479 [1024x768]

REAKCJE KATALITYCZNE I ZJAWISKA ADSORPCJI 439

Kataliza na kontaktach

Kataliza

KONTAKTOWA

Działanie katalityczne kontaktu jest podobne jak katalizatora w układzie jednorodnym. Cząsteczki reagujące tworzą z atomami powierzchniowymi kontaktu związki pośrednie, co obniża barierę energetyczną przemiany chemicznej.

Centra

AKTYWNE

Nie ulega dziś wątpliwości, że katalityczne działanie kontaktu nie polega na zwykłej adsorpcji fizycznej. Tylko pewne miejsca na powierzchni, tzw. centra aktywne, przyczyniają się do aktywności katalitycznej. Dowodem świadczącym o tym jest zjawisko zatruwania katalizatorów. Pewne związki, jak CO, H₂S, przepuszczone nad katalizatorem powodują kompletną ich dezaktywi-zację. Istotne jest przy tym to, że zatrucie powoduje bardzo mała ilość trucizny, która wystarcza do pokrycia tylko znikomej części powierzchni. Warto podkreślić że związki trujące katalizatory stosowane w technologii są zazwyczaj również truciznami w sensie fizjologicznym. Nic dziwnego, bo działanie trujące związków polega na hamowaniu reakcji enzymatycznych przez zatrucie enzymów będących biokatalizatorami.

Kinetyka

kkakcji

KONTAKTOWYCH

Natura wiązania w kompleksach przejściowych tworzonych z centrami aktywnymi katalizatora nie jest jeszcze dokładnie poznana. Wydaje się, że istotną rolę spełnia oddziaływanie donorowo-akceptorowe. Reagujące cząsteczki dla zaktywowania swej „podatności” chemicznej powinny stać się bądź donorami, bądź akceptorami elektronów. Dlatego centra aktywne powinny wykazywać odpowiednio dopasowane właściwości akceptorowe bądź donorowe. Prócz tego, jak się wydaje, centra aktywne powinny spełniać warunki geometryczne, tzn. rozkład atomów w danym centrum powinien w pewnym sensie pasować przestrzennie do aktywowanej cząsteczki.

Kinetyka reakcji kontaktowych wykazuje pewne cechy odróżniające ją od zwykłych reakcji homogenicznych. Sumaryczny proces złożony jest z kilku etapów:

1)    doprowadzenie substratów do powierzchni drogą dyfuzji;

2)    adsorpcja substratów na aktywnych centrach;

3)    właściwa reakcja chemiczna na powierzchni;

4)    desorpcja produktów z powierzchni;

5)    odprowadzenie produktów z powierzchni drogą dyfuzji.

O szybkości etapów (1) i (5) decyduje dyfuzja, która jest procesem dość szybkim i zwykle nie ma decydującego wpływu na sumaryczną szybkość procesu. Jeżeli jednak i główne stadium procesu, a więc przemiana chemiczna (3) jest szybka, wówczas otrzymujemy złożony obraz kinetyczny. Jeżeli o szybkości decyduje etap (3), a reakcja jest jednocząsteczkowa lub aktywacji ulega tylko jeden rodzaj cząsteczek, co jest najczęstszym przypadkiem, wtedy rozważania ilościowe można oprzeć na równaniu izotermy Langmuira. Wydaje się oczywiste, że szybkość reakcji będzie proporcjonalna do liczby obsadzonych