетэрагэнным каталізе хуткасьць рэакцыі вызначаецца як хуткасьць зьмены колькасьці прадуктаў, а канцэнтрацыю каталізатара — ягонай колькасьцю ў рэакцыйнай сумесі.

**Каталітычныя цыклы**

Сутнасьцю каталізу зьяўляецца замкнёная пасьлядоўнасьць рэакцый, дзе расходуюцца рэагенты, атрымліваюцца прадукты й рэгенэруецца зыходная форма каталізатару.

**Энэргія рэакцыі**

Часта дзеяньне каталізатару тлумачыцца тым, што ён паніжае энэргію актывацыі рэакцыі. Графік у такім выпадку ня будзе мець вялікіх пікаў і спадаў.

## Гамагенны каталіз
Гамагенныя каталізатары функцыянуюць у той жа фазе, што й рэактывы. Звычайна гамагенныя каталізатары распушчаюцца разам з рэагентамі ў распушчальніку. Адным з прыкладаў гамагеннага каталізу зьяўляецца ўплыў іёнаў вадароду H+ на этэрыфікацыю карбонавых кісьляў, напрыклад, утварэньне мэтылацэтату з воцатнай кісьлі й мэтанолю.

Іншыя прыклады гамагэнных працэсаў:

* затляненьне этылену

* карбаніляваньне мэтанолю ў воцатную кісьлю

* гідрацыянаваньне бутадыену ў аніпадынітрыл

* цыклятрымэрызацыя ацэтылену

Праз тое, што інтэрпрэтаваць кінэтычныя дадзеныя гамагенных каталізаў прасьцей, чым гетэрагенных, іхнія мэханізмы ў большай ступені даступныя для вывучэньня.

Больш прывабным гамагенны каталіз аказаўся й з практычнага пункту гледжаньня, бо лёгка можа накіроўваць рэакцыю ў бок утварэньня пэўнага прадукту.

## Гетэрагенны каталіз

Гетэрагенныя каталізатары дзейнічаюць у іншай фазе, чымся рэактывы. Большасьць такіх каталізатараў уяўляюць сабою цьвёрдыя рэчывы, якія дзейнічаюць у вадкай альбо газападобнай рэакцыйнай сумесі. Важнымі гетэрагеннымі каталізатарамі зьяўляюцца цэаліты, гліназём аксыды пераходных мэталаў і інш.

Гетэрагенныя каталізатары атрымалі шырокі распаўсюд у прамысловасьці праз сваю ўстойлівасьць пры высокіх тэпэратурах. Дзякуючы гэтай уласьцівасьці, рэакцыі з удзелам гетэрагенных каталізатараў можна ладзіць у вельмі розных умовах.

Другая прычына папулярнасьці гетэрагенных каталізатараў — адсутнасьць дадатковых стадый для адзьдзяленьня каталізатару ад прадуктаў рэакцыі.

## Крыніцы

Катэгорыя:Агульная хімія
Катэгорыя:Хімічная кінэтыка