4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Катализ и катализаторы

Вопрос № 3. Определение катализа. Виды катализа

Определение катализа. Виды катализа. Хемосорбция и образование промежуточного активированного комплекса. Энергия активации каталитической реакции. Катализ и равновесие. Применение катализа.

Катализ – явление возбуждения химических реакций специальными веществами – катализаторами. Катализатор многократно вступает в промежуточное химическое взаимодействие с веществами, участвующими в реакции и восстанавливает свой состав после каждого цикла промежуточных взаимодействий.

Гомогенный катализ – реагирующие вещества и катализатор образуют одну фазу.

Гетерогенный катализ – вещества и катализатор находятся в разных фазах.

Микрогетерогенный катализ занимает промежуточное место между гомогенным и гетерогенным катализами. Катализатор – большие полимерные молекулы. Для взаимодействующих на них небольших молекул они подобны гетерогенным частицам, но образуют с реагентами одну фазу. В эту группу входят ферментативные реакции, в которых катализатор (фермент) – крупные белковые молекулы сложного состава и строения. Поэтому его называют и ферментативным катализом.

Химическое превращение протекает через образование активного комплекса, обладающего избыточной энергией. Ее достаточно для перестройки новых веществ – продуктов реакции. Изменение энергии системы при химическом взаимодействии по реакционному пути(1).

А – активированный комплекс

К –промежуточное соединение с катализатором

Е, Ек – энергии исходных веществ и продуктов

Е1, Е2 – энергии активации превращения прямом и обратном направлениях

∆Н – изменение энергии в результате превращения (тепловой эффект).

Но не все молекулы обладают достаточной энергией для образования активного комплекса – только те, энергия которых превышает энергию активации Е1. Если необходимая энергия Е1 велика, то реакция практически не протекает.

Катализатор открывает новый реакционный путь, благодаря тому, что вступает в химическое взаимодействие с образованием активированного комплекса с меньшей энергией, чем требуется для образования активированного комплекса без катализатора. Промежуточное соединение, в которое входит катализатор, превращается далее в продукты через другой активированный комплекс, но тоже с меньшей энергией. После второго этапа реакции катализатор восстанавливает свой химический состав и его компоненты не входят в состав продуктов. И хотя реакционный путь удлиняется, становится стадийным, уменьшение энергии активированного комплекса приводит к увеличению скорости реакции (2).

Особый интерес к катализу проявился в период развития промышленной химии, так как возможность ускорять химические реакции в нужном направлении без расхода энергии и по существу без расхода самого вещества катализатора придали катализу большую практическую значимость. С помощью катализа решаются задачи, стоящие перед технологией связанного азота, более 80% нефти перерабатывается с использованием каталитических процессов, невозможно осуществление большинства процессов органического синтеза.

Катализаторы – вещества, которые, многократно вступая в промежуточное взаимодействие с участниками реакции, изменяют ее механизм и увеличивают скорость реакции; при этом они восстанавливают свой химический состав после каждого цикла промежуточных воздействий.

Влияние катализатора на механизм химической реакции можно пояснить на условном примере. Пусть протекает одностадийная реакция с энергией активации Е :

Ход реакции на энергетической диаграмме каталитической и некаталитической реакций изображен кривой 1. В присутствии катализатора механизм реакции изменяется, она протекает через несколько последовательных стадий (кривая 2). Например, первой стадией может быть образование промежуточного активированного комплекса Акт:

Затем активированный комплекс реагирует со вторым реагентом с образованием комплекса катализатора и продукта:

Последней стадией является разложение комплекса RКт с образованием продукта К и высвобождением катализатора для нового каталитического цикла:

Каждая из этих последовательных стадий характеризуется своими значениями энергии активации Е1, Е2, Е3, но, как правило, высота каждого из этих потенциальных барьеров ниже энергии активации Е. Таким образом, в присутствии катализатора реакция протекает по более энергетически выгодному пути, что позволяет проводить процесс с большей скоростью.

Исходное(I) и конечное (II) энергетические состояния реакционной системы в присутствии катализатора и без него остаются одинаковыми; следовательно: катализатор не может изменить состояние химического равновесия, которое не зависит от пути реакции.

