Տարասեռ կատալիզի քայլերը
**Կատալիզ** (հունարեն՝ *χατάλνσιξ* - 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 {\displaystyle \rightleftarrows } ակտիվ կոմպլեքս {\displaystyle \rightarrow } վերջնանյութեր։

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

Հիմնական սկզբունքներ
--------------------

Ռեակցիոն համակարգի էներգիայի փոփոխությունը ռեակցիայի ընթացքում։   

A-ելային վիճակ, B-միջանկյալ միացություն, C-վերջնանյութերի, X1, X2’, X2’’ - 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

{\displaystyle {(E\_{1}-E\_{2})}}
կամ 

{\displaystyle {(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՝ 

1. կատալիզատորը փոխում է ռեակցիայի մեխանիզմը՝ մասնակցելով ռեակցիայի միջանկյալ փուլերին.
2. ռեակցիայի վերջում այն քանակապես վերականգնվում է.
3. 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,

{\displaystyle {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 

{\displaystyle {\mathsf {SO\_{2}+O\_{2}+NO\_{2}\rightleftarrows 2SO\_{3}+NO\_{2}}}}
հեղուկներ 

{\displaystyle {\mathsf {CH\_{3}COOC\_{2}H\_{5}+H\_{2}O+H^{+}\rightleftarrows CH\_{3}COOH+C\_{2}H\_{5}OH+H^{+}}}}
պինդ նյութեր

{\displaystyle {\mathsf {2KClO\_{3}+MnO\_{2}\rightleftarrows 2KCl+3O\_{2}+MnO\_{2}}}}
### Հետերոգեն

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

{\displaystyle {\mathsf {4NH\_{3}+5O\_{2}+Pt\rightleftarrows 4NO+6H\_{2}O+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)՝ 

{\displaystyle {\mathsf {C+HA\rightarrow CH^{+}+A^{-}}}}
{\displaystyle {\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 Archived 2004-10-13 at the Wayback Machine.».
* *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 Archived 2005-10-28 at the Wayback Machine.
* Alumite Catalyst, Kameyama-Sakurai Laboratory, Japan
* Inorganic Chemistry and Catalysis Group, Utrecht University, The Netherlands
* Centre for Surface Chemistry and Catalysis Archived 2008-10-05 at the Wayback Machine.

|  |
| --- |
| *Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 5, էջ 282)։*  |