Каталіз гамагенны і гетэрагенных каталіз: вытлумачальны на прыкладах

Некаторыя хімічныя ўзаемадзеяння самі па сабе адбываюцца вельмі цяжкасці ці наогул не адбываюцца. І тады «на дапамогу» прыходзяць адмысловыя рэчывы - каталізатары. Яны дазваляюць «абыйсці бар'ер» - і рэакцыя пачынаецца, хоць без іх яна б альбо ніколі не пачалася небудзь адбывалася б вельмі павольна. Сустракаецца каталіз гамагенны і гетэрагенных каталіз. Што азначаюць гэтыя словы?

Назва можа быць розным у залежнасці ад таго, у адной Ці фазе знаходзяцца каталізатар і рэагенты. Сам каталізатар ў рэакцыі не выдаткоўваецца. Калі вы бачыце дзве фазы з мяжой паміж рэчывам і каталізатарам, то каталіз будзе гетэрагенным. Тое ж самае можна сказаць пра выпадак, калі агрэгатны стан рэчыва і каталізатара адрозніваюцца. Гамагенны ж адбываецца ў аднародным асяроддзі, у адной фазе.

Пры гетэрагенных каталіз каталізатар нярэдка - цвёрдае рэчыва, а рэагенты альбо з'яўляюцца вадкасцямі, альбо ў вадкасці раствораныя, альбо з'яўляюцца газамі. Пры гэтым рэагенты адсарбуюцца на актыўных цэнтрах каталізатара (не блытайце адсобрцию і абсорбцыі. Першая азначае своеасаблівае «прыклейванне» да паверхні, другая -калі адно рэчыва пранікае ў структуру іншага).

Пры гэтым паміж малекуламі рэагента і каталізатара адбываецца хімічнае ўзаемадзеянне. Яно можа ўключаць як хімічную рэакцыю на паверхні, так і паслабленне сувязяў ўнутры малекул рэагента. Затым адбываецца рэакцыя, пры якой нярэдка малекулы таго, хто застаўся рэчывы ўдараюць малекулы першага рэагента. Вынік рэакцыі десорбируется, «адклейваецца» ад актыўных цэнтраў. Як ужо было сказана раней, каталізатар ў рэакцыі не выдаткоўваецца. Змяняецца толькі колькасць рэагентаў і прадуктаў.

Каталіз гамагенны і гетэрагенных каталіз шырока выкарыстоўваюцца ў прамысловасці. Прывядзём прыклад другога, так як тэарэтычна мы яго ўжо разгледзелі.

Як вядома, маргарын - насычаны тлушч. Ён па кансістэнцыі цвёрды. А раслінныя тлушчы, з якога яго вырабляюць, у асноўным, вадкія. Як дамагаюцца цвёрдасці? З дапамогай гидрогенизации, то ёсць двайныя сувязі атамаў вугляроду становяцца адзінарнымі за кошт далучэння атамаў вадароду. А ў якасці каталізатара выступае метал нікель ў цвёрдым стане. Тлушчы, якія атрымліваюцца пры гэтай рэакцыі, называюцца гидрогенизированными. Вядома, як і ўсе насычаныя тлушчы, яны не вельмі карысныя, але дэманізаваць іх таксама не варта.

Каталіз гамагенны і гетэрагенных каталіз трэба разумець, паколькі яны дапамагаюць растлумачыць не толькі прамысловыя, але і натуральныя працэсы. Напрыклад, разбурэнне азонавага пласта - прыклад гамагеннага каталізу.

Азон руйнуецца і ствараецца зноў з дапамогай ўздзеяння на малекулы ультрафіялетавага апрамянення. Але нармальны працэс парушаецца ў прысутнасці малекул хлор- і фторуглеродов, якія прысутнічаюць у атмасферы ў форме газаў і з'яўляюцца прадуктамі прамысловага выкіду. Што пры гэтым адбываецца? Малекулы хлор- і фторсоединений вугляроду сутыкаюцца з малекуламі азону і забіраюць у іх адзін атам кіслароду. Затым злучэнне, скажам, хлору з кіслародам сутыкаецца з другога малекулай азону, у выніку атрымліваецца малекула кіслароду і рэгенераваць часціца хлорсоединения, якая можа далей разбураць тысячы малекул азону. Такім чынам адбываецца гамагенны каталіз. Як бачыце, веданне гэтага працэсу дазваляе нам зразумець, што трэба быць асцярожнымі з выкарыстаннем некаторых дэзадарантаў і вадкасцяў для халадзільнікаў.

Зрэшты, трэба заўважыць, што рэчывы, якія забяспечваюць каталіз гамагенны і гетэрагенных каталіз, могуць не толькі паскараць рэакцыю, але і запавольваць яе. У гэтым выпадку яны называюцца інгібітарамі. І на любыя каталізатары, у сваю чаргу, могуць уплываць некаторыя рэчывы: паскаральнікі небудзь яды для каталізатара. Таму працэс каталізу - шматступенны, і для яго разумення трэба разумець прычыны каталізу. А ён адбываецца таму, што пры гэтым працэсе неабходна менш энергіі актывацыі, таму што працэс ідзе па іншым шляху, чым калі б ён ішоў сам па сабе.

Як мы бачылі, прыклады каталізу могуць быць вельмі рознымі па карысці для чалавека. Аднак для таго, каб мяняць свет, трэба яго разумець. Таму вывучайце хімію не толькі «вприглядку».