Կատալիզ

մինի|Տարասեռ կատալիզի քայլերը
**Կատալիզ** ( - տրոհում), քիմիական ռեակցիայի արագության փոփոխություն կատալիզատորների ազդեցությամբ, որոնք ռեակցիայի ընթացքում քանակապես անփոփոխ են մնում։

Քիմիական ռեակցիայի արագության մեծացման դեպքում կատալիզ կոչվում է դրական, փոքրացման դեպքում՝ բացասական։ Կատալիզատորների մասնակցությամբ ընթացող ռեակցիաները կոչվում են կատալիտիկ։ Եթե կատալիզատորը գոյանում է ռեակցիայի ընթացքում, ապա ռեակցիան կոչվում է ինքնակատալիզված, իսկ երևույթը՝ ինքնակատալիզ։

Ռեակցիաների բացարձակ արագությունների տեսության համաձայն ցանկացած տարրական ռեակցիա ընթանում է ռեագենտների փոխազդեցության հետևանքով միջանկյալ շատ ռեակցունակ գոյացության՝ ակտիվ կոմպլեքսի առաջացման վրայով՝ 
*ելանյութեր  \rightleftarrows  ակտիվ կոմպլեքս  \rightarrow  վերջնանյութեր։

Ըստ այս մոդելի, ռեակցիայի արագությունը համեմատական է ակտիվացման պրոցեսի ստանդարտ ազատ էներգիայի ( \vartriangle G_{o}^{\neq} ) փոփոխությանը։ Եթե կատալիզատորի բացակայությամբ ստանդարտ ազատ էներգիան  \vartriangle G_{o}^{\neq}  (չկ) է և կատալիզատորի ներկայությամբ՝  \vartriangle G_{o}^{ \neq}  (կ), ապա  \vartriangle G_{o}^{ \neq}(կ)  \vartriangle G_{o}^{ \neq} (չկ)։  \vartriangle G_{o}^{ \neq} -նրի տարբերությունը հետևանք է այն բանի, որ չկատալիզված և կատալիզված ռեակցիաներն ընթանում են տարբեր մեխանիզմներով։

## Հիմնական սկզբունքներ
մինի|Ռեակցիոն համակարգի էներգիայի փոփոխությունը ռեակցիայի ընթացքում։ <br />
A-ելային վիճակ, B-միջանկյալ միացություն, C-վերջնանյութերի, X<sub>1</sub>, X<sub>2</sub>’, X<sub>2</sub>’’ - ակտիվացված կոմպլեքսների համապատասխան վիճակներ
Կատալիզատորի ներկայությամբ ռեակցիան ընթանում է նոր, ավելի հարմար ուղիով։ Ռեակցիայի նոր ճանապարհն ավելի ձեռնտու է, որովհետև նրա իրականացման համար պահանջվում է ավելի փոքր ակտիվացման էներգիա։ Ըստ գծագրի, չկատալիզված և կատալիզված ռեակցիաների ակտիվացման էներգիաների տարբերությունը հավասար է

: {(E_1 - E_2)} 
կամ 
: {(E_1 - E_3)} 

Եթե ելանյութի և կատալիզի փոխազդեցության հետևանքով չի առաջանում միջանկյալ կայուն միացություն, ապա կատալիզված ռեակցիայի ընթացքը կպատկերվի (3) կորով։

Կատալիզատորի ազդեցության վերաբերյալ բերված պատկերումից հետևում է՝ 
# կատալիզատորը փոխում է ռեակցիայի մեխանիզմը՝ մասնակցելով ռեակցիայի միջանկյալ փուլերին.
# ռեակցիայի վերջում այն քանակապես վերականգնվում է.
# կատալիզատորի ներկայությամբ փոխվում է ակտիվ կոմպլեքսի բաղադրությունը (X1-ի փոխարեն ստացվում է X2)։

Ուրեմն, կատալիզը երևույթ է, երբ ակտիվ կոմպլեքսի բաղադրության մեջ մտնում է մի նյութ, որը, ռեակցիայի ընթացքում քանակապես անփոփոխ մնալով, փոխում է ռեակցիայի մեխանիզմը։ Որոշ դեպքերում կատալիզատորների առկայությամբ ռեակցիայի ընթացքում ծնունդ են առնում էներգիայով հարուստ միջանկյալ մասնիկներ, որոնք արագացնում են ռեակցիան (ճյուղավորված շղթայական ռեակցիաներ), օրինակ,

: {CO + O_2 }  ռեակցիան կատալիզվում է ջրով, որի առկայությամբ ծնունդ են առնում H և OH- ռեակցունակ միջանկյալ մասնիկները։

## Տեսակներ
Գոյություն ունեն համասեռ (հոմոգեն) և տարասեռ (հետերոգեն) կատալիզներ։ 
### Հոմոգեն
Համասեռի դեպքում ռեագենտները և կատալիզատորը գտնվում են միևնույն ֆազում։ Ռեագենտները և կատալիզատորը, օրինակ, գազեր են 
:: \mathsf{SO_2 + O_2 + NO_2\rightleftarrows 2SO_3 + NO_2 }

