什么是均相催化剂固相化?

作者&投稿:宋武 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
什么是均相催化?~

催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的。催化剂可以改变反应的路线,降低反应的活化能,使反应物分子中活化分子的百分数增大,反应速率加快。
催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。如果催化剂和反应物同处于气态或液态,即为均相催化。若催化剂为固态物质,反应物是气态或液态时,即称为非均相催化。
在均相催化中,催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物。这一过程的活化能通常比较低,因此反应速率快,然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物,并再生出催化剂。该过程可表示为:
A+B=AB(慢) A+C=AC(快) AC+B=AB+C(快)
式中A、B为反应物,AB为产物,C为催化剂。
由于反应的途径发生了改变,将一步进行的反应分为两步进行,两步反应的活化能之和也远比一步反应的低。该理论被称为“中间产物理论”。
在非均相催化过程中,催化剂是固体物质,固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心,称为活化中心。反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物,从而降低了原反应的活化能,使反应能迅速进行。催化剂表面积越大,其催化活性越高。因此催化剂通常被做成细颗粒状或将其附载在多孔载体上。许多工业生产中都使用了这种非均相催化剂,如石油裂化,合成氨等,使用大量的金属氧化物固体催化剂。该理论称为“活化中心理论”。
催化剂可以同样程度地加快正、逆反应的速率,不能使化学平衡移动,不能改变反应物的转化率。
请注意加快逆反应也就是减慢反应速率,这种催化剂也叫负催化剂!

这是一个十分复杂的问题。几十年来,有关催化剂的资料积累了许多,也提出过不少的催化理论,但至今还缺乏适用范围广泛的理论来阐明催化剂的作用原理,并指导人们更好地选择催化剂。这是由于催化反应,特别是多相催化反应,是一个十分复杂的问题。它不仅涉及一般的化学反应机理,而且还涉及到固体物理学、结构化学和表面化学等学科,而这些都是人们至今还在探索的科学领域。另一方面,催化理论的研究,还必须借助于先进的实验手段,但目前研究催化剂反应机理的实验工具还不够完善,至今人们还无法洞察催化反应在进行过程中催化剂表面的结构变化,以及反应物在具体催化过程中的转化情况。目前催化理论落后于催化剂在工业生产中所获得的巨大成就,所以必须加强催化学科基础理论的研究。

催化剂与反应物同处于均匀的气相或液相中的催化称为单相催化(又叫均相催化)。单相催化一般认为是反应物与催化剂先生成一定的中间产物,然后催化剂又从这些中间产物中产生出来。反应物与催化剂形成中间产物,再由中间产物变为产物的总的活化能,要比反应物之间直接反应成为生成物的活化能小得多。

催化剂自成一相(固相),在催化剂表面进行的催化作用叫做多相催化。对于多相催化反应,目前有三种理论:即活性中心理论、活化络合物理论和多位理论。

(1)活性中心理论

活性中心理论认为,催化作用发生在催化剂表面上的某些活性中心。由于这些活性中心对反应物分子产生化学吸附,使反应物分子变形,化学键松弛,呈现活化状态,从而发生催化作用。在固体表面,活性中心存在于棱角、突起或缺陷部位。因为这些部位的价键具有较大的不饱和性,所以具有较大的吸附能力。通常活性中心只占整个催化剂表面的很小部分。例如,合成氨的铁催化剂的活性中心只占总表面积的0.1%。活性中心理论可以解释:为什么微量的毒物就能使催化剂丧失活性(毒物破坏或占据活性中心),为什么催化剂的活性与制备条件有关(制备条件能影响晶体结构,即影响活性中心的形成)。

(2)活化络合物理论

活化络合物理论阐明了活性中心是怎样使反应物活化的,这种理论认为,反应物分子被催化剂的活性中心吸附以后,与活性中心形成一种具有活性的络合物(称为活化络合物)。由于这种活化络合物的形成,使原来分子中的化学键松弛,因而反应的活化能大大降低,这就为反应进行创造了有利条件。