Роль катализатора состоит лишь в изменении скорости достижения состояния равновесия. Катализатор может увеличить скорость только тех процессов, которые разрешены термодинамически, но не может инициировать термодинамически невозможные реакции.

Некоторые химические реакции без катализатора практически неосуществимы из-за слишком большой энергии активации. Казалось бы, что для преодоления высокого энергетического барьера можно повысить кинетическую энергию молекул, то есть увеличить температуру. Но для многих обратимых экзотермических реакций повышение температуры приводит к смещению равновесия в обратную сторону и делает реакцию неразрешенной термодинамически. В таких случаях применение катализаторов не только оправданно, но и необходимо. Катализатор снижает энергию активации и позволяет тем самым проводить ее при существенно более низких температурах.

Молекулы реагента адсорбируются на поверхности катализатора. Адсорбция представляет собой явление, связанное с уменьшением количества газа при соприкосновении газа (адсорбата) с твердым телом (адсорбентом), и заключается в некотором уплотнении газа на поверхности твердого тела. Различают физическую адсорбцию и хемосорбцию в зависимости от того, какова природа сил, вызывающих это концентрирование молекул адсорбата у поверхности твердого тела. Если эти силы имеют такую же природу, как и молекулярное воздействие в газах, жидкостях и твердых телах, то говорят о физической адсорбции. При хемосорбции проявляются силы взаимодействия химической природы – молекулы адсорбата теряют свою индивидуальность, образуя поверхностные соединения с адсорбентом.

При протекании каталитических процессов основная роль принадлежит хемосорбции, или активированной адсорбции, результатом которой является образование активированного комплекса адсорбции – неустойчивого промежуточного соединения между реагентом и катализатором. Стадия активированной адсорбции определяет специфичность действия катализаторов в отношении различных реакций. Если химическая связь реагента с адсорбентом слишком сильная, разрушение образования комплекса, ведущее к образованию продуктов, затрудняется. Если же связь адсорбента и адсорбата слишком слабая, близкая по своей природе к физической адсорбции, то в молекуле адсорбата не происходит разрыхления связей, приводящего к снижению энергии активации каталитического процесса по сравнению с некаталитическим.

Общая химическая технология, Кутепов А.М., Москва, Высшая школа, 1990, стр.206-207, 214, 205

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

КАТАЛИЗ

320 кДж/моль, для того же разложения в присут. Pt Е

150 кДж/моль. Благодаря снижению E обеспечивается ускорение каталитич. р-ций по сравнению с некаталитическими. Снижение E объясняется тем, что при катализе р-ция протекает по новому механизму, складывающемуся из элементарных р-ций с меньшими энергиями активации, чем некаталитич. р-ция. При т. наз. стадийном механизме катализа (кривая 1 на рис.) р-ция типа А : В (энергия активации E 1 ) заменяется совокупностью стадий: 1) А + К : АК, 2) АК : В + К (энергии активации E 2 и E 3 соотв.), где К — катализатор, АК — устойчивое промежут. соед. реагента с катализатором. Для бимолекулярной р-ции А + В : С + D стадийный механизм может осуществляться по схеме: 1) А + К : АК, 2) АК + B : K + C + D. По такой схеме протекает, напр., окисление Н 2 на металлич. катализаторе М: 1) М + 1 / 2 O 2 : МО, 2) МО + Н 2 : М + Н 2 О. Одностадийные процессы катализа (их наз. также ассоциативными или слитными) протекают по схеме: А + К : АК* : В + К. В этом случае (кривая 2 на рис.) катализатор не образует устойчивых промежут. соед. с реагентами, но входит в активир. комплекс АК*. Р-ция происходит с преодолением одного потенциального барьера, разделяющего начальное и конечное состояния системы, как и некаталитич. р-ция, но с пониженным значением энергии активации (E 4 на рис.). Большая скорость каталитич. р-ции м.б. обусловлена не только снижением энергии активации вследствие протекания р-ции по новому механизму, но и осуществлением под действием катализатора цепного механизма р-ции. Напр., каталитич. действие паров воды на газофазное окисление СО объясняется образованием реакц. цепей с участием активных частиц Н и ОН. В гетерогенно-гомог. катализе на пов-сти образуются активные частицы (напр., своб. радикалы НО 2 и RO 2 при окислении углеводородов RH), к-рые затем вылетают в газовую фазу и продолжают там цепь.