հեղուկներ 
:: \mathsf{CH_3COOC_2H_5 + H_2O + H^+ \rightleftarrows CH_3COOH + C_2H_5OH + H^+ }

պինդ նյութեր
:: \mathsf{2KClO_3 + MnO_2\rightleftarrows 2KCl + 3O_2 + MnO_2 }

### Հետերոգեն
Տարասեռի դեպքում ռեագենտները և կատալիզատորը գտնվում են տարբեր ֆազերում, օրինակ,

:: \mathsf{4NH_3 + 5O_2 + Pt \rightleftarrows 4NO + 6H_2O + Pt }

Միջանկյալ միկրոտարասեռ կատալիզը, երբ կատալիզատորը գտնվում է կոլոիդային վիճակում կամ բարձրմոլեկուլային նյութ է, օրինակ, միցելները, ֆերմենտները։

## Կատալիզված ռեակցիաներ
Ըստ ռեագենտի և կատալիզատորի փոխազդեցության բնույթի, կատալիզված ռեակցիաները լինում են թթվահիմնային և օքսիդավերականգնման։ 
### Թթվահիմնային կատալիզ
Թթվայինի դեպքում H+ է անցնում կատալիզատորից (HA) ռեագենտին (C)՝ 
:: \mathsf{C + HA \rightarrow CH^+ + A^- }

:: \mathsf{CH^+ + D \rightarrow E + F+ H^+ }

հիմնայինի դեպքում՝ OH կամ H+ հակառակ ուղղությամբ։ Ապրոտոնային թթուների (Լյուիսի թթուների) առկայությամբ ռեագենտ-կատալիզատոր փոխազդեցությունը իրականանում է էլեկտրոնների զույգի մասնակցությամբ։ Թթվահիմնային կատալիզ կարող է տեղի ունենալ իոնափոխանակային խեժերի առկայությամբ։ 
### Օքսիդավերականգնման կատալիզ
Օքսիդավերականգնման կատալիզի դեպքում ռեագենտ-կատալիզաաոր փոխազդեցությունը տեղի է ունենում էլեկտրոնների անցումով։ Կիսահաղորդչային կատալիզատորը պատկանում է այդ դասին։ Օքսիդավերականգնման ռեակցիաներում կատալիզելու ակտիվություն ունեն հատկապես d-տարրերը։

## Առանձնահատկություններ
Կատալիզին հատուկ են մի շարք առանձնահատկություններ՝ ազդեցության յուրահատկություն (յուրաքանչյուր քիմիական ռեակցիակամ նմանատիպ ռեակցիաների դաս կարող է կատալիզվել միայն որոշակի նյութերով)։ Այս հատկությունը առավել ցայտուն է ֆերմենտների մոտ։ Կատալիզատորի այս հատկության չափանիշը կատալիզատորի ընտրողականությունն է։ Սա արագությունների հարաբերություն է՝ հայտարարը ելանյութի սպառման արագությունն է, համարիչը՝ հետաքրքրության առարկա հանդիսացող նյութի կուտակման արագությունը։

Կատալիտիկ ակտիվությունը որոշվում է կատալիզատորի միավոր զանգվածին, կոնցենտրացիային կամ մակերեսին ընկնող ռեակցիայի արագությամբ։ Պրոմոտորների ներկայությամբ կատալիզատորի ակտիվությունը մեծանում է, թույների (ինհիբիտորների) ներկայությամբ՝ նվազում։ Կատալիզատորի բաղադրության ընտրությունը բարդ խնդիր է, կատարվում է փորձարարական ճանապարհով։

## Տես նաև
*Կատալիզատորներ
*Ինհիբիտոր
*Ավտոկատալիզ

## Գրականություն
* *Боресков Г. К.* Катализ. Вопросы теории и практики. — Новосибирск, 1987.
* *Гейтс Б.* Химия каталитических процессов / Б. Гейтс, Дж. Кетцир, Г. Шуйт. — М.: Мир, 1981. — 551 с.
* Журнал «Кинетика и катализ ».
* *Колесников И. М.* Катализ и производство катализаторов. — М.: Техника, 2004. — 399 с.
* *Яблонский Г. С., Быков В. И., Горбань А. Н.* Кинетические модели каталитических реакций. — Новосибирск: Наука (Сиб. отделение), 1983. — 255 c.

## Արտաքին հղումներ
* Science Aid: Catalysts  Page for high school level science
* W.A. Herrmann Technische Universität presentation 
* Alumite Catalyst, Kameyama-Sakurai Laboratory, Japan
* Inorganic Chemistry and Catalysis Group, Utrecht University, The Netherlands
* Centre for Surface Chemistry and Catalysis 

Կատեգորիա:Կատալիզ
Կատեգորիա:Քիմիական կինետիկա