(3)多位理论

活性中心理论和活化络合物理论都没有注意到催化剂表面活性中心的结构,因而不能充分解释催化剂的选择性。多位理论认为,表面活性中心的分布不是杂乱无章的,而是具有一定的几何规整性。只有活性中心的结构与反应物分子的结构成几何对应时,才能形成多位的活化络合物,从而发生催化作用。这时催化剂的活性中心不仅使反应分子的某些键变得松弛,而且还由于几何位置的有利条件使新键得以形成。

上述的三种多相催化理论都能解释一些现象,但还有许多事实不能说明。在这三种理论中,有两点是共同的:第一,认为催化剂表面有活性中心存在,催化剂表面结构不是均匀的,催化能力不是各处一样。第二,认为反应物分子与活性中心之间相互作用的结果使化学键发生改组,从而生成产物。至于活性中心的本质和活化络合物的本质,是今后需进一步研究的重要课题。

七十年代以来,在催化学科中有一个领域发展迅速,引人注月。这就是均相催化剂的固相化。通常把反应介质为液体、催化剂也是液体的反应系统,称为均相催化反应。把液相催化剂称为均相催化剂。这类催化剂以金属络合物为主。反之,常把固体催化剂称为多相催化剂。目前在这二类催化剂的交叉区域正越来越引起大家的注意。均相催化剂固相化是指一种催化剂,它兼有均相催化剂和多相催化剂的特点。由均相络合催化剂的活性组分(多为过渡金属络合物)以物理和化学的方法负载于载体(有机高分子化合物或无机物)上制备的固体催化剂称为均相催化固相化,它既保持了均相络合催化剂高活性和高选择性的特点,又避免了均相催化过程中催化剂与反应产物难分离的缺点。

催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。
如果催化剂和反应物同处于气态或液态,即为均相催化。
若催化剂为固态物质,反应物是气态或液态时,即称为非均相催化。

与反应物相态相同的催化剂被固化了


现代工业用催化剂的制备方法怎么分类
其目的是使均相催化剂固态化。能与过渡金属络合物化学键合的载体,表面有某些官能团(或经化学处理后接上官能团),如-X、-CH2X、-OH基团。将这类载体与膦、胂或胺反应,使之膦化、胂化或胺化,然后利用表面上磷、砷或氮原子的孤电子对与过渡金属络合物中心金属离子进行配位络合,即可制得化学键合的固...

催化剂都有哪些呀?
二氧化锰,氧化铜和氧化铁等等。催化剂根据他的状态可以分为液体催化剂和固体催化剂;如果是按照反应体系的相态又可以分为均相催化剂和多相催化剂,其中多相催化剂包含了有机碱催化剂和金属催化剂等;也可以按照作用大小去进行细分为主催化剂和助催化剂。催化剂的作用:催化剂在化学反应中有选择地加速化学...

气固相催化反应的反应器可分为哪些优点。
气体与固体接触面积小,反应困难。需要看催化剂的种类:比如均相催化剂,这表明气体、固体与催化剂形成均相反应。催化剂本身不参与反应,但是可以增加反应物的接触的机会。

请问催化剂的催化原理是什么?
对于催化学科来说,催化剂的分类可以分成两类:(1)均相催化剂【例如小分子催化剂、酶催化剂】(2)异相催化剂【例如金属表面、半导体、各种纳米尺度的催化剂】。发生催化反应的外界环境可以分成:(1)气相(2)液相两种【这是两种常用的,当然固相或者其他物态中的催化也是有的,不过研究的相对较小众...

