School

Катализа - начин за промяна на скоростта на химичните реакции чрез влияние върху активиращата енергия

а) катализатор - вещества, увеличаващи скоростта на реакцията

• остава непроменен в края на процеса

б) инхибитор - вещества, забавящи реакцията

• остава непроменен в края на процеса

Видове катализа

а) хомогенна катализа - изходните вещества и катализаторът образуват една фаза

• механизъм на катализата - образуват се интермедиати, които много по-лесно взаимодействат с по-ниска активираща енергия

$$\mathrm{A}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{B}{}_{(\mathrm{g})}\to \mathrm{AB}{}_{(\mathrm{g})}$$

Добавянето на катализатор ${\mathrm{K}}_{(g)}$ кара елементарната реакция да протича на два етапа.

$$\text{етап I: }\mathrm{A}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{K}{}_{(\mathrm{g})}\to \mathrm{AK}{}_{(\mathrm{g})}$$

$$\text{етап II: }\mathrm{AK}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{B}{}_{(\mathrm{g})}\to \mathrm{AB}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{K}{}_{(\mathrm{g})}$$

• скоростта е правопропорционална на концентрацията на катализатора

б) хетерогенна катализа - между изходните вещества и катализатора има фазова граница (предимно твърд катализатор и газообразни изходни вещества)

• механизъм на катализата - върху повърхността на катализатора възниква адсорбция на частиците на изходните вещества, което кара старите връзки да отслабнат и по-лесно да се разкъсат

Кинетика на каталитичните реакции

а) при хомогенна катализа

• кинетична схема на Брьонстед-Биерум

$$\mathrm{A}{}_{(\mathrm{g})}\stackrel{\mathrm{k}}{\to }\mathrm{B}{}_{(\mathrm{g})}$$

$$\text{етап I: }\mathrm{A}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{K}{}_{(\mathrm{g})}\stackrel{\mathrm{k}{}_1}{\to }\mathrm{AK}{}_{(\mathrm{g})},v=k_1\cdot c(\mathrm{A})\cdot c(\mathrm{K})$$

$$\text{етап II: }\mathrm{AK}{}_{(\mathrm{g})}\stackrel{\mathrm{k}{}_2}{\to }\mathrm{B}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{K}{}_{(\mathrm{g})},v=k_2\cdot c(\mathrm{AK})$$

$$v(\mathrm{B})=k_2\cdot c(\mathrm{AK})=k_2\frac{k_1\cdot c(\mathrm{A})\cdot c_0(\mathrm{K})}{k_2+k_1\cdot c(\mathrm{A})}$$

• ако скоростоопределящият етап е първият: $v(\mathrm{B})\approx k_1\cdot c_0(\mathrm{A})\cdot c_0(\mathrm{K})$
• ако скоростоопределящият етап е вторият: $v(\mathrm{B})\approx k_2\cdot c_0(\mathrm{K})$

Ензимна катализа $$\text{ензим}+\text{сусбтрат}\rightleftharpoons$$