Катализ и катализаторы.

Катализ – процесс изменения скорости химической реакции путем введения в реакционную среду катализатора.

Катализатор – вещество, участвующее в ходе химической реакции и изменяющее ее скорость, но остающееся после реакции в неизменном виде.

Различают положительный катализ, (скорость реакции увеличивается), отрицательный катализ, (скорость реакции уменьшается), аутокатализ (катализатор образуется в ходе химической реакции), гомогенный катализ (катализатор находится в одинаковом агрегатном состоянии с реагирующими веществами), гетерогенный катализ (катализатор находится в другом агрегатном состоянии, чем реагирующие вещества).

Важной особенностью процесса катализа является снижение энергии активации. Катализатор, попадая в реакционную среду, образует активированный комплекс с одним из реагирующих веществ. Затем активированный комплекс вступает в реакцию с другими реагирующими веществами, образуя продукты реакции и катализатор. Действие катализатора сводится к открытию нового реакционного пути, на котором катализатор непосредственно взаимодействует хотя бы с одним из реагирующих веществ, и при этом энергия образования активированного комплекса значительно ниже.

Рис.: энергия активации в присутствии катализатора.

Механизм действия катализаторов. Если в медленно протекающую реакцию А + В = АВ ввести катализатор К, то катализатор вступает в химическое взаимодействие с одним из исходных веществ, образуя промежуточное соединение: А + К = АК. Затем промежуточное соединение АК взаимодействует с другим исходным веществом, при этом катализатор освобождается: АК + В = АВ + К. Например, окисление SO₂ в SO₃ с участием катализатора NO.

При изучении свойств катализаторов установлено, что их поверхность неоднородна. На ней имеются активные центры на которых и протекают каталитические реакции. Некоторые вещества снижают активность катализаторов. Такие вещества называют каталитическими ядами. Например, соединения мышьяка, ртути, свинца угнетают активность платиновых катализаторов. Имеются вещества, которые усиливают действие катализаторов. Их называют промоторами (добавки железа и алюминия для платиновых катализаторов).