ჰომოგენური კატალიზი. ჰომოგენური კატალიზის მექანიზმი

ტექსტში "როგორ მუშაობს კატალიზატორი ნივთიერებები?”, ნაჩვენებია, რომ კატალიზატორებს შეუძლიათ გაზარდონ რეაქციების სიჩქარე, რადგან ამცირებენ აქტივაციის ენერგიას, რომელიც საჭიროა რეაქციის წარმოსაქმნელად. ისინი ამას აკეთებენ რეაქციის მექანიზმის შეცვლით, რეაქტორებთან კომბინაციით და შუალედური ნაერთის შექმნით, რაც, თავის მხრივ, ხდება პროდუქტები და კატალიზატორი.

ამის ერთ – ერთი გზა ეწოდება ჰომოგენური კატალიზი, როდესაც კატალიზატორი ქმნის რეაქტიულ ნივთიერებებთან ერთფაზიან სისტემას.

ეს ნიშნავს, რომ რეაქტივები, პროდუქტები და კატალიზატორი უნდა იყვნენ იმავე ფაზაში, ანუ იმავე ფიზიკურ მდგომარეობაში.

ამ ტიპის კატალიზის შესწავლა მნიშვნელოვანია მეცნიერებისა და მრეწველობისთვის, რადგან წარმოების რამდენიმე მნიშვნელოვანი რეაქცია შეიძლება დააჩქაროს მცირე რაოდენობით კატალიზატორებით.

ინდუსტრიაში გამოყენებული ერთგვაროვანი კატალიზის მაგალითია გოგირდმჟავას წარმოების შუალედური ეტაპი (H₂მხოლოდ_{4 (aq)}), რომელშიც წარმოიქმნება გოგირდის ტრიოქსიდი (SO_{3 (გ)}) გოგირდის დიოქსიდის წვის რეაქციით (SO_{2 (გ)}), ნაჩვენებია ქვემოთ:

2 ასე რომ_{2 (გ)} + ო_{2 (გ)} → 2 ოპერაციული სისტემა_{3 (გ)}

ეს რეაქცია მიმდინარეობს ძალიან ნელა, ამიტომ ემატება კატალიზატორი, აზოტის დიოქსიდი (NO)._{2 (გ)}). ეს კატალიზატორი აერთიანებს გოგირდის დიოქსიდს და ქმნის შუალედურ ნაერთს (გააქტიურებული კომპლექსი), რომელიც არის აზოტის მონოქსიდი (NO_(ზ)).

ეს შუალედური ნაერთი შემდეგ რეაგირებს ჟანგბადის გაზთან (O_{2 (გ)}) კატალიზატორის რეგენერაციისთვის. იხილეთ ქვემოთ როგორ ხდება ეს და დააკვირდით როგორ არიან ისინი გაზის ფაზაში და ქმნიან ერთგვაროვან გარემოს:

_{კატალიზატორიგააქტიურებული კომპლექსი}
ნაბიჯი 1: 2 ოპერაციული სისტემა_{2 (გ)} + 2 არა_{2 (გ)}→ 2 ოპერაციული სისტემა_{3 (გ)} + 2 არა_(ზ)
ნაბიჯი 2:  2 არა_(ზ)+ 1 ო_{2 (გ)} → 2 არა_{2 (გ)}
გლობალური რეაქცია: 2 ასე რომ_{2 (გ)} + ო_{2 (გ)} → 2 ოპერაციული სისტემა_{3 (გ)}

გაითვალისწინეთ, რომ კატალიზატორი მონაწილეობს მხოლოდ შუალედურ ნაბიჯებში, მაგრამ არ არის მოხმარებული. რეაქციის დასასრულს, იგი სრულად გამოჯანმრთელდა. ამ მექანიზმის რეაქცია, რომელიც ორ ეტაპად გაკეთდა, მოითხოვს ნაკლები აქტივაციის ენერგიას და, შესაბამისად, ის უფრო სწრაფად მიმდინარეობს.

გრაფიკული გამოსახულება:

ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/catalise-homogenea.htm