Энергетическая диаграмма реакции типа А : В; а — без катализатора, б — с катализатором К; 1 — при сталийном механизме, 2 — при ассоциативном механизме катализа: E 1 , E 2 , E 4 , E 4 потенциальные барьеры, разделяющие исходное и конечное состояния системы, Q — тепловой эффект р-ции.

Доказано образование цепей на пов-сти катализатора при полимеризации олефинов и синтезе углеводородов из СО и Н 2 . Для мн. других гетерогенно-каталитич. р-ций обнаружены особенности, характерные для цепных р-ций: генерирование активных центров (чередование заполнения мест на пов-сти и их освобождение), образование активных промежут. частиц в сверхравновесных концентрациях (что способствует преодолению барьера энергетически невыгодных стадий), достижение макс. скорости р-ции спустя нек-рое время после ее начала. Каталитич. и цепные р-ции сближает также явление кинетич. сопряжения. Если превращ. катализатора при взаимод. с реагентами сопряжены с самой каталитич. р-цией (т. е. имеют общее промежут. в-во или активир. комплекс), становится возможным образование сверхравновесных концентраций активных центров на пов-сти катализатора и др. эффекты, типичные для цепных процессов.
Основные механизмы катализа. Каталитич. процессы, обусловленные переносом электрона (окисление, восстановление, гидрирование, дегидрирование, разложение нестойких кислородсодержащих соединений), относят к окислительно-восстановительному катализу. Типичными катализаторами для них являются переходные металлы и их соед.: простые оксиды (V 2 O 5 , MnO 2 , МоО 3 , Сr 2 О 3 ), шпинели (Fe 3 O 4 , CuCr 2 O 4 ), сульфиды (MoS 2 , WS 2 ) и др.; для р-ций в р-рах — соли и комплексные соед. переходных металлов. Высокая каталитич. активность этих в-в объясняется тем, что атомы переходных металлов могут существовать в разл. степенях окисления, изменение к-рых не требует больших энергетич. затрат. В результате перенос электрона от реагента к катализатору осуществляется легче, чем в отсутствие катализатора от восстановителя к окислителю. При одноэлектронном переходе образуются своб. радикалы, далее участвующие в р-ции. Напр., при переходе одного электрона от активного центра молибденового катализатора к кислороду образуется ион-радикал О 2 , участвующий далее в каталитич. окислении (Мо 5+ + О 2 : Мо 6+ + О 2 ; О 2 + С n Н m : продукт). Существует окислит.-восстановит. катализ с многоэлектронным механизмом, при к-ром не образуются своб. радикалы в качестве промежут. частиц. Многоэлектронные переходы между катализатором и реагирующими молекулами возможны, если в активный центр катализатора входят неск. атомов переходного металла. Напр., в разложении Н 2 О 2 активны комплексные соед., содержащие 2 иона Fe 3+ ; в восстановлении мол. азота до N 2 H 4 — комплексные соед., содержащие 2 или более ионов V 2+ . К процессам кислотно-основного катализа относятся каталитич. крекинг, гидратация, дегидратация, мн. р-ции изомеризации, конденсации орг. в-в. Типичные катализаторы для этого класса процессов — в-ва, способные передавать или принимать протон от реагентов или же способные к гетеролитич. взаимод. с реагентами (без разделения пары электронов). Среди этих в-в — протонные (H 2 SO 4 , CH 3 COOH, HF) и апротонные (BF 3 , AlCl 3 ) к-ты, аморфные и кристаллич. алюмосиликаты, Аl 2 О 3 , фосфаты, сульфаты. Активными центрами в них является протонный центр Н + (центр Брёнстеда) или акцептор электронной пары, напр., атом Аl (центр Льюиса). Реже применяются катализаторы основного характера (растворенные основания, твердые CaO, MgO и др.). В случае т. наз. полифункциональных катализаторов отдельные этапы сложных каталитич. процессов окислит.-восстановительные и кислотно-основные — протекают на разных составных частях многокомпонентной многофазной системы. Напр., при неполном окислении непредельных альдегидов в непредельные к-ты в присут. оксидов Мо и V в элементарном акте происходят окислит.-восстановит. превращения катализатора:

V 2 O 5 + СН 2 =СНСНО : СН 2 =СНСООН + V 2 O 4 ;

2МоО 3 + СН 2 =СНСНО : СН 2 =СНСООН + Мо 2 О 5 ;

V 2 O 4 + 1 / 2 О 2 : V 2 O 5 , Mo 2 O 5 + V 2 O 2 : 2МоО 3

Конечная стадия р-ций — десорбция к-ты — происходит на пов-стях V 2 O 5 и МоО 3 , обладающих слабокислотными св-вами. В водных р-рах каталитич. активность солей или комплексных соед. переходных металлов проявляется в определенном интервале рН. Это объясняется не только устойчивостью комплексных соед. при определенном рН, но и участием ионов Н + и ОН — в элементарных стадиях катализа.
Катализ в промышленности. Несмотря на появление новых способов активации молекул (плазмохимия, радиац. химия, лазерная химия и др.), катализ остается основой хим. произ-в. Относит. доля каталитич. процессов составляет 80-90% и продолжает возрастать; в общем объеме мирового пром. произ-ва каталитич. процессы дают ок. 18% стоимости всей продукции. В неорганическом синтезе важнейшими каталитич. процессами являются произ-во H 2 SO 4 , синтез NH 3 из N 2 и Н 2 , произ-во HNO 3 . В старейшем газофазном (нитрозном) способе произ-ва H 2 SO 4 окисление SO 2 в SO 3 осуществлялось в присут. оксидов азота. В кон. 19 в. возник контактный процесс, при к-ром окисление SO 2 в SO 3 протекало в присут. Pt, нанесенной на разл. носители. Впоследствии Pt была заменена V 2 O 5 с добавкой К 2 О и др. оксидов. Контактным способом получают десятки млн. т H 2 SO 4 ежегодно. Пром. синтез NH 3 из N 2 и Н 2 был осуществлен в результате работ Ф. Габера и К. Боша в нач. 20 в. на железных катализаторах при давлениях ок. 300 атм и т-ре 450-500 °С. В настоящее время используют более активные Fe-катализаторы, промотированные V 2 O 5 , CaO, Аl 2 О 3 и др. оксидами, что позволяет вести процесс при более низких давлениях и т-рах. Водород для синтеза NH 3 получают путем двух последоват. каталитич. процессов: конверсии СН 4 или др. углеводородов (СН 4 + Н 2 О : СО + 3Н 2 ) на Ni-катализаторах и конверсии образующегося оксида углерода (СО + Н 2 О : СО 2 + Н 2 ). Для достижения высоких степеней превращения последнюю р-цию осуществляют в две стадии: высокотемпературной (315-480°С) — на Fe-Cr-оксидных катализаторах и низкотемпературной (200-350°С) — на Cu-Zn-оксидных катализаторах. Hаиб. крупный потребитель NH 3 — произ-во HNO 3 окислением NH 3 до NO на Pt и Pt-Rh сетках при 900-950 °С. В органическом синтезе широкое применение катализа началось в 1-й трети 20 в. благодаря работам П. Сабатье, В. Н. Ипатьева, Н. Д. Зелинского и др. Многочисл. р-ции гидрирования С=С, , С=О, NO 2 -групп протекают на Ni-катализаторах, в числе к-рых Ni на носителях (кизельзуре, Аl 2 О 3 ) и скелетный Ni — высокопористый катализатор, получаемый выщелачиванием Ni-Al сплавов. Реже применяют Сu, Со, Pt, Pd. К крупным пром. процессам относится гидрогенизация жиров, превращ. бензола в циклогексан, нитробензола в анилин. В результате работ С. В. Лебедева и его учеников было создано произ-во синтетич. каучука. В его основе лежало получение мономера — бутадиена из этилового спирта по р-ции 2С 2 Н 5 ОН : С 4 Н б + 2Н 2 О + Н 2 на смешанном оксидном катализаторе, сочетающем дегидратирующую, дегидрирующую и конденсирующую ф-ции, необходимые для всех стадий р-ции. Впоследствии мономеры в произ-ве синтетич. каучука — бутадиен, изопрен, стирол -стали получать каталитич. дегидрированием соответствующих парафинов и олефинов на Al-Cr-оксидных катализаторах. Началось пром. применение экономически еще более выгодного процесса получения мономеров окислит. дегидрированием на разл. оксидах переходных металлов (RCH 2 CH 3 + 1 / 2 O 2 : RCH=CH 2 + Н 2 О). Широкое развитие в сер. 20 в. получили процессы каталитич. нефтепереработки; среди них — крекинг углеводородов нефти, для к-рого вначале основными катализаторами были аморфные алюмосиликаты, впоследствии цеолиты, отличающиеся более высокой активностью и большей селективностью по выходу парафиновых и ароматич. углеводородов. Для получения высококачеств. бензинов, дизельных и реактивных топлив применяют каталитич. риформинг, алкилирование, гидрокрекинг и гидроочистку. Катализаторы риформинга — Аl 2 О 3 , биметаллич. системы (Pt-Re на Аl 2 О 3 ), реже оксиды Мо или Сr на Аl 2 О 3 ; алкилирования — Н 2 SО 4 , HF, AlCl 3 , BF 3 ; гидрокрекинга (переработки высококипящих фракций нефти под давлением Н 2 в низкокипящие) — Аl-Со-Мо- и Al-Ni-W-системы. Близкие по составу катализаторы применяют в процессах гидроочистки, в к-рых под давлением Н 2 тяжелые фракции нефти подвергаются обессериванию с выделением H 2 S; удаляются также азот- и кислородсодержащие соед. в результате гидрогенолиза соответствующих хим. связей. В условиях гидроочистки металлич. Ni-, Со-, Мо-, W-катализаторы превращаются в сульфиды (подробнее см. в статьях Каталитический крекинг, Каталитический риформинг). Каталитич. переработка угля в моторное топливо началась в 20-30-х гг. 20 в. в двух вариантах: прямая гидрогенизация угольной пасты и синтез углеводородов по Фишеру-Тропшу на Со- и Fe-содержащих катализаторах. После 2-й мировой войны в связи с быстрым развитием нефтепереработки эти процессы утратили свое значение, однако затем интерес к каталитич. переработке угля возобновился в связи с начавшимся истощением запасов нефти. Появились новые катализаторы, были созданы опытно-пром. и отдельные пром. установки. наиб. перспективен т. наз. Мобил-процесс, включающий газификацию угля, синтез метанола и послед. превращ. его в смесь углеводородов с большим выходом ароматич. углеводородов С 8 -С 12 на высококремнистых цеолитах с сечением пор, приближающимся к поперечному размеру соответствующих ароматич. молекул. К наиб. крупнотоннажным процессам каталитич. окисления относятся: окисление этилена в этиленоксид на серебряных катализаторах, окисление метанола в формальдегид на серебре или молибдате Fe, окисление пропилена в акролеин и окислит. аммонолиз пропилена с получением акрилонитрила на молибдате Bi. Высокая селективность последних двух процессов достигается за счет введения в катализатор оксидных добавок; применяют шести- и даже восьмикомпонентные оксидные катализаторы. Из гомог. жидкофазных процессов в пром-сти применяют окисление этилена в ацеталъдегид в водном р-ре, содержащем соли Сu и Pd, получение винилацетата окислением смеси С 2 Н 4 и СН 3 СООН в присут. аналогичного катализатора и др. Каталитич. полимеризация получила развитие после открытия в 50-х гг. 20 в. К. Циглером и Дж. Наттой стереоспецифич. полимеризации олефинов на галогенидах, оксидах и др. соед. металлов IV-VIII групп (Ti, Zr, V, Сr, Мо и др.) с сокатализаторами — металлоорг. соед. Аl и нек-рых др. металлов I-III групп. В этих процессах получают кристаллич. полиолефины с регулярной структурой — полиэтилен, полипропилен, полибутадиен и др. (подробнее см. в статьях Катализаторы окисления, Катализаторы полимеризации, Катализаторы процессов нефтепереработки). Каталитич. синтезы на основе СО быстро развиваются в связи с возрастающим значением ненефтяного сырья. Разработан пром. процесс получения уксусной к-ты карбонилированием метанола в присут. очень малых кол-в солей Rh. Быстро возрастает применение катализа для очистки отходящих пром. газов доокислением вредных орг. примесей в СО 2 на катализаторах глубокого окисления: металлах, простых оксидах (MnO 2 , Fe 2 O 3 ), шпинелях (СuСr 2 О 4 , СоСr 2 О 4 ) и др. Перспективна также разработка катализаторов, селективно удаляющих вредные серосодержащие примеси (H 2 S, SO 2 ) из отходящих пром. газов и прир. газа. В 70-х гг. 20 в. возникло новое направление каталитич. очистки — удаление примесей из выхлопных газов автомобилей. Катализатор в дожигателях выхлопных газов должен доокислять примеси углеводородов и СО до СО 2 , а также восстанавливать оксиды азота до N 2 . Используют в дожигателях Pt, Pd, Rh, нанесенные на носители.
===
Исп. литература для статьи «КАТАЛИЗ» : Проблемы кинетики и катализа, т. 1-19, Л.-М., 1935-85; Боресков Г. К., Катализ, ч. 1-2, Новосиб., 1971; Томас Ч., Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы, пер. с англ., М.. 1973; Гейтс Б., Кетцир Дж., Шуйт Г., Химия каталитических процессов, пер. с англ., М., 1981; Крылов О. В., «Кинетика и катализ», 1985, т. 26, № 2, с. 263-74; Advances in catalysis, v. 1-35, N.Y.-L, 1948-87. О. В. Крылов.

Страница «КАТАЛИЗ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Катализаторы и катализ

Урок 6. Химия 9 класс

Конспект урока «Катализаторы и катализ»

Катализаторы и катализ

Каждый из вас, наверняка, слышал такую народную мудрость: «Умный в гору не пойдёт, умный гору обойдёт»? Она как раз подходит к нашему уроку, посвящённому катализаторам. Вспомните, катализаторы – это вещества, которые изменяют скорость химической реакции, но сами при этом не расходуются. Все химические реакции, которые протекают в присутствии катализатора, называются каталитическими.

Вы, конечно, же, помните, чтобы вещества начали взаимодействовать друг с другом, их частицам нужно сообщить определённую энергию, которая называется энергией активации.

Катализаторы понижают эту энергию, потому что они соединяются с одним из реагирующих веществ и проводят его вдоль «энергетической горы» на встречу с другим веществом с меньшими затратами энергии. Поэтому в присутствии катализатора химические реакции протекают не только быстрее, но и при более низкой температуре. Т.е., катализаторы ускоряют химические реакции, но сами остаются неизменными.

Использование катализатора приводит к тому, что одни и те же вещества будут реагировать по-разному.

Например, реакция окисления аммиака. Обычно, при горении аммиака образуется азот и вода, но в присутствии катализатора аммиак окисляется до оксида азота (II) и воды.

Большую часть продукции, производимой химическими производствами, получают на основе использования катализаторов. Каталитическими являются процессы получения серной кислоты, азотной кислоты, синтетического каучука, пластмасс, лекарственных препаратов, получение из твёрдого угля жидкого топлива, переработки нефти и природного газа.

Если используют ферменты в катализе, тогда он называется ферментативным.

Этот вид катализа известен человеку с глубокой древности. Благодаря ферментативному расщеплению органических веществ, человек научился печь хлеб, варить пиво, изготавливать вино и сыр. В стиральных порошках тоже используют ферменты, именно они позволяют избавиться от пятен.