构建非均相光催化剂的元素主要有几类
金属化合物或固体I}、碱等。另一类是采Jn液相催化剂的液一液相催化、气一液固相催化、气一液一液相催化等‘所用的液相催化剂与反la}`_物分别处于两个不同的液相,如以浓硫酸对烃类的催化反应就是一例。非均相催化是指反应物与催化剂不完全(或完全不)处在同一个相内的催化过程。

SonogashiraPd催化Sonogashira反应的绿色化
值得一提的是, 它是一种在可溶性聚合物上进行小分子有机物质液相合成的方法, 反应过程中除液态反应物以外无需加入其它溶剂, 这就使得该方法结合了液相反应和固相反应的双重优点. 他们以Pd(PPh3)2Cl2\/CuI为催化剂, K2CO3为碱, 完成了碘代芳烃与炔烃的Sonogashira的偶联. 在反应中聚合物PEG扮演了双重角色, 既...

常用的工业催化剂的制备方法有哪些?各自的有缺点及适用场合是什么?
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在固体催化剂表面进行的气相反应属于什么反应(多相反应,双相反应,均相...
多相催化反应 多相催化反应(即非均相催化),主要指固体催化剂催化 气相反应,或催化液相反应。

赵继全教育科研
赵继全教授专注于教育科研工作,研究方向涵盖不对称环氧化、均相络合催化、精细化学品与有机合成、有机胺类催化合成等领域。他在国内率先将溶胶-凝胶技术应用于均相催化剂的多相化,成功制备出固相化均相配合物催化剂,用于多种反应,包括青霉素衍生物的空气氧化、醇的空气氧化、烯烃的环氧化以及氧化羰基化...

多相催化 简单解释 就是别用专业名词回答
催化作用可分以下几种类型:①均相催化。催化剂与反应物均处于同一相中的催化作用,如均相酸碱催化、均相络合催化等。均相催化大多在液相中进行。均相催化剂的活性中心比较均一,选择性较高,副反应较少,但催化剂难以分离、回收和再生。②多相催化。发生在两相界面上的催化作用。通常催化剂为多孔固体,...

安居区13011316093: 什么是均相催化剂和非均向催化剂 -
濮学养阴: 均相催化剂即催化剂与反应物混合同为气态或同为液态. 非均相催化剂一般为固态,而反应物为气态或液态.

安居区13011316093: 催化剂有哪些? -
濮学养阴: 1,均相催化剂 催化剂和反应物同处于一相,没有相界存在而进行的反应,称为均相催化作用,能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂.均相催化剂包括液体酸、碱催化剂,可溶性过渡金属化合物(盐类和络合物)等.均相催化剂以分子或...

安居区13011316093: 在固体催化剂表面进行的气相反应属于什么反应(多相反应,双相反应,均相反应,酶的催化反应)? -
濮学养阴: 多相催化反应(即非均相催化),主要指固体催化剂催化 气相反应,或催化液相反应.

安居区13011316093: 固相化是什么意思? -
濮学养阴: 使物质由气相或液相转化为固相. 在工业上也指制粉工程,将原料制成固相粉状,便于后续操作.

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安居区13011316093: 什么是异相催化剂与均相催化剂? -
濮学养阴: 异相催化剂 与反应物不是同一相的催化剂 均相催化剂 与反应物是同一相的催化剂

安居区13011316093: 什么是复相催化剂? -
濮学养阴: 复相催化,就是催化剂和反应物不是同一相态的催化反应.比如催化剂为固相,而反应物为气相.复相催化剂就是复相催化反应中使用的催化剂.时间过去很久了,不知道你是否已经搞清楚这个问题了,但看到了没人回答正确就在此补充一下.

安居区13011316093: 催化剂是怎么进行催化作用的? -
濮学养阴: 这是一个十分复杂的问题.几十年来,有关催化剂的资料积累了许多,也提出过不少的催化理论,但至今还缺乏适用范围广泛的理论来阐明催化剂的作用原理,并指导人们更好地选择催化剂.这是由于催化反应,特别是多相催化反应,是一个十...

安居区13011316093: 举几个生活中的催化剂的例子!!! -
濮学养阴: 催化剂是一种物质,它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化.这种作用称为催化作用.涉及催化剂的反应为催化反应. 催化剂(catalyst)会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行...

安居区13011316093: 催化剂的分类有哪些? -
濮学养阴:[答案] 催化剂[2]种类繁多,按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂,均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂.多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催...

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