КАТАЛИЗА

( Доц. Георги Велинов )

Химичните реакции се ускоряват при повишаване на температурата. Използването на тази закономерост в практиката е свързано с разход на енергия. Освен това при някои процеси това води до намаляване на добивите. Един от начините за преодоляване на тези затруднения е чрез използването на катализатори.

Катализаторите са вещества, които променят скоростта на химичните реакции, без да претърпяват значителни качествени и количествени промени в края на процеса.

Реакции, които протичат в присъствие на катализатори, се наричат каталитични, а явлението катализа.

Катализаторите са положителни, когато ускоряват скоростта на процеса и отрицателни (или инхибитори), когато го забавят. Така например разлагането на водороден пероксид Н₂О₂ се забавя, инхибира се, от барбитурова киселина. Малки количества уротропин забавят корозията на желязото и др. Най-често инхибиторите намаляват действието на някой друг положителен катализатор.

Първоначално се е считало, че катализаторите променят скоростта само на равновесните процеси. По-късно обаче са били намерени много химични реакции, които изобщо не протичат в отсъствие на катализатори (например биохимичните процеси). В друг случай, при т.нар. успоредни или паралелни реакции, катализаторът е този, който определя хода на химичния процес и крайните продукти на реакцията. При това с помощта на катализаторите процесът може да се насочва към получаване в по-голям добив на този продукт, който е по-важен за практиката.

Следователно една по-разширена дефиниция на явлението катализа и катализатори трябва да има следния вид:

Катализаторите са вещества, които могат да предизвикват дадена възможна химична реакция, да променят скоростта й и да я насочват по определен път, като катализаторът не участва в състава на крайните продукти. Неговата роля се свежда до образуване на междинни продукти, които по-нататък в хода на реакцията реагират, а катализаторът се възстановява, регенерира се.

ВИДОВЕ КАТАЛИЗА - ХОМОГЕННА И ХЕТЕРОГЕННА

Независимо от голямото разнообразие на каталитичните реакции, те могат да бъдат разделени в две големи групи - хомогенна и хетерогенна катализа.

При хомогенната катализа реагиращите вещества и катализаторът образуват еднородна система, намират се в една и съща фаза. Най-разпространеният случай на хомогенна катализа е киселинно-основната катализа. Редица важни химични процеси като полимеризацията, поликондензацията, хидролизата и др., се извършват под каталитичното действие на водородните йони Н⁺ , а в някои случаи каталитично действие упражняват и хидроксидните йони ОН .

При хомогенната катализа скоростта на реакцията е пропорционална на концентрацията на катализатора.

Това може да се докаже експериментално по следния начин: