Понятие о гетерогенном катализе. Роль адсорбции. Энергетическая диаграмма гетерогенного каталитического процесса.

Другие предметы Колледж Гетерогенный катализ гетерогенный катализ адсорбция энергетическая диаграмма каталитический процесс химия колледж Новый

Гетерогенный катализ – это процесс, в котором катализатор и реагенты находятся в разных фазах. Обычно катализатор представляет собой твердое тело, а реагенты – газ или жидкость. Этот вид катализа широко используется в промышленности, например, в процессах получения аммиака или синтеза метанола.

Роль адсорбции в гетерогенном катализе:

• Адсорбция – это процесс, при котором молекулы реагентов прилипают к поверхности катализатора. Это первый и один из самых важных этапов гетерогенного катализа.
• Во время адсорбции молекулы реагентов могут изменять свою электронную структуру, что облегчает их реакцию друг с другом.
• Существует два типа адсорбции: физическая и химическая. Физическая адсорбция основана на слабых силах (например, Ван-дер-Ваальсовых), тогда как химическая адсорбция включает образование химических связей.
• После адсорбции происходит реакция, в результате которой образуются продукты. Эти продукты затем десорбируются, то есть покидают поверхность катализатора.

Энергетическая диаграмма гетерогенного каталитического процесса:

Энергетическая диаграмма помогает визуализировать изменения энергии в процессе катализа. Она показывает, как энергия системы изменяется на разных этапах реакции.

1. На диаграмме обычно изображены два уровня энергии: уровень реагентов и уровень продуктов.
2. Энергия активации – это энергия, необходимая для начала реакции. В гетерогенном каталитическом процессе этот уровень энергии ниже, чем в некатализируемой реакции.
3. Когда реагенты адсорбируются на поверхности катализатора, они переходят на новый уровень энергии, который соответствует активированному комплексу.
4. После реакции продукты имеют более низкий уровень энергии, чем реагенты, что делает процесс термодинамически выгодным.

Таким образом, гетерогенный катализ позволяет значительно ускорить химические реакции, снижая при этом необходимую энергию активации благодаря адсорбции и взаимодействию реагентов на поверхности катализатора.