Эта реакция окислительно-восстановительная, потому что кислород изменяет свою степень окисления: с -1 до -2 и до 0, поэтому кислород одновременно является и окислителем и восстановителем в этой реакции.

Эта реакция гетерогенная, т.к. в результате разложения образуется жидкость и газ. Реакция является каталитической, т.к. катализатор участвует в этой реакции.

Само собой разумеется, что это гетерогенный катализ, потому что катализатор и катализируемое вещество находятся в разных агрегатных состояниях.

Кроме этого, различные опыты показали, что катализаторы строго специфичны для конкретных реакций.

Например, в реакции получения аммиака из водорода и азота катализатором является железо, при получении оксида серы (VI) из оксида серы (IV) катализатором является оксид ванадия (V).

В уравнениях химических реакций формулы катализаторов записывают над знаком равенства или обратимости или пишут «катализатор».

Катализатором реакции взаимодействия алюминия и йода является обычная вода. Если к порошку алюминия добавить йод, а затем прилить несколько капель воды, то вещества бурно реагируют.

Кусочки моркови, мяса, картофеля разлагают пероксид водорода с выделением кислорода. Это действует фермент каталаза. Фермент каталаза содержится почти во всех растительных и животных клетках, но при варке он разрушается.

Давайте с вами, проведём небольшой эксперимент. Мы исследуем некоторые пищевые продукты на наличие в них фермента каталазы. Нальём в шесть пробирок раствора перекиси водорода. И поместим по очереди: в первую – кусочек сырого картофеля, во вторую – кусочек варёного картофеля, в третью – кусочек сыра, в четвёртую – дрожжей, в пятую – кусочек сырой печени, в шестую – варёной печени. Посмотрим, что же будет происходить.

В первой, четвёртой и пятой пробирке мы можем наблюдать вскипание раствора, в остальных ничего не происходит. Почему? При нагревании фермент каталаза разрушается, поэтому в переработанных продуктах его нет, и разложение перекиси водорода не происходит.

Если в пробирку с раствором перекиси водорода добавить несколько капель морковного сока, то происходит характерное вскипание раствора из-за выделяющегося кислорода. Это вскипание произошло из-за того, что морковный сок не подвергался термической обработки и в нём сохранился фермент каталаза. Естественно, что в данном случае протекает гомогенный катализ, ведь перекись и сок находятся в одном агрегатном состоянии.

Катализаторы не только удешевляют производственные процессы, но и вносят вклад в охрану окружающей среды. Так, современные автомобили снабжены каталитическим устройством, внутри которого находятся керамические ячеистые носители катализатора (платины и родия). Проходя через них, различные вредные вещества превращаются в углекислый газ, азот и воду.

Для химических процессов важны не только катализаторы, которые ускоряют реакции, но и вещества, способные их замедлять. Такие вещества называются ингибиторами. Чаще всего используются ингибиторы коррозии металлов.

Мы с вами сами сможем убедиться в действии ингибиторов. Проведём эксперимент: поместим в две пробирки по грануле цинка и нальём в каждую раствора серной кислоты. А затем в первую пробирку добавим немного уротропина. Что же мы видим? В первой пробирке значительно меньше выделяется водород. Значит, уротропин является ингибитором и значительно замедлил процесс взаимодействия цинка с серной кислотой.

Кроме этого, в жизни мы часто используем и такие понятия, как антиоксидант или антиокислитель.

Что же представляют собой эти вещества? Вы, наверное, замечали, что если долго хранить сливочное масло на воздухе, то постепенно оно изменяет цвет, вкус, приобретает неприятный запах, это всё происходит из-за процессов окисления. Поэтому, чтобы продукты не портились, в них добавляют антиоксиданты.

В организме человека также происходят процессы окисления, что ведёт к различным заболеваниям и старению организма. Человек получает антиоксиданты с продуктами питания, содержащих каротин (витамин А), витамин Е.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Ремонт алюминиевого радиатора автомобиля своими руками
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector