Что находится в катализаторе: Сколько в катализаторах драгметаллов и можно ли на них заработать

сколько содержится чистого драгметалла в детали автомобиля, как извлечь платину своими руками

Платиновый катализатор сегодня используется во многих автомобилях. Он является одним из основных элементов выхлопной системы и обеспечивает снижение уровня вредных выбросов. Его корпус покрыт драгоценными металлами, которые, при наличии определенных условий, можно извлечь. Однако сложно заранее предугадать, сколько платины содержится в катализаторе автомобиля.

Конструкция катализатора

Внутренняя часть автомобильного компонента заполнена особой конструкцией, выполненной из керамики или металла. Внешне она напоминает пчелиные соты. Верхняя часть катализатора покрыта тонким слоем драгоценного металла.

Наличие такого напыления обеспечивает снижение уровня вредных выбросов. Это достигается за счет того, что выхлопные газы, контактируя с драгметаллами и другими веществами, вступают с ними в химическую реакцию. Для напыления внутренней части автокомпонента используют сочетание:

• платины;
• родия;
• палладия.

Каждый из этих металлов оценивается довольно высоко. Поэтому автомобильные катализаторы привлекают многих людей, которые занимаются извлечением драгоценных материалов с целью их дальнейшей перепродажи.

Добычи указанных металлов – это довольно сложный процесс, требующий наличия соответствующих навыков и различных дорогостоящих веществ.

Существует несколько технологий, посредством которых можно извлекать драгметаллы. Они подбираются исходя из конечных целей работы.

Некоторые из указанных технологий, а также их результаты приведены в таблице.

Метод	Результат
Выщелачивание посредством окислителей	Платина и родий
Гальванический метод	Палладий
Воздействие «Царской водкой»	Платина
Фторирование	Палладий

Выбор в пользу конкретной технологии обусловлен в основном возможностями человека, который получает платину из катализатора.

Также важно понимать, что в процессе аффинажа существуют неизбежные потери извлекаемых материалов. В частности, подобные недостатки отмечаются у техники выщелачивания, которая требует многократных промывок компонентов химической реакции.

Поверхность автокатализаторов покрыта напылением драгоценных металлов. Эти материалы, при наличии соответствующих навыков и реагентов, можно извлечь.

Техника выщелачивания

В домашних условиях и в промышленности для выделения родия и палладия чаще применяют выщелачивания. Такая техника предполагает использование окисляющих растворов, состоящих из концентрированных соляной и азотной кислот. При этом выщелачивание имеет ряд существенных недостатков отчасти обусловленных особенностями конструкции автомобильного катализатора.

Последний изготавливается либо из керамики, либо из алюминия. Наличие этого металла затрудняет проведение аффинажа, так как окислители вступают с ним реакцию. В процессе выделения платины, которая извлекается в виде раствора, необходимо многократное повторение выщелачивания и промывки исходных компонентов. Более того, даже такой подход не позволяет добыть драгоценный металл в достаточном количестве: избежать потери невозможно. Соответственно, для извлечения платины потребуется несколько катализаторов.

В целях снижения потерь, возникающих во время проведения аффинажа, автокомпонент на начальном этапе смачивают в водном растворе соляной кислоты. В дальнейшем катализатор подвергается нагреву. Далее, когда под воздействием высокой температуры появились пары, на исходный компонент наносятся окислители.

Кроме того, в зависимости от состава сплава, который напылялся на поверхность катализатора, для проведения аффинажа можно применить смесь концентрированной азотной кислоты и 30-процентного раствора пероксида водорода.

В промышленных масштабах для извлечения платины используют специальную решетчатую сетку, на которую помещается деталь. На нее затем оказывают воздействие парообразного окислителя. Для этого сначала заготавливают раствор соляной кислоты, в которую помещается деталь, а затем ее доводят до кипения. По окончании этого процесса, в ходе которого пары многократно проходят через каналы и поры катализатора, последний подвергается промывке чистой водой.

Использование парообразного окислителя имеет несколько преимуществ в сравнении с жидкостными кислотами. Основное отличие между двумя приведенными выше подходами заключается в том, что газовая смесь обладает большей проникающей способностью. Поэтому она лучше «промывает» катализатор, затрагивая даже мелкодисперсные частицы.

Особенности добычи палладия

Для извлечения палладия из автомобильного катализатора можно применять техники, описанные выше. Но в таком случае полученный металл включает в себя множество примесей, что снижает его ценность. Наиболее действенным способом добычи палладия из автомобильных деталей считается электродуговое нагревание (гальванический метод).

Однако предпочтительнее использовать несколько иной подход. Он предполагает нагревание исходного компонента до 500 градусов с последующим фторированием. Эта технология позволяет получить металл с минимальным содержанием разнообразных примесей. Результатом данного процесса становится фтористый палладий, который необходимо остудить до 100 градусов. Для выделения чистого металла из раствора потребуется минеральная кислота.

Метод фторирования позволяет выделить практически весь палладий, что содержит в себе автомобильный катализатор.

Примеры выделения драгоценных металлов

Ниже приведены три примера, наглядно объясняющие процесс выделения драгоценных металлов из автомобильных компонентов.

Пример 1.
В данном примере используется катализатор с автомобиля марки Volvo. Его сплав состоит из палладия (0,08% от общей массы компонентов) и родия (0,006%). Ввиду того что в исходной детали содержится углерод в относительно большом количестве, ее предварительно обжигают, в течение 45 минут оказывая воздействие при температуре в 540 градусов. Далее смешиваются между собой 230 мл воды и 46 мл концентрированной соляной кислоты.

После этого в раствор добавляются 184 мл пироксида углерода, после чего его нагревают. Аффинаж проводится на протяжении 1 часа.

Пример 2.
Для извлечения драгметаллов используется 1,2-киллорамовый катализатор, взятый с автомобиля марки Mercedes-Benz. В составе его сплава встречаются платина (0,12% от общей массы детали) и родий (0,008%).

Автокомпонент помещается во фторопластовый реактор. Далее он смачивается посредством 260 мл водного раствора соляной кислоты. После этого автокомпонет подвергается воздействию 70 мл данной кислоты, используемой в чистом виде.

Далее раствор доводится до кипения. В процессе нагрева в смесь добавляются 60 мл концентрированной азотной кислоты и 150 мл 30-процентного раствора пероксида водорода. Этот элемент вводится по частям. Аффинаж палладия занимает около 1,5 часа. По истечении указанного срока полученный раствор промывается водой (1 к 2) и осаждается.

Пример 3.
В последнем примере применяется катализатор от автомобиля Honda. В составе сплава встречаются платина (0,04% от общего веса детали), палладий (0,06%), родий (0,007%) и церий (1,4%). Подход в данном случае используется тот же, что был приведен в предыдущем примере. Разница между техниками добычи наблюдается только на конечном этапе. Достигнув точки кипения, автокомпонент обрабатывается соляно-азотной кислотой и пероксидом водорода.

Применение выщелачивания позволяет получить из автокатализаторов относительно чистые драгоценные металлы, пригодные для повторного использования.

Что ценного в катализаторе автомобиля | Скупка катализаторов

Для многих автолюбителей остается сюрпризом та информация, что автомобильные катализаторы содержат в своей структуре драгоценные металлы. Но вот в чем вопрос: на сколько реально получить из катализатора металл самому в домашних условиях и сколько можно на этом заработать?

Расскажу все по порядку. Катализатор это часть выхлопной системы автомобиля. Катализатор помогает отчищать выхлопные газы от работы двигателя, таковы требования экологов. Катализатор участвует в химическом процессе, когда наибольшее количество газов нейтрализуются. Во многом поэтому катализатор похож на соты.

Катализаторы бывают металлическими и керамическими, но объединяет их одно — наличие драгоценных металлов: родий, платина и палладий. Эти металлы обладают супер высокой стоимостью. Даже дороже серебра и золота.

Как самому извлечь драгметаллы из катализатора

Первая мысль — «Прикольно! У меня есть катализатор, сейчас я его сломаю и получу чистые металлы». Все не так просто. Извлечь металлы возможно обладая определёнными знаниями химии. Вам понадобятся сильные окисляющие жидкости, но даже растворив соты вероятнее всего столкнётесь с окисью алюминия, которая предотвратит полное растворение. Все металлы извлечь не получится.

Палладий можно добыть при нагреве металла до 500 градусов и одновременное его фторирование. В результате проведения такого процесса получается фтористый палладий, при охлаждении до температуры около 100 градусов его расщепляют с использованием минеральной кислоты.

Но все кустарные способы добыть платину, и палладий обойдутся дороже и не окупят вложенных сил и денег.

Да и самостоятельный аффинаж драгоценных металлов в России преследуется по закону.

Автомобильный катализатор

Как превратить катализатор в деньги?

Самым простым и легальным способом извлечь драгоценные металлы из катализатора — сдать катализатор в скупку. У предприятий уже есть все необходимое оборудование для анализа и извлечения драгоценных металлов их б/у катализаторов. В конечном итоге вы получите больше денег!

Так что если у вас появились автомобильные б/у катализаторы, то смело сдавайте их в скупку. Это абсолютно легальный и честный заработок. Мало того — это большой вклад в экологию, без шуток.

Выбирайте с умом куда сдавать материал! Я лишь могу говорить о своем опыте.

Знаю точно, что сдавать катализатор необходимо в хорошую скупку с максимальными ценами от переработчика. Я сам лично сдаю в скупку Катутиль.

Вот их контакты:
Телефон: +7 (499) 490-71-49
Сайт: http://katutil.ru

Что находится в катализаторе: какие металлы? • Катализаторофф

В выхлопной системе современных автомобилей обязательно присутствует специальный фильтр — каталитический нейтрализатор (КН). Данная деталь, в отличие от других составных частей транспортных средств, создана для выполнения всего одной единственной функции, которая не влияет на работоспособность авто.

Катализатор, ценность которого заключается в способности минимизировать количество токсичных веществ, оказывающихся в выхлопных газах ТС, способствует сохранению климата на Земле.

К сожалению, до сих пор ни одной компанией, выпускающей автомобили, не удалось создать такой идеальный двигатель, который в ходе работе не выделял бы вредных веществ, оказывающихся в составе автомобильных выхлопов. Любой новый автомобиль также будет работать таким образом, что на выходе будут образовываться токсичные вещества.

Благодаря установке автомобильного нейтрализатора, который чаще называют просто катализатором, удается сократить количество вредных веществ в автомобильных выхлопах в среднем на 97-98%. Чтобы понять принцип работы рассматриваемой автомобильной детали, стоит узнать, что находится в катализаторе.

Составные часты катализатора

Если сравнивать строение катализатора с другими автомобильными деталями, то можно отметить, что он имеет не такое сложное строение.

Современный катализатор состоит из нескольких основных частей:

• корпус;
• наполнитель-фильтр;
• специальный каталитический слой.

Корпус нейтрализатора изготавливается из качественного сырья — металла и выполняет защитную функцию. Все дело в то, что катализатор устанавливается на днище автомобиля. Довольно часто в ходе эксплуатации транспортного средства страдает именно низ конструкции авто, следовательно, может пострадать и нейтрализатор. Металлический кожух имеет выпускную и впускную воронки. Данная часть автомобильного катализатора выполняет также еще и теплоизоляционную функцию.

Основной функциональной частью катализатора является фильтр-монолит, который производится либо из керамики, либо из металла. Между металлическим кожухом и монолитом располагается монтажный мат, который надежно защищает внутренности КН.

Керамический или металлический блок (монолит) — это особый вид фильтра, который имеет пористую структуру с большим количеством очень мелких ячеек. Благодаря такому строению удается кратно увеличить площадь соприкосновения выхлопов с рабочей поверхностью КН.

Все ячейки монолита покрываются каталитическим слоем. В состав этого напыление включена группа ценных металлов (платина, палладий, родий), которые обладают свойством катализаторов, то есть ускоряют протекание химических реакций. При этом сами драгметаллы не принимают участие в данных химических реакциях. В некоторых современных моделях для напыления используют золото — благородный металл, который по сравнению с вышеназванными ценными материалами стоит дешевле.

Отвечая на вопрос, что ценного в катализаторе авто, можно отметить, что в КН находится определенное количество ценных металлов, относящихся к числу редких. В связи с этим, стоимость даже вышедшего из строя катализатора достаточно высока. И по той же причине всегда есть возможность сдать старый катализатор, получив заметное денежное вознаграждение.

Зачем скупают катализаторы? Все просто — для их дальнейшей переработки, в ходе которой удается получить определенное количество ценных металлов. Их с годами становится все сложнее добывать из недр земли. Поэтому стали добывать из вторсырья.

Основная функция катализатора

Основная функция катализатора заключается в нейтрализации трех вредных компонентов, входящих в состав автомобильных выхлопов. Такой катализатор еще называют трехкомпонентным.

Они успешно нейтрализуют следующие вредные соединения:

• окислы азота, который является одним из компонентов смога, а также причиной кислотных дождей, такие соединения очень ядовиты для человека;
• угарный газ, который смертельно опасный для всего живого;
• углеводороды, также является одним из компонентов смога.

В результате химических реакций, протекающих в автомобильном нейтрализаторе, данные компоненты распадаются на безопасные элементы, которые и попадают в атмосферу.

Существуют также и двукомпонентые катализаторы, которые, как можно догадаться по названию, нейтрализуют только два компонента выхлопных газов. Но, так как они менее эффективны, то встречаются гораздо реже.

Принцип работы нейтрализатора

Трехкомпонентный автомобильный катализатор работает по следующему принципу.  Автомобильные выхлопы из двигателя поступают в катализатор, заполняя монолит. Металлы-катализаторы, входящие в состав каталитического напыления на ячейках провоцируют (ускоряют) протекание химических реакций окисления. В ходе реакций углеводороды распадаются на водяной пар, а угарный газ превращается в углекислый. Родий помогает преобразовать токсичный оксид азота в азот, который безвреден для человека. Очищенные газы после процесса очищения через выхлопную трубу авто попадают в атмосферу.

На автомобилях, которые работают на дизельном топливе, рядом с катализатором устанавливают сажевый фильтр. На некоторых моделях автомобилей КН и сажевый фильтр могут быть изготовлены как единая конструкция.

Стоит также знать, что для эффективного протекания химических реакций расщепления необходимо ряд условий.

Прежде всего, необходимо достичь рабочей температуры, которая должна быть не менее 300 градусов. Для эффективной работы детали следует поддерживать температуру в диапазоне от 400 до 800 градусов. Если будет превышен этот диапазон, то износ нейтрализатора наступит гораздо раньше.

Как только катализатор придет в негодность, его требуется удалить с транспортного средства. Данную процедуру стоит доверить опытным специалистам. Лучше обратиться в компанию, которая не только произведет демонтаж нейтрализатора, но и займется потом его переработкой. За сданный катализатор автомобилист получить определенную сумму денег. Опытные специалисты произведут оценку нейтрализатора с целью определения количества ценных металлов. Именно от этого зависит конечная цена КН.

%d0%ba%d0%b0%d1%82%d0%b0%d0%bb%d0%b8%d0%b7%d0%b0%d1%82%d0%be%d1%80%d0%b5 — English translation – Linguee

Организация обеспечила подготовку сотрудников и предоставила оборудование для укрепления базы четырех общинных радиостанций в […] Карибском бассейне («Roоts FM», Ямайка; «Radio […] Paiwomak», Гайана; «Radio em ba Mango», Доминика; «Radio […] Muye», Суринам). unesdoc.unesco.org	The Organization also provided training and equipment to reinforce the capacity of four community radio […] stations in the Caribbean (Roots FM, Jamaica; Radio Paiwomak, Guyana; […] Radio em ba Mango, Dominica; and Radio Muye, […] Suriname). unesdoc.unesco.org
RFLQ_S007BA Расчет ликвидности: [. ..] перенести фактические данные в нов. бизнес-сферу . enjoyops.de enjoyops.de	RFLQ_S007BA Liquidity Calculation: […] Transfer Actual Data to New Business Area . enjoyops.de enjoyops.de
Отметим, что к кривой […] ликвидных банковских выпусков с рейтингом Ba3 и Ba2 (BB— и BB соответственно) нижняя граница доходности […] нового выпуска […] Промсвязьбанка предлагает премию в 160 б.п., что в то же время выглядит вполне адекватным за столь «длинный» риск. veles-capital.ru	Note, versus the curve of liquid […] bank issues with Ba3 and […] Ba2 ratings (BB- and BB respectively), the lower border of the yield on the new issue by [. ..] Promsvyazbank provides […] for a premium of 160 b.p., which looks quite adequate for such a “long” risk. veles-capital.ru
C. Согласившись с […] тем, что BSP и BB следует отнести […] к одному структурному элементу и так же, как BFC, они непосредственно […] связаны с программой, эти члены Группы сочли, что по своему характеру эти службы обеспечивают выполнение программы и поэтому должны фигурировать в Части III бюджета вместе с Бюро по управлению людскими ресурсами (HRM). unesdoc.unesco.org	C. While agreeing that BSP […] and BB should be placed together […] and, with BFC, were directly linked to programme, they considered […] that this was in a programme support capacity and that these services should therefore figure under Part III of the budget along with HRM. unesdoc.unesco. org
Долгосрочный рейтинг в иностранной и национальной валюте подтвержден на уровне «BB». telecom.kz	The long-term rating in foreign and national currency was confirmed at “BB” level. telecom.kz
На устройствах РПН с числом переключений более чем 15.000 в год мы […] рекомендуем применять маслофильтровальную установку OF100 (инструкция по […] эксплуатации BA 018) с бумажными […] сменными фильтрами. highvolt.de	If the number of on-load tap-changer operations per year […] is 15,000 or higher, we recommend the use of […] our stationary oil filter unit OF […] 100 with a paper filter insert (see Operating Instructions BA 018). highvolt.de
В нашем [. ..] каталоге Вы найдете описание всех преимуществ, технических характеристик и номера деталей соединений SPH/BA. staubli.com	Discover all the advantages, technical features and part numbers of the SPH/BA couplings in our catalog. staubli.com
16.11.2009 МРСК Центра присвоен […] кредитный рейтинг S&P «BB—/B/ruAA-» прогноз «Стабильный», […] свидетельствующий о способности […] и готовности Компании своевременно и в полном объеме выполнять свои финансовые обязательства. euroland.com	16.11.2009 IDGC of […] Centre was assigned a BB-/B/ruAA— credit rating […] (“Stable”) by S&P, thus testifying to the Company’s capability […] and readiness in the performance of its financial obligations. euroland. com
RM06BA00 Просмотр списка заявок . enjoyops.de enjoyops.de	RM06BA00 List Display of Purchase Requisitions . enjoyops.de enjoyops.de
bb) должны быть упакованы […] в закрытые контейнеры, которые были официально опечатаны и имеют регистрационный номер зарегистрированного […] питомника; этот номер должен быть также указан в фитосанитарном сертификате в разделе «Дополнительная декларация. fsvfn.ru	bb) be packed in closed containers […] which have been officially sealed and bear the registration number of the registered […] nursery; this number shall also be indicated under the rubric “Additional Declaration” on the Phytosanitary Certificate. fsvfn.ru
Запросы и бронирования, связанные с Вознаграждениями (включая Вознаграждения от Компаний-партнеров) можно сделать на сайте ba. com или в местном сервисном центре Участника в соответствии с процедурой оформления Вознаграждений, которая может время от времени быть в силе, как указано на сайте ba.com. britishairways.com	Requests and bookings relating to Rewards (including Service Partner Rewards) may be made online at ba.com or through the Member’s local service centre in accordance with such procedures that may be in force from time to time for the issue of Rewards, as set out on ba.com. britishairways.com
Еще одним из популярных туристических мест в 2010 […] году будет, согласно BA, Стамбул в Турции. tourism-review.ru	Among other popular destinations for 2010 will be, […] according to the BA, Istanbul in Turkey. tourism-review.com
Быстроразъемные […] соединения SPH/BA с защитой от […] утечек при разъединении и быстроразъемные полнопоточные соединения DMR для […] систем охлаждения: масляных систем и систем вода/гликоль. staubli.com	SPH/BA clean break and DMR full […] flow quick release couplings for cooling applications such as oil and water glycol connections. staubli.com
bb) Место производства, свободное […] от вредного организма – место производства, где данный вредный организм отсутствует, и […] где оно официально поддерживается, cc) Участок производства, свободный от вредного организма — Определённая часть места производства, для которой отсутствие данного вредного организма научно доказано, и где в случае необходимости оно официально поддерживается в течение определённого периода времени, и которая управляется как отдельная единица, но таким же образом, как и свободное место производства. fsvfn.ru	bb) Pest free place of production […] denotes to a place of production where a specific type of pest is not present and the […] place is officially protected, 3 cc) Pest free production site denotes to a production area where a specific type of pest is not present and this status is officially protected for a certain period of time and to a certain part of production area administered as a separate unit as in the case of place of production free from pests. fsvfn.ru
После того как вы загрузите изображение, вы […] сможете поместить его в своих сообщениях, […] используя специальный BB код, который отображается […] под изображением при просмотре на полный экран. forum.miramagia.ru	When you have uploaded a picture, you can place it in your […] posts by using the BB code text that is displayed [. ..] below the image when you view it at full size. forum.miramagia.com
Используйте сигнал BB или синхронизирующий сигнал уровня HDTV 3 в качестве […] внешнего синхронизирующего сигнала. service.jvcpro.eu	Make use of BB signal or HDTV 3 level synchronizing signal as the external […] synchronizing signal. service.jvcpro.eu
В нее входят 6 базовых […] шасси с дополнительным индексом BB и колесными формулами 4×4, 6х6 и 8×8 (модели от 16.33ОBB до 41.460BB) с полезной нагрузкой 8-27 т и […] рядными 6-цилиндровыми […] двигателями мощностью 326-460 л.с. Эту гамму замыкают седельные тягачи BBS (6×6/8×8) с допустимой нагрузкой на седло от 12 до 30 т, приспособленные для работы в составе автопоездов полной массой до 120 т и развивающие максимальную скорость 90 км/ч. Их оснащают 660-сильным дизелем V10, а наиболее тяжелые машины комплектуют автоматизированной 12-ступенчатой коробкой передач ZF. trucksplanet.com	It has a bolster payload from 12 to 30 […] tons and GCVW is up […] to 120 tons. Maximum speed is 90 km/h. The semi-tractors are equipped with a 660 hp diesel engine V10, and the most heavy trucks are […] used an automatic 12-speed transmission ZF. trucksplanet.com
Компания также поставляет систему шасси для первого в мире гражданского конвертоплана «Tiltrotor» […] […] (воздушного судна, оснащённого поворотными несущими винтами): Messier-Bugatti-Dowty поставляет оборудование для BA609 фирмы Bell/Agusta Aerospace, летательного аппарата, сочетающего в себе скорость и дальность самолёта с маневренностью […] […] вертикально взлетающего вертолёта. safran.ru	It also supplies the landing gear for the Bell/Agusta Aerospace BA609, the world’s first civilian tilt-rotor aircraft, combining the flexibility of vertical flight with the speed and range of a conventional aircraft. safran.ru
Рейтинг финансовой устойчивости […] «D-» (что отображает Ba3 по BCA оценке) присвоен […] Ардшининвестбанку как одному из крупнейших […] банков Армении (будучи вторым банком в Армении по величине активов с долей рынка в 12,2% в 2007 году, Ардшининвестбанк в марте 2008 года стал лидером по этому показателю), широкой филиальной сетью, хорошими финансовыми показателями, особенно – растущей рентабельностью, высокой капитализацией и показателями эффективности выше среднего в контексте армянского рынка. ashib.am	According to Moody’s, ASHIB’s «D-» BFSR — which maps to a Baseline […] Credit Assessment of Ba3 – derives from its […] good franchise as one of Armenia’s largest […] banks (ranking second in terms of assets with a 12.2% market share as at YE2007 — reportedly moving up to first place by March 2008) and good financial metrics, particularly, buoyant profitability, solid capitalisation and above-average efficiency ratios, within the Armenian context. ashib.am
В январе 2009 года, в рамках ежегодного пересмотра кредитных рейтингов, рейтинговой агентство Moody’s […] подтвердило […] присвоенный в 2007 году международный кредитный рейтинг на уровне Ba3 / Прогноз «Стабильный» и рейтинг по национальной шкале […] Aa3.ru, что свидетельствует […] о стабильном финансовом положении ОГК-1. ogk1.com	In January 2009 as part of annual revising of credit ratings, the international rating agency Moody’s […] confirmed the international […] credit rating at the level Ba3 with Stable outlook attributed in 2007 and the national scale rating Aa3.ru, which is […] an evidence of OGK-1’s stable financial position. ogk1.com
S&P также понизило оценку риска перевода и […] конвертации валюты для украинских […] несуверенных заемщиков с «BB» до «BB—», однако подтвердило краткосрочные […] рейтинги Украины по […] обязательствам в иностранной и национальной валюте на уровне «В», рейтинг по национальной шкале «uaAA» и рейтинг покрытия внешнего долга на уровне «4». ufc-capital.com.ua	S&P also downgraded the risk of currency transfer and […] conversion for Ukrainian non-sovereign […] borrowers from BB to BB-, but confirmed the short-term ratings […] of Ukraine for liabilities […] denominated in foreign and domestic currencies – at B level, its national scale rating — uaAA and foreign debt coverage rating – at the level 4. ufc-capital.com.ua
Для целей повышения безопасности и защиты корпоративной информации, СКУД bb guard является не просто профессиональным устройством контроля доступа с распознаванием лица, а предоставляет возможность интеграции как с системой bb time-management (с последующим формированием различных отчетов о посещаемости сотрудников […] для целей финансовой мотивации), […] так и c третьими устройствами, такими как: электрические замки, сигнализация, датчики и т.д. moscow-export.com	In order to increase security of corporate information, bb guard is not only a professional device for access control with face recognition, it also presents the possibility of integration with system bb time-management (with subsequent formation of various reports of staff attendance for their motivation) […] and with outside devices such as  electric locks, alarms, sensors, etc. moscow-export.com
Оба этих варианта добавляют связь к оригинальному сообщению, […] показывая имя автора, дату и время […] сообщения, в то время как BB Код тэг Цитировать указывает […] нужное сообщение без этой дополнительной информации. ipribor.com.ua	Both these options add a link to the original post showing the name of the poster and the date and […] time of the post, whereas the […] Bulletin Board Code quote tag simply quotes the relevant post […] without this additional information. ipribor.com
Самостоятельная […] финансовая позиция Самрук-Энерго на […] уровне рейтинговой категории BB отражает преимущество вертикальной […] интеграции, так как деятельность […] компании включает весь процесс выработки энергии, начиная от добычи угля и заканчивая генерацией и распределением электрической и тепловой энергии. halykfinance.kz	SE’s standalone business and financial profile […] is assessed at BB rating category, which benefits […] from its vertical integration as its […] activities range from coal mining to generation and distribution of power and heat. halykfinance.kz
Насос типа MSD имеет самый широкий спектр гидравлических характеристик из всех […] многоступенчатых насосов класса BB3 на рынке. sulzer.com	The MSD pump has the broadest […] hydraulic coverage of any BB3 type multistage pump […] in the market. sulzer.com
bb) проводить регулярный […] обзор процесса дальнейшего осуществления Пекинской платформы действий и в 2015 году в установленном […] порядке собрать все заинтересованные стороны, включая гражданское общество, для оценки прогресса и проблем, уточнения задач и рассмотрения новых инициатив через 20 лет после принятия Пекинской платформы действий daccess-ods.un.org	(bb) To review regularly […] the further implementation of the Beijing Platform for Action and, in 2015, to bring together all […] relevant stakeholders, including civil society, to assess progress and challenges, specify targets and consider new initiatives as appropriate twenty years after the adoption of the Beijing Platform for Action daccess-ods.un.org
bb) содействовать созданию […] у женщин и девочек положительного представления о профессиональной деятельности в области науки […] и техники, в том числе в средствах массовой информации и социальных средствах информации и через информирование родителей, учащихся, преподавателей, консультантов по вопросам профориентации и разработчиков учебных программ, а также посредством разработки и расширения других стратегий, призванных стимулировать и поддерживать их участие в этих областях daccess-ods.un.org	(bb) Promote a positive image […] of careers in science and technology for women and girls, including in the mass media and […] social media and through sensitizing parents, students, teachers, career counsellors and curriculum developers, and devising and scaling up other strategies to encourage and support their participation in these fields daccess-ods.un.org
Также нельзя не упомянуть, что серьезным прорывом Банка стало получение самого высокого рейтинга среди всех частных банков страны со 100%-ным местным капиталом (одновременно это и второй лучший рейтинг среди всех частных банков Азербайджана) от […] международного рейтингового агентства Standard & […] Poor’s — долгосрочный ‘BB—‘ и краткосрочный […] ‘B’, прогноз изменения рейтинга — «стабильный». pashabank.az	It should be also noted that receiving highest rating among all private banks of the country with 100 % local capital (simultaneously ranking second in rating among all private banks of Azerbaijan) from the […] International Rating Agency Standard & […] Poor’s: long-term and short-term BB— B with […] «stable» outlook has become a significant breakthrough of the Bank. pashabank.az
Политика управления денежными средствами Компании ограничивает суммы финансовых активов, которые можно содержать в каком-либо из банков, в зависимости от размера капитала уровня такого банка и его долгосрочного кредитного рейтинга, присвоенного агентством Standard & Poors (например, не более 40% для банка с рейтингом «BB» на 31 декабря 2010 года). kmgep.kz	The Company’s treasury policy limits the amount of financial assets held at any one bank to the lower of a stipulated maximum threshold or a percentage of the bank’s Tier I capital, which is linked to the banks long term counterparty credit rating, as measured by Standard and Poor’s rating agency, (e.g. not greater than 40% for a BB rated bank at December 31, 2012). kmgep.kz
В свою очередь, основание извещателя […] […] должно быть установлено в корпусе для установки в подвесной потолок FAA‑500‑BB или в коробке для установки на поверхность потолка FAA‑500‑SB. resource.boschsecurity.com	In addition, the detector base must be installed in an FAA‑500‑BB Ceiling Mount Back Box or in an FAA‑500‑SB Surface Mount Back Box. resource.boschsecurity.com

Металлы в катализаторах драгоценные, извлечение

    Когда регенерация катализатора риформинга уже не может восстановить активность, его заменяют. Отработанный катализатор передают на металлургические предприятия для извлечения платины и других содержащихся в нем металлов, особенно рения. Извлеченные драгоценные металлы обычно возвращают производителю катализатора для введения в новую партию свежего катализатора риформинга. [c.156]
    Драгоценные металлы извлекают из отработанных катализаторов для повторного использования, а большинство наиболее часто используемых в катализаторах металлов, среди которых и такие дорогостоящие, как никель, кобальт, медь, хром, повторно не используется. Этому препятствует главным образом присутствие в отработанном катализаторе органических остатков. Хотя удаление органических остатков удорожает процесс извлечения металлов, его необходимо проводить, так как в противном случае нарушается технология разделения металлов и загрязняются сточные воды. Вторичному использованию металлов катализаторов мешает также то обстоятельство, что многие [c.28]

    Срок службы катализаторов, содержащих металлы платиновой группы, составляет 1—3 года. Для извлечения драгоценных металлов из отработанных катализаторов ГИАП предложил способ [400], обеспечивающий утилизацию, например, палладия на 95%. [c.118]

    Кроме перечисленных областей применения ионообменные полимеры широко используются в ионообменной хроматографии, основанной на различии в заряде, объеме и степени гидратации разделяемых ионов, и аналитической химии, для выделения драгоценных металлов, в качестве катализаторов [19], для извлечения алкалоидов из весьма разбавленных растворов, разделения рацематов, выделения н очистки витаминов и антибиотиков и т. д. В медицине иониты служат для удаления из крови ионов кальция, [c.592]

    Третий фактор, осложняющий повторное использование металлов, — необходимость создания транспортной сети для сбора катализаторов на переработку. Основным препятствием для возможного извлечения металлов из отработанных катализаторов дожигания выхлопных газов автомобилей является их географическая рассеянность. Катализатор дожигания каждого автомобиля содержит около 1,6 г драгоценных металлов. Отделение их от носителя — оксида алюминия — было бы рентабельным при наличии развитой централизованной системы сбора и транспортировки контейнеров с отработанным катализатором. [c.29]

    Потребление металлов платиновой группы обычно не сопровождается их поте-)ями. В большинстве случаев платиновые металлы не подвергаются разрушению, высокая стоимость этих металлов требует их экономного использования и регенерации. Относительная легкость, с которой они могут быть отделены от других химически более активных материалов, позволяет достичь практически полного извлечения платины. Кроме того, не менее 97 % от общего количества металлов платиновой группы, потребляемого в США, покупается не индивидуальными потребителями, а промышленными организациями, которые систематически занимаются вопросами их экономии и регенерации. Однако, металлы платиновой группы, используемые в электронном оборудовании, расходуются необратимо, поскольку извлечение драгоценных металлов из утиля электронного оборудования хотя и возможно, но как правило неэкономично. Небольшие количества платиновых металлов расходуются необратимо и при использовании для некоторых других целей. По-видимому, некоторая часть платины и палладия, входящих в состав катализатора для очистки выхлопных газов, не поддается извлечению. [c.289]

    Развитие производства продукции органического синтеза предусмотрено на базе рационального использования топливно-энергетических ресурсов, широкого применения нетрадиционных (неиефтяных) видов сырья, высоко-селективр ых и высокоактивных катализаторов пролонгированного действия. Запланированы разработка широкой номенклатуры И оспоение производства поверхностно-активных веществ для повышения степени извлечения нефти из недр, цветных и драгоценных металлов из руд. [c.182]

---

Как проверить катализатор на машине и определить его неисправность

Катализатор автомобиля является важной деталью выхлопной системы, которая выполняет две функции: очищает отработавшие газы перед выбросом в атмосферу и снижает дополнительное сопротивление для них. Он расположен на днище автомобиля между глушителем и выпускным коллектором. Устанавливается катализатор, как на бензиновые, так и на дизельные моторы, то есть используется в каждом автомобиле с двигателем внутреннего сгорания.

Водитель автомобиля должен контролировать работу катализатора, поскольку от него зависит мощность двигателя. Загрязненный или поврежденный катализатор приводит к повышенному расходу топлива и понижению динамики автомобиля. При первых симптомах необходимо проверить катализатор на машине, что можно сделать самостоятельно или в сервисе.

Признаки неисправности катализатора на машине

Водитель, даже с малым опытом, без проблем сможет определить наличие неисправности в системе выпуска, которая, чаще всего, связана с катализатором. Если отработавшие газы начали плохо проходить на выхлоп, это отразится следующим образом на «поведении» машины и мотора:

• Машина начнет с трудом набирать скорость. При этом проблема чувствуется до определенного момента, который зависит от степени загрязненности или повреждения катализатора. Например, при разгоне по загородной трассе автомобиль медленно будет увеличивать скорость на низких передачах, а при переходе на повышенную (и набор высокой скорости) он начнет работать в обычном режиме. Может сложиться ощущение, что сзади в автомобиле находится тяжелый груз, из-за чего разгон происходит медленно;
• Горит лампочка Check Engine. При сильном загрязнении катализатора некоторые электронные блоки управления зажигают лампочку с требованием проверки двигателя, чтобы водитель понимал о наличии неисправности. При этом на бортовом компьютере может загореться оповещение об ошибке P0420 – проблема с эффективность мотора;
• Повысился расход топлива. Из-за загрязненного катализатора увеличивается расход топлива. Обращайте внимание, что повышение расхода говорит о неисправности в системе выхлопа только в том случае, если имеется проблема с медленным набором скорости.

Если катализатор сильно поврежден или забит, двигатель может не заводиться. Или же мотор будет стартовать, но через несколько секунд работы глохнуть.

Почему выходит из строя катализатор

Как было отмечено выше, если имеются проблемы с катализатором, то это его забитость грязью или деформация. Чаще всего к выходу из строя катализатора ведут следующие причины:

• Использование низкокачественного топлива. Если топливо-воздушная смесь не успевает полностью сгореть в камере сгорания, она догорает в коллекторе или катализаторе. Это приводит к оплавлению элементов выхлопной системы, вследствие чего продукты сгорания застревают в катализаторе, тем самым мешая воздуху проходить с требуемой скоростью;
• Плохой катализатор. Если используется неоригинальный катализатор, то велик риск приобрести модель, в которой ячейки («соты») имеют маленький диаметр, из-за чего они быстро забиваются продуктами сгорания. Также такая проблема может наблюдать у автомобилей, разработанных для американского рынка, где качество топлива значительно выше, и от него остается меньше продуктов сгорания, в таких машинах устанавливают катализаторы с маленькими «сотами»;
• Проблемы в работе двигателя. Однозначно сказать, что приводит к увеличению продуктов сгорания в выхлопе при проблемах с двигателем, невозможно без проведения диагностики. При этом забитый катализатор часто является симптомом наличия неисправностей в моторе;
• Поездки по плохим дорогам. При регулярной неаккуратной езде по плохим дорогам катализатор может получить механическое повреждение. Удар по катализатору приведет к разрушению «сот» или их деформации. Также такая проблема может наблюдаться после неудачной попытки преодолеть препятствие (бордюр или «лежащего полицейского»).

Проблемы с катализатором способны привести к выходу из строя дорогостоящих элементов двигателя. Рекомендуется в кратчайшие сроки устранить проблему, предварительно ее диагностировав.

Как проверить катализатор на машине

Диагностировать неисправность катализатора водитель может самостоятельно, при наличии должных знаний и необходимого оборудования. Также практически любой автомобильный сервис выполняет платную проверку катализатора. Можно выделить 3 основных способа, как проверить катализатор.

Метод 1: Визуальный осмотр

Наличие проблем в работе катализатора можно определить «на глаз». Если корпус детали деформирован, велик шанс, что повреждены «соты» катализатора. При этом снаружи не получится осмотреть устройство на забитость грязью и продуктами сгорания, соответственно, потребуется снимать катализатор с автомобиля.

Проблема кроется в том, что снять катализатор с автомобиля довольно трудно. Для этого потребуется яма или подъемник, поскольку система выхлопа находится на днище машины. Кроме того, у каждой модели машины свой принцип демонтажа устройства, с которым можно ознакомиться в технической литературе по конкретному автомобилю. Также проблемой является «прикипание» фиксатора катализатора, из-за чего часто снять деталь удается только с использованием «болгарки».

Сняв катализатор, необходимо осмотреть его на наличие просветов. Забитый грязью катализатор можно почистить или заменить на новый.

Важно: Не на всех автомобилях конструкция катализатора позволяет осмотреть его внутренности и определить их чистоту.

Метод 2:  Проверка на противодавление

Самый распространенный метод проверки катализатора на машине, который не требует его демонтажа. Суть проверки на противодавление заключается в том, что измеряется давление выхлопа машины, которое после сравнивается с идеальными показателями. Для диагностики автомобиля подобным способом потребуется манометр и импровизированный переходник для его подключения.

Как в первом методе, машину лучше поднять или загнать на яму. Далее необходимо снять первый лямбда-зонд (он же датчик кислорода), и на его место подключить манометр. Поскольку напрямую вкрутить его не получится, необходим переходник, которым может выступать резиновый шланг. Важно его соединить таким образом, чтобы создать полную герметичность. После этого двигатель заводят и поднимают обороты до 2500-3000 за секунду, поддерживая их 10-15 секунд. За это время необходимо зафиксировать показания манометра. Далее значения сравниваются со следующими данными:

• 0,3 кгс/см² – катализатор в норме;
• 0,35 кгс/см² – если двигатель не дорабатывался, значение повышенное. Для доработанных моторов показатель в норме;
• 0,5 кгс/см² и выше – имеются явные проблемы с катализатором.

Выше названы средние цифры, которые могут быть применены, как ориентиры. В идеале, при диагностике лучше найти показания для конкретной модели машины.

Метод 3: Диагностика мотор-тестером

Мотор-тестер представляет собой комплект оборудования, которое позволяет определить состояние многих параметров машины на основе осциллограммы. При подобном способе проверки диагностическое устройство устанавливается вместо свечи зажигания, после чего двигатель стартует и снимаются осциллограммы. На их основе специалисты делают выводы о состоянии катализатора автомобиля.

Устранив вовремя проблемы с катализатором, можно избежать дорогостоящего ремонта двигателя и значительно снизить расход топлива.

Загрузка…

Особенности превращения н-гексана на катализаторе Nh5 Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 544.478.13

ОСОБЕННОСТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ Н-ГЕКСАНА НА КАТАЛИЗАТОРЕ Nh5(ЦВМ)

Н. И. Комарова, М. О. Тараскин, Т. В. Аниськова

Комарова Нина Игоревна, студент кафедры нефтехимии и техногенной безопасности Института химии, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, [email protected]

Тараскин Максим Олегович, студент кафедры нефтехимии и техногенной безопасности Института химии, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, [email protected]

Аниськова Татьяна Владимировна, доцент кафедры нефтехимии и техногенной безопасности Института химии, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, [email protected]

Процесс каталитического риформинга остается одним из основных процессов современной нефтехимической промышленности, позволяющий получать товарные продукты — бензины с высокой детонационной стойкостью и сырьё для нефтехимической промышленности — ароматические углеводороды. Одной из важнейших задач совершенствования процесса риформинга является разработка новых эффективных каталитических систем, не имеющих в своем составе благородных металлов. В связи с этим целью работы явилось изучение влияния параметров активации цеолита МИ4(ЦВМ) и осуществления процесса на результаты превращения н-гексана. Исследование проводили на лабораторной установке с реактором проточного типа со стационарным слоем катализатора. В качестве сырья использовали н-гексан. Суммарный анализ продуктов позволяет нам говорить о том, что данный цеолит как при активации в токе воздуха, так и в токе водорода, является подходящей матрицей для дальнейшего промотирования различными металлами, что дает возможность получения высокооктановых компонентов автомобильных бензинов. Наиболее целесообразно использование изучаемой цеолитной системы при её активации в водороде. В зависимости от температуры изучаемая цеолитная система может быть использована для различных процессов (изомеризация, риформинг, каталитический крекинг). Ключевые слова: цеолиты, катализаторы, структура, состав, каталитический риформинг.

001: 10.18500/1816-9775-2018-18-2-140-144

В связи с сокращением разведанных запасов углеводородного сырья и неуклонным ростом потребления высококачественных моторных топлив возрастает актуальность работ по модернизации существующих процессов производства бензинов [1-7].

В настоящее время каталитический риформинг — это один из основных процессов совре-

менной нефтеперерабатывающей промышленности, который позволяет получать бензины с высокой детонационной стойкостью, а также ароматические углеводороды, которые являются сырьем для нефтехимической промышленности.

Одна из важнейших задач совершенствования процесса риформинга — создание новых эффективных каталитических систем, которые не содержат в своем составе благородные металлы.

Выбор в качестве исходного сырья н-гексана обусловлен, во-первых, его способностью образовывать бензол, содержание которого в моторном топливе ограничивается в настоящее время по российским стандартам 1,0 масс. % из-за преобразования его в канцерогенный бензпирен при горении топлива.

С точки зрения химизма превращения н-алканов выбор н-гексана связан с числом углеродных атомов в углеводороде, так как известно, что углеводороды, содержащие в своей цепи большое количество углеродных атомов, гораздо легче подвергаются превращениям при одних и тех же условиях проведения конверсии.

Катализатор КИ4(ЦВМ), взятый для исследования, относится к структурному типу высококремнистых цеолитов МИ, дегидрокси-лированая КИ4+ форма цеолита, структурный аналог цеолитов типа 7БМ. Предполагается, что в процессе обработки цеолита №У растворами аммонийных солей образуется водородная форма цеолита У из аммонийной формы. Катионы металлов удаляются так называемым декатио-нированием. В этом случае ионы заменяются на катион аммония NN4+, а в результате последующей термообработки удаляется газообразный NN3, а освободившийся протон прикрепляется к атому кислорода, образуя кислотную ОН-группу [8-12].

В данной работе проведено исследование активности цеолитсодержащего катализатора Nh5(ЦВМ) на лабораторной установке в реакторе проточного типа со стационарным слоем катализатора. Серию опытов проводили в интервале температур 300-500 °С (шаг 50 °С), в токе водорода и без его подачи. Осуществлено 2 серии опытов:

15 Комарова Н. И., Тараскин М. О., Аниськова Т. В., 2018

Н. И. Комарова и др. Особенности превращения н-гексана на катализаторе Nh5(ЦВМ)

1) при активации каталитической системы в токе водорода при температуре 500 °С в течение 2 ч, эксперимент проводили при температуре 300-500 °С в токе водорода, при объемной скорости подачи водорода 2 л/ч в течение 1 ч;

2) при активации каталитической системы в токе воздуха при температуре 500 °С в течение 2 ч, эксперимент проводили при температуре 300-500 °С в токе водорода, при объемной скорости подачи водорода 2 л/ч в течение 1 ч.

В результате превращения н-гексана на исследуемой каталитической системе получены жидкие продукты сложного многокомпонентного состава с количеством углеродных атомов в цепи от С5 до С14 и газы, содержащие в своем

составе углеводороды С1 — С5, анализ которых осуществлялся с помощью газожидкостной хроматографии.

Анализ полученных газообразных и жидких продуктов позволяет говорить о высокой активности данной цеолитной системы в реакциях превращения н-гексана. Проведение эксперимента при температуре 300 °С говорит о конверсии н-гексана на 80,8% (при активации системы в токе воздуха) и на 89,1% (при активации системы в токе водорода). С ростом температуры степень превращения увеличивается и достигает максимального значения при 500 °С — 97,5% и 99,5% соответственно для катализатора, активированного в токе воздуха и в токе водорода (рис. 1).

О, %

100

85

в воздухе в водороде

70 —

55

250 300 350 400 450 500 550

Т, °С

Рис. 1. Зависимость степени превращения н-гексана от температуры на катализаторе ЫН4(ЦВМ)

Анализ состава газа показал одинаковую тенденцию для двух серий опытов. Доля газовых продуктов с ростом температуры уменьшается. В газе превалирует пропан, доля которого растет с увеличением температуры; для цеолита, активированного в токе воздуха, эта тенденция прослеживается более отчетливо. Большая доля в продуктах реакций крекинга пропана позволяет говорить о симметричном распаде молекулы н-гексана по связи С-С.

С ростом температуры уменьшается содержание алканов нормального и изо-строения. Данная тенденция прослеживается для двух серий опытов (рис. 2).

В жидком продукте с ростом температуры для двух серий опытов отмечается уменьшение суммарного содержания продуктов реакций изомеризации (с 28.6 до 6.3% — для цеолита, активированного в токе воздуха; с 48,1 до 10,6% —

для цеолита активированного в токе водорода), что не отражается на величине октанового числа (ОЧ) за счет увеличения продуктов ароматического строения, также обладающих большим октановыми числами.

Основными критериями качества получаемого жидкого продукта в процессе риформинга является показатель октанового числа и содержания ароматических углеводородов.

В данном случае при превращении н-гек-сана на катализаторе с ростом температуры показатель октанового числа увеличивается. Максимальное значение ОЧ отмечено при температуре 500 °С — 90 пунктов по моторному методу в токе водорода, за счет значительного суммарного содержания в них ароматических углеводородов и алканов изостроения, обладающих высокой детонационной стойкостью (таблица).

/, масс. % 60 п

40 —

:о —

250

300

350

400

-150

500

в воздухе в водороде

550

т, °с

Рис. 2. Влияние температуры на выход н-парафинов (С4-С5) на катализаторе ЫН/ЦВМ)

Зависимость октанового числа жидких продуктов превращения н-гексана на катализаторе №Н4(ЦВМ) от температуры, при активации системы в токе воздуха в интервале температур 300-500 °С

Температура, °С Октановое число при активации системы в токе

воздуха водорода

Метод

исследовательский моторный исследовательский моторный

300 50,2 55,8 90,5 71,6

350 53,0 57,7 93,7 76,3

400 66,5 60,6 97,4 80,8

450 93,4 71,5 100,2 85,6

500 100,5 79,1 105,6 90,0

Однако также необходимо отметить, что все жидкие продукты, полученные при разных температурах, обладают большими октановыми числами, что можно объяснить превалированием продуктов изостроения при низких температурах осуществления опыта и продуктов ароматического строения при высоких температурах осуществления опыта.

Для двух серий опытов содержание ароматических соединений в жидком продукте растет с увеличением температуры. Максимальное значение и в одном и в другом случае отмечено при 500 °С — 20,6% для цеолита, активированного в токе воздуха, и 28,7% — для цеолита, активированного в токе водорода (рис. 3).

Поскольку содержание бензола в товарных бензинах регламентируется стандартами ЕВРО, немаловажным показателем является содержание бензола. Анализ продуктов превращения показал, что с ростом температуры содержание бензола растет, при температуре

300-350 °С содержание бензола в продукте превращения минимальное и находится в интервале 0,3-0,8 масс.%, независимо от способа активации цеолита. В дальнейшем с ростом температуры роль активации цеолита оказывает значительное влияние на образование бензола. При активации цеолита в токе воздуха отмечен менее интенсивный рост выхода бензола по сравнению с системой, активированной в токе водорода (рис. 4).

Суммарный анализ газообразных и жидких продуктов позволяет предположить, что данный цеолит как при активации в токе воздуха, так и при активации в токе водорода, является подходящей матрицей для дальнейшего промоти-рования его различными металлами.

Использование данной системы при активации в токе водорода целесообразно при Т = 300-350 °С в процессе изомеризации, при Т = 350-400 °С — низкотемпературного рифор-минга, при Т = 400-500 °С — в процессе крекинга.

H. И. Комарова и др. Особенности превращения н-гексана на катализаторе ПН4(ЦВМ)

f, масс. %

250 300 350 400 450 500 550

т, °с

Рис. 3. Влияние температуры на выход ароматических углеводородов на катализаторе

ЫН4(ЦВМ)

f масс. % 12 i

T, °С

Рис. 4. Влияние температуры на выход бензола на катализаторе МЫ4(ЦВМ)

Необходимо отметить, что в двух сериях опыта образование кокса незначительно, что является немаловажным и позволяет говорить о большом межрегенерационном периоде данной цеолитной системы.

Таким образом, из совместного анализа двух серий опытов можно сделать вывод, что наиболее целесообразно использование изучаемой цеолитной системы при её активации в водороде. Показано, что в зависимости от температуры изучаемая цеолитная система может быть использована для различных процессов ( изомеризация, риформинг, каталитический крекинг).

Список литературы

1. Кузьмина Р. И., Афонин А. А., Ливенцев В. Т., Аниськова Т. В. Модифицированные высококремнистые цеолит-ные катализаторы // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Хи-

мия. Биология. Экология. 2010. Т. 10, вып. 2. С. 23-26.

2. Кузьмина Р. И., Аниськова Т. В., Пилипенко А. Ю., Степанов М. Ю. Влияние параметров активации висмут-хромцеолитной системы на превращение н-гексана // Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 34, № 4. С. 65-68.

3. Алиев Р. Р., Ёлшин Н. А. Стратегия усовершенствования процесса гидроочистки нефтяных фракций // Нефтепереработка и нефтехимия. 2013. № 4. С. 8-10.

4. Смирнов В. К., Талисман Е. Л., Капустин В. М., Бабаева И. А. Промышленный опыт среднетемпературной изомеризации легкой бензиновой фракции // Нефтепереработка и нефтехимия. 2005. № 2. С. 14-17.

5. Степанов В. Г., Ионе К. Г. Цеолитные катализаторы в процессах переработки углеводородного сырья в высокооктановые автобензины // Хим. пром-сть. 1996. № 3. С. 59-70.

6. Ершов М. А., Емельянов В. Е., Климов Н. А., Клейменов А. В., Кондрашев Д. О., Головачев В. А. Разработка нового неэтилированного авиационного бензина // Нефтепереработка и нефтехимия. 2017. № 5. С. 3-6.

7. Величкина Л. М., ВосмериковА. В. Облагораживание прямогонной бензиновой фракции нефти на ренийсо-держащих цеолитах типа ZSM-5 // Нефтепереработка и нефтехимия. 2017. № 5. С. 7-13.

8. Database of Zeolite Structures. URL: iza-structure. org/databases (дата обращения: 15.01.18).

9. Пат. RU 22555879. Способ модифицирования кристаллического цеолита типа ZSM-5 и применение полученного цеолита с дезактивированной внешней поверхностью / Попов А. Г. — № 2013153141/05; за-явл. 29.11.2013; опубл. 10.07.2015, Бюл. № 19.

10. Пат. 2471854 RU. Катализатор для риформинга и способ его приготовления / Красий Б. В., Козлова Е. Г., Сорокин И. И., Марышев В. Б., Осадчен-ко А. И. — № 2011150736/04; заявл. 10.01.2013; опубл. 10.01.2013, Бюл. № 1.

11. Смит Дж. В. Химия цеолитов и катализ на цеолитах / под ред. Дж. Рабо. М. : Мир, 1980.

12. Shrivastava S., Bera T., Roy A., Singh G., Ramachandra-rao Р., Dash D. Characterization of enhanced antibacterial effects of novel silver nanoparticles // Nanotechno-logy. 2007. № 18. Р. 1-9.

Features of the Reactions of n-hexane

on the Catalyst Nh5(ZHM)

N. I. Komarova, M. O. Taraskin, T. V. Aniskova

Nina I. Komarova, ORCID 0000-0001-9888-8471, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, komarova.

[email protected]

Maxim O. Taraskin, ORCID 0000-0002-5673-3241, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, [email protected]

Tatyana V. Aniskova, ORCID 0000-0003-1988-323X, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, [email protected]

The process of catalytic reforming remains one of the main processes of the modern petrochemical industry, allowing for obtain commodity products — gasoline, with high detonation resistance and raw materials for the petrochemical industry — aromatic hydrocarbons. One of the most important tasks of improving the reforming process is the development of new efficient catalytic systems that don’t have noble metals in their composition. In this connection, the aim of the work was to study the influence of the activation parameters of zeolite Nh5(ZHM) and the process on the results of the conversion of n-hexane. The study was carried out on a laboratory installation with a flow-through type reactor with a stationary catalyst bed. N-hexane was used as the raw material. The total analysis of the products allows us to say that this zeolite, both when activated in a stream of air and in a current of hydrogen, is a suitable matrix for further promotion by various metals, which makes it possible to obtain high-octane components of automotive gasolines. It is most expedient to use the zeolite system under study when it is activated in hydrogen. The studied zeolite system can be used for various processes (isomerization, reforming, catalytic cracking).

Key words: zeolites, catalysts, structure, composition, catalytic reforming.

Образец для цитирования:

Комарова Н. И., Тараскин М. О., Аниськова Т. В. Особенности превращения н-гексана на катализаторе Nh5(ЦВМ) // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, вып. 2. С. 140-144. DOI: 10.18500/18169775-2018-18-2-140-144.

Ote this article as:

Komarova N. I., Taraskin M. O., Aniskova T. V. Features of the Reactions of n-hexane on the Catalyst Nh5(ZHM). Izv. Saratov Univ. (N.S.), Ser. Chemistry. Biology. Ecology, 2018, vol. 18, iss. 2, pp. 140-144 (in Russian). DOI: 10.18500/18169775-2018-18-2-140-144.

Катализатор

| Примеры, определение и факты

Катализатор , в химии, любое вещество, которое увеличивает скорость реакции, но само не потребляется. Ферменты — это природные катализаторы, ответственные за многие важные биохимические реакции.

Полимеризация этилена по Циглеру-Натта

Полимеризация этилена по Циглеру-Натта Газообразный этилен перекачивается под давлением в реакционный сосуд, где он полимеризуется под действием катализатора Циглера-Натта в присутствии растворителя.Суспензия полиэтилена, непрореагировавшего мономера этилена, катализатора и растворителя выходит из реактора. Непрореагировавший этилен отделяют и возвращают в реактор, а катализатор нейтрализуют промывкой спиртом и отфильтровывают. Избыток растворителя извлекается из бани с горячей водой и рециркулируется, а сушилка обезвоживает влажный полиэтилен до его окончательной порошкообразной формы.

Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

Типы химических реакций

Можете ли вы определить, какой тип химической реакции показан? Проверьте свои знания с помощью этой викторины!

Большинство твердых катализаторов представляют собой металлы или оксиды, сульфиды и галогениды металлических элементов и полуметаллических элементов — бора, алюминия и кремния.Газообразные и жидкие катализаторы обычно используются в чистом виде или в сочетании с подходящими носителями или растворителями; твердые катализаторы обычно диспергированы в других веществах, известных как носители катализаторов.

В общем, каталитическое действие — это химическая реакция между катализатором и реагентом, с образованием химических промежуточных продуктов, которые могут более легко реагировать друг с другом или с другим реагентом с образованием желаемого конечного продукта. Во время реакции между химическими промежуточными продуктами и реагентами катализатор регенерируется.Способы реакций между катализаторами и реагентами широко варьируются, и в твердых катализаторах часто бывают сложными. Типичными из этих реакций являются кислотно-основные реакции, реакции окисления-восстановления, образование координационных комплексов и образование свободных радикалов. С твердыми катализаторами на механизм реакции сильно влияют свойства поверхности, электронная или кристаллическая структура. Некоторые твердые катализаторы, называемые полифункциональными катализаторами, способны взаимодействовать с реагентами более чем в одном режиме; бифункциональные катализаторы широко используются для реакций риформинга в нефтяной промышленности.

Катализируемые реакции составляют основу многих промышленных химических процессов. Производство катализаторов само по себе является быстрорастущим промышленным процессом.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас Катализатор

Каталитические процессы и их катализаторы

процесс
синтез аммиака	утюг
производство серной кислоты	оксид азота (II), платина
крекинг нефти	цеолиты
гидрирование непредельных углеводородов	никель, платина или палладий
окисление углеводородов в автомобильных выхлопах	оксид меди (II), оксид ванадия (V), платина, палладий
Изомеризация н-бутана в изобутан	хлорид алюминия, хлористый водород

Катализатор

Катализатор — это вещество, которое ускоряет скорость химической реакции, но не расходуется в ходе реакции.Катализатор появится на стадиях механизма реакции, но не появится в общей химической реакции (поскольку он не является реагентом или продуктом). Как правило, катализаторы существенно изменяют механизм реакции, так что новые барьеры вдоль координаты реакции значительно ниже. При понижении энергии активации константа скорости значительно увеличивается (при той же температуре) по сравнению с некаталитической реакцией.

В мире существует множество типов катализаторов.Многие реакции катализируются на поверхности металлов. В биохимии огромное количество реакций катализируется ферментами. Катализаторы могут находиться либо в той же фазе, что и химические реагенты, либо в отдельной фазе.

Катализаторы

в одной фазе называются гомогенными катализаторами , а катализаторы в разных фазах называются гетерогенными катализаторами .

Например, если у нас есть металлическая Pt в качестве катализатора реакции газообразного водорода и газообразного этена, тогда Pt является гетерогенным катализатором.Однако фермент в растворе, катализирующий биохимическую реакцию в растворе, является гомогенным катализатором.

Еще одна важная идея о катализаторах — их избирательность. То есть катализатор не просто ускоряет все реакции, а только очень конкретную реакцию. Это ключ ко многим химическим превращениям. Когда вы хотите произвести только определенное химическое изменение, вы ищете катализатор, который ускорит эту конкретную реакцию, но не ускорит другие. В этом отношении замечательны ферменты.Живые биологические системы требуют множества специфических химических превращений, и каждый из них катализирует уникальный фермент.

---

Типы катализаторов

Катализаторы могут находиться либо в той же фазе, что и химические реагенты, либо в отдельной фазе.

Катализаторы в одной и той же фазе называются гомогенными катализаторами, а катализаторы в разных фазах — гетерогенными катализаторами.

Например, если у нас есть металлическая Pt в качестве катализатора реакции газообразного водорода и газообразного этена, тогда Pt является гетерогенным катализатором.Однако фермент в растворе, катализирующий биохимическую реакцию в растворе, является гомогенным катализатором.

---

Влияние катализаторов

Эффект катализатора заключается в том, что он снижает энергию активации реакции.

Обычно это происходит потому, что катализатор изменяет способ протекания реакции (механизм). Мы можем визуализировать это для простой координаты реакции следующим образом.

В более общем смысле катализируемая реакция может иметь ряд новых барьеров и промежуточных продуктов.Однако самый высокий барьер теперь будет значительно ниже, чем предыдущий самый большой барьер. Например, ниже приведен пример пути реакции, который показывает катализированную и некаталитическую реакцию. Путь с катализатором теперь состоит из двух ступеней и промежуточных частиц. Однако барьеры для обеих стадий намного ниже, чем в некаталитической реакции.

---

Как работают катализаторы?

Многие катализаторы работают одинаково. Они дают возможность молекулам реагента разорвать связи и затем образовать временные связи с катализатором.Это означает, что катализатор должен быть в некоторой степени реактивным, но не слишком реактивным (поскольку мы не хотим, чтобы эти связи были постоянными). Например, металлическая Pt служит катализатором многих реакций с участием газообразного водорода или газообразного кислорода. Это связано с тем, что поверхность Pt позволяет H ₂ или O ₂ разрывать свои связи, а затем образовывать атомные частицы, которые «связаны» с Pt. Однако эти новые связи могут быть достаточно слабыми, чтобы атомные частицы могли затем вступить в реакцию с другими молекулами и покинуть поверхность.Таким образом, после реакции металл Pt возвращается в свое первоначальное состояние.

Например, на рисунке ниже изображена реакция этена и газообразного водорода. Водород приземляется на поверхность и разрывает свою связь, образуя атомы H, связанные с поверхностью (2). Двойная связь этена также разорвана, и два атома углерода также связаны с поверхностью (3). + (водн.) \; + \; O_2 (g)} & {\ rm Шаг \; 2} \\ {\ rm Mn (OH) _2 (aq) \; + \; H_2O_2 (l)} \; & \правая стрелка & \; {\ rm MnO_2 (s) \; + 2H_2O (l)} & {\ rm Шаг \; 3} \ end {array} \]

Таким образом, в чистой реакции нет изменений в MnO _2. Однако во время реакции он превращается в Mn ²⁺ , а также в Mn (OH) ₂ . Катализатор может быть идентифицирован таким образом в механизме реакции, поскольку он сначала появляется в «реагентах», но затем преобразуется позже в реакции.

Катализаторы также могут действовать, «удерживая» молекулы в определенных конфигурациях, одновременно ослабляя некоторые конкретные связи. Это позволяет катализатору существенно «помогать» химическому составу, располагая реакции в благоприятных геометрических формах, а также ослабляя связи, которые необходимо разорвать по координате реакции.

---

Ферменты

Ферменты — биологические катализаторы. Это белки, которые складываются в определенные конформации, чтобы ускорить определенные химические реакции. Для биохимических реакций реагент обычно называют субстратом. Субстрат превращается в продукт. Механизмы многих ферментов очень похожи. Субстрат (ы) и фермент связываются в комплекс. Физическое местоположение на ферменте, в котором связывается субстрат, называется «активным центром».После связывания этот комплекс может ослабить определенные связи в субстрате, что приведет к химическому взаимодействию с образованием продукта. Продукт слабо связан с субстратом, так что теперь он диссоциирует, и фермент может свободно связываться с другой молекулой субстрата.

Активные центры в ферментах могут быть очень специфичными, так что фермент будет катализировать только очень специфическую реакцию для очень специфической молекулы. Обычно существует равновесие между связанным комплексом и свободным субстратом и ферментом, так что связывание может быть обратимым.Напротив, как только продукт образуется, обратная реакция обычно никогда не происходит.

Субстрат + фермент ↔ Комплекс → Продукт.

Активность многих ферментов может быть заблокирована молекулами, имитирующими субстрат, но не участвующими в химии. Эти молекулы затем эффективно «выключают» фермент, блокируя активный сайт и предотвращая связывание субстрата. Так действуют многие фармацевтические препараты. Такие молекулы обычно называют ингибиторами, поскольку они подавляют активность фермента.

Основы катализаторов — Chemistry LibreTexts

Гетерогенные катализаторы

Катализатор — это другое вещество, нежели продукты-реагенты, добавляемые в реакционную систему для изменения скорости химической реакции, приближающейся к химическому равновесию. Он циклически взаимодействует с реагентами, способствуя, возможно, многим реакциям на атомном или молекулярном уровне, но не расходуется. Еще одна причина использования катализатора заключается в том, что он способствует производству выбранного продукта.

Катализатор изменяет энергию активации E _a реакции, обеспечивая альтернативный путь для реакции. Скорость и константа скорости k реакции связаны с E _a следующим образом:

скорость = k * функция концентрации
k = A exp ( ^{— E a} / _{R T} )

, где — константа, связанная с частотой столкновений.Таким образом, изменение E _a изменяет скорость реакции.

Катализатор в той же фазе (обычно жидкий или газовый раствор), что и реагенты и продукты, называется гомогенным катализатором .

Катализатор, который находится в отдельной фазе от реагентов, называется гетерогенным или контактным катализатором . Контактные катализаторы — это материалы, способные адсорбировать молекулы газов или жидкостей на своей поверхности.Примером гетерогенного катализа является использование мелкодисперсной платины для катализа реакции монооксида углерода с кислородом с образованием диоксида углерода. Эта реакция используется в каталитических нейтрализаторах, установленных в автомобилях, для удаления окиси углерода из выхлопных газов.

Промоторы сами по себе не являются катализаторами, но повышают эффективность катализатора. Например, оксид алюминия Al ₂ O ₃ добавляют к мелкодисперсному железу для увеличения способности железа катализировать образование аммиака из смеси азота и водорода.Яд снижает эффективность катализатора. Например, соединения свинца отравляют способность платины как катализатора. Таким образом, этилированный бензин нельзя использовать в автомобилях, оборудованных каталитическими нейтрализаторами.

Поскольку гетерогенные катализаторы часто используются в высокотемпературных реакциях, они обычно представляют собой тугоплавкие (тугоплавкие) материалы, или же они могут быть нанесены на тугоплавкие материалы, такие как оксид алюминия.

Сегодня разработка катализаторов — это вызов для химиков и инженеров, связанных с эффективным производством, предотвращением загрязнения и обработкой отходов.

Что такое химическое поглощение и как оно способствует химическим реакциям?

Как упоминалось в случае твердых дефектов, твердые поверхности являются двумерными дефектами. Они обладают потенциалом притяжения для молекул газов и жидкости. Адсорбция происходит, когда молекулы притягиваются к поверхности, и когда молекулы проникают через объемный материал, используется термин абсорбция. Абсорбция без образования или разрыва химических связей называется физической абсорбцией или физической сорбцией, тогда как хемосорбция относится к процессам, когда образуются или разрываются новые связи.

Inorganic Chemistry Swaddle (стр. 117) дает отличный пример для иллюстрации хемосорбции водорода никелевым катализатором. Энергия связи H ₂ составляет 435 кДж / моль. Таким образом, в реакции гидрирования для реакций должна быть доступна энергия:

H ₂ -> 2 H, H = 435 кДж

| |
> C = C H-C — C-H
| |

В указанной выше реакции энергия активации E _a близка к 435 кДж.Однако, когда водород поглощается никелем, разрыв связи Н-Н облегчается за счет ряда этапов.

2 Ni + H ₂ —> 2 Ni … H ₂ —-> 2 Ni-H
Физическая адсорбция в твердом газе, хемосорбция

Таким образом, энергия активации снижается из-за образования связей Ni-H. Изменение энергии активации изменяет скорость реакции.

При активации O ₂ металлом M связь O = O ослабляется или разрывается с помощью следующих шагов:

O = O O — O O O O- O-
| | || || | |
-M — M- ==> -M — M- ==> -M M- ==> -M M-

На этих этапах кислород активируется на разных этапах.

С помощью сложных экспериментальных методов мы можем детально изучить хемосорбированные частицы. Например, хемосорбированный этилен считается этилидиновым радикалом

  Ч В В
      \ | /
        C
        |
        C
       / | \
    PtPtPtPtPt
Металл Металл Металл
  

Хемосорбированный радикал этилидун.

Какие виды хемосорбции приводят к отравлению катализатора?

Если поглощенные частицы очень стабильны и в процессе хемосорбции выделяется много энергии, поглощенные частицы не реакционноспособны.Их поглощение предотвращает дальнейшее поглощение других частиц, делая катализатор неактивным. Эти явления известны как отравление катализатором.

Яд снижает эффективность катализатора. Тетраэтилсвинец всегда был добавкой к бензину. В целях защиты окружающей среды в автомобилях установлены каталитические нейтрализаторы для окисления окиси углерода и углеводородов. Однако соединения свинца отравляют способность платины как катализатора. Таким образом, этилированный бензин не следует использовать в автомобилях, оборудованных каталитическими нейтрализаторами.

На рынке есть много типов катализаторов, например, катализатор окисления MIRATECH может также снизить выбросы окиси углерода и углеводородов. Самый распространенный катализатор использует металлическую Pt.

В последнее время возникает озабоченность по поводу снижения содержания серы в бензине и других моторных топливах с целью уменьшения выбросов оксидов серы. Технически соединения серы не являются каталитическими ядами (т.е. они не вызывают необратимого снижения эффективности катализатора).Однако они будут занимать часть поверхности драгоценного металла, тем самым снижая активную конверсию выхлопных газов до тех пор, пока сера снова не будет десорбироваться с участков драгоценных металлов (краткосрочный эффект).

Как переходные металлы выбираются в качестве катализаторов?

Первый период переходных металлов представлен этими металлами.

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu и Zn

Типичными общими чертами среди них являются наличие d электронов, а во многих из них и их незаполненных d орбиталей.В результате переходные металлы образуют соединения с переменной степенью окисления. Таким образом, эти металлы представляют собой банков электронов, которые выдают электроны в надлежащее время и хранят их для химических веществ в другое время.

Переходные металлы используются в реакциях гидрирования , упомянутых ранее. Эти реакции представлены

| |
> C = C H-C — C-H
| |

Например, гидрирование ненасыщенного масла при производстве маргарина является таким применением.Специальные катализаторы, такие как ICT-3-25-P, изготавливаются из палладия, нанесенного на специальный широкопористый углеродный носитель «Сибунит».

Другими процессами, катализируемыми переходными металлами, являются окислительно-восстановительные реакции:

NH ₃ + 5/4 O ₂ = NO + H ₂ O
2 CO + O ₂ = 2 CO ₂

Окисление CO происходит в каталитических нейтрализаторах, платина часто, но не всегда, используется в них в качестве катализатора. На изображении, показанном здесь, показан двойной каталитический нейтрализатор, показывающий путь прохождения газа.

Для большинства переходных металлов, кроме золота, хемосорбционная сила соответствует общей последовательности для газообразных реагентов:

O ₂ > алкины> алкены> CO> H ₂ > CO ₂ > N ₂

Хемосорбционная сила также зависит от металлов. В общем, хемосорбция наиболее сильна для металлов слева, а для переходных металлов она уменьшается за период с увеличением атомного номера:

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

Хемосорбция слишком сильна для групп Sc, Ti, V, Cr и Mn, и эти металлы не являются эффективными катализаторами.

• Fe, Ru и Os прочно хемосорбируют большинство газов и почти не хемосорбируют N ₂ .
• Прочность Chemisorb для Co и Ni ниже, чем для группы Fe. Их абсорбция для CO ₂ и H ₂ очень слабая.
• Rh, Pd, Ir и Pt почти не хемосорбируют H ₂ , но не CO ₂ .
• Cu, Ag, почти не хемосорбируют CO и этилен.

Эти относительные силы хемосорбции позволяют нам сделать некоторые простые прогнозы относительно их способности действовать как катализаторы конкретных реакций.Например, катализатор процесса Габера по производству аммиака должен хемосорбировать азот. Можно рассмотреть железо, рутений или осмий.

Для реакций гидрирования катализатор должен хемосорбировать H ₂ . Подходят металлы Co, Rh, Ir, Ni, Pd и Pt. Доступность и стоимость являются дополнительными факторами, которые необходимо учитывать. Учитывая все обстоятельства, никель — действительно хороший выбор.

Эти руководящие принципы очень грубые, и каждый случай требует тщательного изучения. К счастью, многие катализаторы коммерчески доступны.Многие компании оставляют исследования и разработки катализаторов.

Что такое синтез-газы и как их готовят?

Синтез-газ — это общий термин, используемый для обозначения синтетических газов, пригодных в качестве топлива или для производства жидкого топлива. Часто это смесь H ₂ и CO, и эта смесь может быть превращена в метанол, CH ₃ OH. Хорошо известными катализаторами являются Pt и Rh, но для производства синтез-газа также используются другие технологии, такие как мембраны.

Выбор катализатора важен в промышленных производствах.Например, использование родия или платины в качестве катализаторов показало, что распределение продуктов сильно различается при использовании метана или этана.

CH ₄ (65%) + O ₂ (35%) — Rh -> H ₂ (60%) + CO (30%) + CO ₂ (2%) + H ₂ ) (5%)

При использовании платины было получено больше нежелательных продуктов H ₂ O и CO ₂ . Swaddle описал разницу между использованием этих двух металлов в качестве катализаторов ( Inorganic Chemistry , стр. 120), но когда дело доходит до применения, требуется гораздо больше деталей.Эти данные свидетельствуют о том, что небольшая разница в хемосорбции приводит к очень разным результатам.

Почему металлические кластеры будут отличным потенциальным катализатором?

Площадь поверхности на единицу веса является важным фактором, когда твердые вещества используются в качестве катализаторов. Есть много исследований, связанных с изучением площади поверхности твердых частиц металлов. Разработаны различные методы измерения площади поверхности твердых материалов. Одним из таких методов является определение площади поверхности по адсорбции газа.

Кластеры — это металлические частицы предельного размера, каждая из которых состоит всего из нескольких атомов. Нет необходимости строго определять количество атомов в частицах, которые будут называться кластерами, но общее мнение таково, что когда количество атомов на поверхности частицы больше, чем количество атомов в внутренней части , частица представляет собой кластер . Таким образом, кластер может иметь всего от 3 атомов до нескольких десятков атомов.

Кстати, термин кластер использовался и в других областях исследований.Например, в металлоорганической химии соединения, в которых несколько металлов связаны вместе связями металл-металл, также называются металлическими кластерами. К этой категории относятся многие карбонильные соединения. Например,

Co ₂ (u-CO) ₂ (CO) ₆ , (u-CO означает мостиковый CO между двумя атомами металла)
Mn ₂ (CO) ₁₀
Fe ₃ (CO ) ₁₂
Co ₄ (CO) ₁₂
Rh ₄ (CO) ₁₂
CFe ₅ (CO) ₁₅
Rh ₆ (CO)
16 Os ₆ (CO) ₁₈

Карбонилы металлов исследовались как гомогенные катализаторы.Они упомянуты здесь, чтобы вы могли оценить их использование в другой литературе.

Вся каталитическая активность происходит на поверхности, потому что поверхностные атомы имеют склонность к хемосорбции молекул газа. Таким образом, кластеры, естественно, будут отличными потенциальными катализаторами. Таким образом, исследование гетерогенных катализаторов может включать изучение химии кластерных ионов металлов и инкапсулированных кластеров серебра в качестве катализаторов окисления. Кластеры могут быть получены путем осаждения из паровой фазы.Название этой ссылки звучит очень интересно: Химия паров атомов металлов: область ждет своего прорыва.

Являются ли нестехиометрические оксиды потенциальными катализаторами окислительно-восстановительных реакций?

Благодаря своей способности иметь различную степень окисления, переходные металлы образуют нестехиометрические оксиды, и они обладают отличным потенциалом для реакций окисления и восстановления (окислительно-восстановительных), поскольку они могут как отдавать, так и принимать электроны.

M ^{n +} => M ^{(n + 1) +} + e ^—
M ^{(n + 1) +} + e ^— => M ^{n +}

Кроме того, они напоминают металлы и катализируют реакции гидрирования и изомеризации.

Оксид металла p-типа имеет избыточные положительные заряды в твердом теле, и они могут адсорбировать кислород с образованием таких анионов, как O ^—, O ^2-, O ₂ ^— и O ₂ ^2- на их поверхности. Оксид никеля является таким оксидом. Оказывается, что наиболее активными являются адсорбированные формы O ^— ,

O ₂ (г) + 2 Ni ²⁺ => 2 O ^— (реклама) + 2 Ni ³⁺
2 O ^— (реклама) + 2 CO (реклама) => 2 CO ₂ + 2 e ^—
2 Ni ³⁺ + 2 e ^— => 2 Ni ²⁺

Когда оксид отдает кислород, электроны остаются, а отрицательный заряд в нем делает его оксидом n-типа .Оксид цинка является таким оксидом n-типа , и механизм реакции можно представить следующим образом:

CO (г) + 2 O ^2- (решетка) => CO ₃ ^2- (решетка) + 2 e ^—
0,5 O ₂ + 2 e ^— => O ^2-
CO ₃ ^2- (решетка) = CO ₂ + O ^2- (решетка)

Общая реакция —

CO + 0,5 O ₂ => CO ₂

На этих первичных этапах кислород потребляется посредством адсорбции на твердом теле.

Сульфид, такой как MoS ₂ , может терять атомы серы, чтобы стать твердым телом n-типа , Mo _{1 + x} S ₂ или получить атом серы, чтобы стать твердым Мо p-типа _1-x S ₂ , в зависимости от давления пара S ₂ газа, окружающего твердое тело. Путем легирования MoS ₂ оксидом можно также сделать его твердым телом p-типа для катализатора.

Одним из полезных применений MoS ₂ в качестве катализатора является снижение содержания серы в бензине.Например, циклический тиофен C ₄ H ₄ S может быть преобразован в углеводород с использованием p-типа MoS ₂ ,

C ₄ H ₄ S + 4 H ₂ == Тип p MoS ₂ ==> C ₄ H ₁₀ + H ₂ S

Это достигается с помощью обычного промышленного катализатора гидрообессеривания, который может содержать 14% МоО ₃ и 3% СоО на носителе из оксида алюминия.

Какие катализаторы можно сделать из стехиометрических оксидов?

Хорошо известно, что оксиды металлов растворяются в воде с образованием основных растворов, тогда как неметаллические оксиды растворяются в воде с образованием кислых растворов.Некоторые оксиды металлов, такие как Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ , Cr ₂ O ₃ и т. Д., Растворяются в сильных кислотах и ​​основаниях. Таким образом, мы можем разделить оксиды на кислотные и основные оксиды для каталитической активности.

Кислотные оксиды

Кислые оксиды, такие как Al ₂ O ₃ и SiO ₂ , катализируют реакции дегидратации, такие как

R-CH ₂ CH ₂ OH (г) == (Al ₂ O ₃ , 600 K) ==> R-CH = CH ₂

Если мы рассматриваем оксид как кислоту Льюиса, он адсорбирует группу ОН, облегчая реакцию на следующих стадиях.

R-CH ₂ CH ₂ OH (г) => R-CH ₂ -CH ₂ ⁺ + OH ^— (адсорбированный)
R-CH ₂ -CH ₂ ⁺ => R-CH ⁺ -CH ₃
R-CH ⁺ -CH ₃ + OH ^— (адсорбированный) => R-CH = CH ₂ + H ₂ O

Цеолиты, которые представляют собой алюмосиликаты, действуют как кислотные катализаторы. Они также катализируют изомеризацию, крекинг, алкилирование и другие органические реакции.

Основные оксиды

Основные оксиды, такие как MgO и ZrO, способствуют реакциям с участием анионных частиц . Когда протон H ⁺ адсорбируется на поверхности, близкой к иону O ^2- в оксиде металла, образуется группа OH ^—, оставляя органической молекуле отрицательный заряд.

CH ₃ -CH ₂ -CN + MO (твердый) => -CH ₂ -CH ₂ CN + M-OH ⁺ (твердый)
=> CH ₂ = CH- CN + MOH ₂ (твердый)
= + кислород => CH ₂ = CH-CN + MO (твердый) + H ₂ O (продукт)

Общая реакция представляет собой селективное окисление

CH ₃ -CH ₂ -CN + MO (твердый) + 0.5 O ₂ => CH ₂ = CH-CN + MO (твердый) + 0,5 H ₂ O

Окисление устраняет два атома водорода на молекулу в процессе, и предлагаемый механизм предполагает двухэтапный процесс удаления.

Смеси основных оксидов использовались в качестве катализаторов в окислительной реакции сочетания метана. В некоторых случаях для такого применения разрабатываются специальные реакторы и катализаторы. TAP Reactor — одно из таких приложений. В данном случае использовались цеолиты.

Что такое фотокаталитические реакции?

Реакции, вызванные фотонами, пучками энергии излучения, называются фотолизом. Фотокаталитические реакции подразумевают фотолиз в присутствии катализатора. Однако в большинстве случаев катализаторы являются полупроводниками, а реакции представляют собой реакции фотолиза с участием полупроводников. В этом аспекте фотокатализатор выполняет несколько иную функцию, чем те, которые используются в термически химическом процессе.

Моделирование ниже показывает, что когда желтый луч попадает на полупроводник TiO ₂ , электроны возбуждаются из зоны валанса в зону проводимости.Ширина запрещенной зоны составляет 3,2 В. Возбужденный электрон способствует образованию H ₂ . Дырки отбирают электроны от групп ОН ^— , превращая их в активные радикалы ОН. Радикалы распадаются с образованием O ₂ или реагируют с CHCl ₃ , превращая его в безвредный CO ₂ , H ⁺ и Cl ^— . Это моделирование фотокатализаторов подготовлено японской группой, и оно довольно хорошо иллюстрирует концепцию. На самом деле процесс довольно сложный.

При фоторазложении воды возбужденные электроны реагируют с ионами (протонами) водорода

2 H ⁺ + 2 e ^— = H ₂
2 OH ^— + 2 e ⁺ (отверстие) = H ₂ O + 0,5 O ₂

Таким образом, продукты H ₂ и O ₂ являются потенциальным топливом для снабжения энергией, особенно для топливных элементов.

В качестве другого примера фторборная кислота используется при гальванике и отделке металлов.Для очистки сточных вод этих производств требуется удаление борной кислоты. Существующие методы адсорбции, коагуляции, осаждения не работают. Таким образом, было изучено фотокаталитическое разложение фторборной кислоты, которое показало, что TiO ₂ достаточно эффективен при легировании оксидами Cr и Fe. Приведенная выше ссылка показывает, что легирование Cr или Fe резко увеличивает активность. Более того, 0,5 мас.% Cr / TiO2 и 1,0 мас.% Fe / TiO2 показали максимальную активность 61% и 41% соответственно.

Недавно в новостной статье появилось привлекательное заявление о внутреннем воздухоочистителе. Подумайте сами, стоит ли это исследовать.

Пример 1

Запрещенная зона TiO ₂ составляет 3,2 В. Какова частота фотонов, энергии которых достаточно для возбуждения электронов из ковалентной зоны TiO ₂ в зону проводимости?

Раствор
Энергия возбуждения электрона до 3,2 В составляет 3,2 эВ.

1.6022e-19 Дж 1
3,2 эВ ————- ————- = 7,74e14 Гц
1 эВ 6,626e-34 Дж с

ОБСУЖДЕНИЕ
Длина волны этих фотонов

3e8 м / с
——— = 387e9 м (или 387 нм)
7,74 / с

Эти фотоны находятся в видимом диапазоне 350-700 нм.

Пример 2

Моль фотонов называется эйнштейном. Сколько энергии в Дж соответствует эйнштейну фотонов, описанных в Примере 1.

Раствор
Энергия

1.6022e-19 Дж 6.022e23
3,2 эВ ————— ————- = 308000 Дж = 308 кДж
1 эВ 1 фотон

ОБСУЖДЕНИЕ
Когда мы обсуждали энергию Гиббса, мы узнали, что энтальпия образования для H ₂ O составляет -285,83 кДж. Это означает, что нам нужно минимум 286 кДж для разложения воды. Таким образом, 1 эйнштейн фотонов имеет больше энергии, чтобы разложить моль воды, чем минимум.Однако для разложения воды требуется перенапряжение. Оксид титана смешивают с металлической платиной и оксидом рутения для облегчения образования пузырьков в этом процессе. (См. Inorganic Chemistry Swaddle (стр. 125).

14.7: Катализ — Химия LibreTexts

Цели обучения

• Чтобы понять, как катализаторы увеличивают скорость реакции и селективность химических реакций.

Катализаторы — это вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, но не расходуются в процессе.Катализатор, следовательно, не входит в общую стехиометрию реакции, которую он катализирует, но он должен появляться по крайней мере в одной из элементарных реакций в механизме катализированной реакции. Катализируемый путь имеет более низкое значение E _a , но чистое изменение энергии, возникающее в результате реакции (разница между энергией реагентов и энергией продуктов), не зависит от присутствия катализатора ( Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Тем не менее, из-за более низкого значения E _a скорость реакции катализированной реакции выше, чем скорость реакции некаталитической реакции при той же температуре.Поскольку катализатор уменьшает высоту энергетического барьера, его присутствие увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции на одинаковую величину. В этом разделе мы рассмотрим три основных класса катализаторов: гетерогенные катализаторы, гомогенные катализаторы и ферменты.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Снижение энергии активации реакции катализатором. На этом графике сравниваются диаграммы потенциальной энергии для одностадийной реакции в присутствии и в отсутствие катализатора.Единственный эффект катализатора — снижение энергии активации реакции. Катализатор не влияет на энергию реагентов или продуктов (и, следовательно, не влияет на ΔE). (CC BY-NC-SA; анонимно)

Катализатор влияет на E _a , а не на Δ E .

Гетерогенный катализ

В гетерогенном катализе катализатор находится в фазе, отличной от фазы реагентов. По крайней мере, один из реагентов взаимодействует с твердой поверхностью в физическом процессе, называемом адсорбцией, таким образом, что химическая связь в реагенте становится слабой, а затем разрывается.Яды — это вещества, которые необратимо связываются с катализаторами, предотвращая адсорбцию реагентов и, таким образом, снижая или разрушая эффективность катализатора.

Примером гетерогенного катализа является взаимодействие газообразного водорода с поверхностью металла, такого как Ni, Pd или Pt. Как показано в части (а) на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), водородно-водородные связи разрываются и образуют отдельные адсорбированные атомы водорода на поверхности металла. Поскольку адсорбированные атомы могут перемещаться по поверхности, два атома водорода могут сталкиваться и образовывать молекулу газообразного водорода, которая затем может покинуть поверхность в обратном процессе, называемом десорбцией.Адсорбированные атомы H на поверхности металла значительно более активны, чем молекула водорода. Поскольку относительно прочная связь H – H (энергия диссоциации = 432 кДж / моль) уже разорвана, энергетический барьер для большинства реакций H ₂ на поверхности катализатора существенно ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Гидрирование этилена на гетерогенном катализаторе. Когда молекула водорода адсорбируется на поверхности катализатора, связь H – H разрывается, и образуются новые связи M – H. Отдельные атомы H более реакционноспособны, чем газообразный H ₂ .Когда молекула этилена взаимодействует с поверхностью катализатора, она вступает в реакцию с атомами H в ступенчатом процессе с образованием этана, который высвобождается. (CC BY-NC-SA; анонимно)

На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показан процесс, называемый гидрогенизацией , в котором атомы водорода добавляются к двойной связи алкена, такого как этилен, для получения продукт, содержащий одинарные связи C – C, в данном случае этан. Гидрирование используется в пищевой промышленности для преобразования растительных масел, состоящих из длинных цепочек алкенов, в более коммерчески ценные твердые производные, содержащие алкильные цепи.Гидрирование некоторых двойных связей в полиненасыщенных растительных маслах, например, дает маргарин, продукт с температурой плавления, текстурой и другими физическими свойствами, аналогичными свойствам сливочного масла.

Несколько важных примеров промышленных гетерогенных каталитических реакций приведены в Таблице \ (\ PageIndex {1} \). Хотя механизмы этих реакций значительно сложнее описанной здесь простой реакции гидрирования, все они включают адсорбцию реагентов на твердой каталитической поверхности, химическую реакцию адсорбированных частиц (иногда через ряд промежуточных частиц) и, наконец, десорбцию. изделий с поверхности.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Некоторые коммерчески важные реакции, в которых используются гетерогенные катализаторы.

Коммерческий процесс	Катализатор	Начальная реакция	Конечный коммерческий продукт
контактный процесс	V 2 O 5 или Pt	2SO 2 + O 2 → 2SO 3	H 2 SO 4
Процесс Хабера	Fe, K 2 O, Al 2 O 3	N 2 + 3H 2 → 2NH 3	NH 3
процесс Оствальда	Pt и Rh	4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O	HNO 3
Реакция конверсии вода-газ	Fe, Cr 2 O 3 или Cu	CO + H 2 O → CO 2 + H 2	H 2 для NH 3 , CH 3 OH и других видов топлива
паровой риформинг	Ni	CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2	H 2
синтез метанола	ZnO и Cr 2 O 3	CO + 2H 2 → CH 3 OH	СН 3 ОН
Процесс Sohio	фосфомолибдат висмута	\ (\ mathrm {CH} _2 \ textrm {= CHCH} _3 + \ mathrm {NH_3} + \ mathrm {\ frac {3} {2} O_2} \ rightarrow \ mathrm {CH_2} \ textrm {= CHCN} + \ mathrm {3H_2O} \)	\ (\ underset {\ textrm {акрилонитрил}} {\ mathrm {CH_2} \ textrm {= CHCN}} \)
каталитическое гидрирование	Ni, Pd или Pt	RCH = CHR ′ + h3 → RCH 2 -CH 2 R ′	частично гидрогенизированные масла для маргарина и т. Д.

Гомогенный катализ

В гомогенном катализе катализатор находится в той же фазе, что и реагент (ы).Число столкновений между реагентами и катализатором максимально, поскольку катализатор равномерно диспергирован по всей реакционной смеси. Многие гомогенные катализаторы в промышленности представляют собой соединения переходных металлов (Таблица \ (\ PageIndex {2} \)), но извлечение этих дорогостоящих катализаторов из раствора было серьезной проблемой. В качестве дополнительного барьера к их широкому коммерческому использованию многие гомогенные катализаторы можно использовать только при относительно низких температурах, и даже в этом случае они имеют тенденцию медленно разлагаться в растворе.Несмотря на эти проблемы, в последние годы был разработан ряд коммерчески жизнеспособных процессов. Полиэтилен высокой плотности и полипропилен производятся методом гомогенного катализа.

Таблица \ (\ PageIndex {2} \): Некоторые коммерчески важные реакции, в которых используются гомогенные катализаторы.

Коммерческий процесс	Катализатор	Реагенты	Конечный продукт
Юнион Карбайд	[Rh (CO) 2 I 2 ] —	CO + CH 3 OH	CH 3 CO 2 H
гидропероксидный процесс	Комплексы Mo (VI)	CH 3 CH = CH 2 + R – O – O – H
гидроформилирование	Rh / PR 3 комплексы	RCH = CH 2 + CO + H 2	RCH 2 CH 2 CHO
адипонитрил процесс	Ni / PR 3 комплексы	2HCN + CH 2 = CHCH = CH 2	NCCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CN, используемый для синтеза нейлона
полимеризация олефинов	(RC 5 H 5 ) 2 ZrCl 2	Канал 2 = Канал 2	— (CH 2 CH 2 -) n : полиэтилен высокой плотности

Ферменты

Ферменты, катализаторы, встречающиеся в природе в живых организмах, представляют собой почти все белковые молекулы с типичной молекулярной массой 20 000–100 000 а.е.м.Некоторые из них представляют собой гомогенные катализаторы, которые вступают в реакцию в водном растворе в клеточном отделении организма. Другие представляют собой гетерогенные катализаторы, встроенные в мембраны, которые отделяют клетки и клеточные компартменты от их окружения. Реагент в реакции, катализируемой ферментами, называется субстратом .

Поскольку ферменты могут увеличивать скорость реакции в огромных количествах (до 10 ¹⁷ раз по сравнению с некатализируемой скоростью) и имеют тенденцию быть очень специфичными, обычно производя только один продукт с количественным выходом, они являются центром активных исследований.В то же время ферменты обычно дороги в получении, они часто перестают функционировать при температурах выше 37 ° C, имеют ограниченную стабильность в растворе и обладают такой высокой специфичностью, что ограничиваются превращением одного конкретного набора реагентов в один конкретный продукт. . Это означает, что для химически подобных реакций необходимо разрабатывать отдельные процессы с использованием разных ферментов, что отнимает много времени и является дорогостоящим. К настоящему времени ферменты нашли лишь ограниченное промышленное применение, хотя они используются в качестве ингредиентов в моющих средствах для стирки, средствах для чистки контактных линз и размягчителях мяса.Ферменты в этих приложениях, как правило, представляют собой протеазы, которые способны расщеплять амидные связи, удерживающие вместе аминокислоты в белках. Например, размягчители мяса содержат протеазу под названием папаин, которую выделяют из сока папайи. Он расщепляет некоторые длинные волокнистые молекулы белка, которые делают недорогие нарезы говядины жесткими, в результате чего получается более нежный кусок мяса. Некоторые насекомые, такие как жук-бомбадир, несут фермент, способный катализировать разложение перекиси водорода до воды (рис. \ (\ PageIndex {3} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): механизм каталитической защиты. Обжигающий спрей с неприятным запахом, излучаемый этим жуком-бомбардиром, образуется в результате каталитического разложения \ (\ ce {h3O2} \).

Ингибиторы ферментов вызывают снижение скорости реакции, катализируемой ферментами, путем связывания с определенной частью фермента и, таким образом, замедления или предотвращения реакции. Поэтому необратимые ингибиторы являются эквивалентом ядов в гетерогенном катализе. Одним из старейших и наиболее широко используемых коммерческих ингибиторов ферментов является аспирин, который избирательно подавляет один из ферментов, участвующих в синтезе молекул, вызывающих воспаление.Создание и синтез родственных молекул, более эффективных, более селективных и менее токсичных, чем аспирин, являются важными задачами биомедицинских исследований.

Резюме

Катализаторы участвуют в химической реакции и увеличивают ее скорость. Они не входят в общее уравнение реакции и не расходуются во время реакции. Катализаторы позволяют реакции протекать по пути, который имеет более низкую энергию активации, чем некаталитическая реакция. При гетерогенном катализе катализаторы обеспечивают поверхность, с которой реагенты связываются в процессе адсорбции.При гомогенном катализе катализаторы находятся в той же фазе, что и реагенты. Ферменты — это биологические катализаторы, которые приводят к значительному увеличению скорости реакции и имеют тенденцию быть специфичными для определенных реагентов и продуктов. Реагент в реакции, катализируемой ферментами, называется субстратом. Ингибиторы ферментов вызывают снижение скорости реакции, катализируемой ферментами.

Определение катализатора — Химический словарь

Что такое катализатор?

Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но не расходуется в ходе реакции; следовательно, катализатор может быть восстановлен химически без изменений в конце реакции, которую он использовал для ускорения, или катализатор .

Обсуждение

Чтобы химические вещества вступили в реакцию, их связи должны быть перегруппированы, потому что связи в продуктах отличаются от связей в реагентах. Самый медленный шаг в перегруппировке связи приводит к так называемому переходному состоянию. — химическое соединение, которое не является ни реагентом, ни продуктом, но является промежуточным звеном между ними.

Реагент ⇄ Переходное состояние ⇄ Продукт

Для формирования переходного состояния требуется энергия. Эта энергия называется энергией активации или E _a .Чтение приведенной ниже диаграммы слева направо показывает прогресс реакции, когда реагенты проходят через переходное состояние и превращаются в продукты.

Преодолевая барьер

Энергию активации можно рассматривать как барьер для химической реакции, препятствие, которое необходимо преодолеть. Если барьер высокий, немногие молекулы обладают достаточной кинетической энергией, чтобы столкнуться, сформировать переходное состояние и пересечь барьер. Реагенты с энергией ниже E _a не могут пройти через переходное состояние, чтобы вступить в реакцию и стать продуктами.

Катализатор работает, обеспечивая другой путь реакции, с более низким E _— . Катализаторы снижают энергетический барьер. Другой путь позволяет упростить перегруппировку связей, необходимую для превращения реагентов в продукты, с меньшими затратами энергии. В любой заданный интервал времени присутствие катализатора позволяет большей части реагентов набрать достаточно энергии, чтобы пройти через переходное состояние и стать продуктами.

Пример 1. Процесс Габера
Процесс Габера, который используется для получения аммиака из водорода и азота, катализируется железом, которое обеспечивает атомные центры, на которых связи реагентов могут легче перестраиваться с образованием переходного состояния.

N _{2 (газ)} + 3H _{2 (газ)} ⇌ 2NH _{3 (газ)}

Пример 2: Ферменты
В нашем организме и в других живых существах ферменты используются для ускорения биохимических реакций. Фермент — это разновидность катализатора. Сложная жизнь была бы невозможна без ферментов, позволяющих реакции протекать с подходящей скоростью. Формы ферментов вместе с местами на ферменте, которые связываются с реагентами, обеспечивают альтернативный путь реакции, позволяя конкретным молекулам объединяться, чтобы сформировать переходное состояние с пониженным энергетическим барьером активации.

На схеме ниже длинноцепочечный фермент обеспечивает места для молекул реагентов, которые собираются вместе, чтобы сформировать переходное состояние с низкой энергией активации.

Катализаторы не могут изменить положение химического равновесия — прямая и обратная реакции ускоряются, так что константа равновесия K _eq остается неизменной. Однако за счет удаления продуктов из реакционной смеси по мере их образования общая скорость образования продукта может быть увеличена на практике.

Определение катализаторов

и принцип их работы

Катализатор — это химическое вещество, которое влияет на скорость химической реакции, изменяя энергию активации, необходимую для протекания реакции. Этот процесс называется катализом. Катализатор не расходуется в реакции и может одновременно участвовать в нескольких реакциях. Единственная разница между каталитической реакцией и некаталитической реакцией состоит в том, что энергия активации различается. Не влияет на энергию реагентов или продуктов.ΔH для реакций то же самое.

Как работают катализаторы

Катализаторы допускают альтернативный механизм превращения реагентов в продукты с более низкой энергией активации и другим переходным состоянием. Катализатор может позволить реакции протекать при более низкой температуре или увеличить скорость или селективность реакции. Катализаторы часто реагируют с реагентами с образованием промежуточных продуктов, которые в конечном итоге дают те же продукты реакции и регенерируют катализатор. Обратите внимание, что катализатор может быть израсходован на одном из промежуточных этапов, но он будет создан снова до завершения реакции.

Положительные и отрицательные катализаторы (ингибиторы)

Обычно, когда кто-то обращается к катализатору, они имеют в виду положительный катализатор , который является катализатором, который ускоряет скорость химической реакции за счет снижения его энергии активации. Существуют также отрицательные катализаторы или ингибиторы, которые замедляют скорость химической реакции или уменьшают ее вероятность.

Промоторы и каталитические яды

Промотор — это вещество, повышающее активность катализатора.Каталитический яд — это вещество, инактивирующее катализатор.

Катализаторы в действии

• Ферменты — это биологические катализаторы, специфичные для реакции. Они реагируют с субстратом с образованием нестабильного промежуточного соединения. Например, карбоангидраза катализирует реакцию:
  H ₂ CO ₃ (вод.) ⇆ H ₂ O (l) + CO ₂ (вод.)
  Фермент позволяет реакции быстрее достичь равновесия. В случае этой реакции фермент позволяет диоксиду углерода диффундировать из крови в легкие, чтобы его можно было выдохнуть.
• Перманганат калия является катализатором разложения перекиси водорода на газообразный кислород и воду. Добавление перманганата калия увеличивает температуру реакции и ее скорость.
• Некоторые переходные металлы могут действовать как катализаторы. Хороший пример использования платины в автомобильном катализаторе. Катализатор позволяет превратить токсичный оксид углерода в менее токсичный диоксид углерода. Это пример гетерогенного катализа.
• Классическим примером реакции, которая не протекает с заметной скоростью до тех пор, пока не будет добавлен катализатор, является реакция между газообразным водородом и газообразным кислородом.Если смешать два газа вместе, ничего особенного не произойдет. Однако, если вы добавите тепло от зажженной спички или искры, вы преодолеете энергию активации, чтобы начать реакцию. В этой реакции два газа реагируют с образованием воды (взрывоопасно).
  H ₂ + O ₂ ↔ H ₂ O
• Реакция горения аналогична. Например, когда вы зажигаете свечу, вы преодолеваете энергию активации, применяя тепло. Как только реакция начинается, тепло, выделяющееся в результате реакции, преодолевает энергию активации, необходимую для ее протекания.

Примеры катализаторов

Иногда химикаты нуждаются в небольшом поощрении, чтобы они могли прореагировать. Термин «катализатор» указывает на вещество, которое начинает, ускоряет или облегчает химическую реакцию. Похоже, катализаторы можно найти только в химической лаборатории, но вы можете быть удивлены, обнаружив примеры катализаторов в своей повседневной жизни! Продолжайте читать, чтобы узнать, что такое катализатор, и увидеть примеры химических катализаторов, а также примеры катализаторов в нехимическом контексте.

Примеры химического катализатора

Химический катализатор — это вещество, которое вызывает химическую реакцию иначе, чем это произошло бы без этого катализатора. Например, катализатор может вызвать реакцию между реагентами, происходящую с большей скоростью или при более низкой температуре, чем это было бы возможно без катализатора. Существует два основных типа катализаторов: неорганические катализаторы , и органические катализаторы .

Примеры неорганических катализаторов

Неорганические катализаторы — это соединения, не встречающиеся в биологических процессах.Они включают элементарные металлы и другие неорганические вещества. Эти катализаторы ускоряют химические реакции, но не изменяют их структуру в процессе. Примеры неорганических катализаторов в химических реакциях включают:

• перманганат калия — Пероксид водорода разлагается на воду и газообразный кислород. Две молекулы перекиси водорода образуют две молекулы воды и одну молекулу кислорода. Для ускорения этого процесса можно использовать катализатор перманганат калия.Добавление перманганата калия к перекиси водорода вызовет реакцию с выделением большого количества тепла, и водяной пар выйдет наружу.

• платина — Каталитический нейтрализатор в автомобиле содержит платину, которая служит катализатором для превращения токсичного окиси углерода в двуокись углерода.

• палладий — Если вы зажжете спичку в комнате с газообразным водородом и газом кислородом, произойдет взрыв, и большая часть водорода и кислорода объединятся, образуя молекулы воды.
  
• железо — При производстве аммиака железо является полезным катализатором. Эта реакция, известная как процесс Габера, превращает азот и водород в аммиак. Железо ускоряет разрыв азотных связей, делая его более реактивным.

• оксид ванадия — Серной кислоте требуется, чтобы диоксид серы превратился в триоксид серы. Когда вы пропускаете диоксид серы над оксидом ванадия, он окисляется, то есть добавляет молекулу кислорода — диоксид серы в триоксид серы.

Примеры органических катализаторов

Органические катализаторы известны как «органокатализаторы». Они состоят из неметаллических элементов, таких как углерод, водород и сера. Биокатализаторы, такие как белки и ферменты, представляют собой еще один тип органических катализаторов, участвующих в биохимических процессах. Подобно неорганическим катализаторам, они все еще существуют в своей первоначальной форме после завершения реакции.

• пролин — Пролин — это встречающаяся в природе аминокислота, которая также может быть биосинтезирована.Он действует как катализатор во многих биологических процессах, включая конденсацию альдола, которая создает углерод-углеродные связи для новых органических соединений.

• диастаза — Когда вы едите что-то, что содержит крахмал, ферменты диастазы являются катализаторами пищеварения. Они появляются в слюне и превращают крахмал в мальтозу, которую организм переваривает в желудке.
  
• лактаза — У большинства людей в тонком кишечнике есть ферменты лактазы, которые начинают химическое расщепление лактозы из молока и молочных продуктов.Люди с непереносимостью лактозы не получают достаточного количества этого фермента и не могут полностью переваривать молочные продукты.
  
• ДНК-полимераза — Когда ДНК реплицируется, она должна точно копировать генетическую последовательность. Фермент ДНК-полимераза катализирует синтез ДНК каждый раз, когда клетка делится. Он работает с другими ферментами, включая геликазу и примазу, многократно полностью копируя ДНК.
  
• щелочная фосфатаза (ЩФ) — Щелочная фосфатаза, обнаруженная в печени, пищеварительной системе и костях, является катализатором расщепления белков.Он также помогает в реакциях, связанных с пищеварением и ростом костей. Слишком много щелочной фосфатазы в крови может указывать на проблему с печенью или костями или может быть просто следствием нормального процесса беременности и кормления грудью.

Нехимические катализаторы

Когда термин «катализатор» используется вне химии, он относится к чему-то, что вызывает социальные изменения или реакции. Это образное определение основано на определении химического катализатора, который запускает большую реакцию.Вот несколько примеров образных катализаторов:

• отношения — Когда Антония представляет двух своих друзей, которые затем начинают встречаться, она становится катализатором их отношений.
• Изменение законодательства — Член семьи Сьюзен незаконно заключен в тюрьму. Она пишет письма своим депутатам, организует акции протеста и общается со СМИ. Вскоре член ее семьи освобожден, а законы изменены, чтобы предотвратить незаконное заключение кого-либо в тюрьму. Сьюзен была катализатором перемен.
• спорт — Элла сидит на скамейке во время баскетбольного матча. Стартовые игроки устают и отстают по очкам. Тренер Эллы вводит ее в игру. Ее энергия помогает ей забивать несколько мячей, и команда побеждает. Элла стала катализатором победы в игре.
• Социальные изменения — Барри и его друзья видят, как над младшим ребенком издеваются. Они встают на защиту ребенка и создают группу по борьбе с издевательствами, которая выявляет проблемы с издевательствами на игровой площадке.Вскоре в их школе стало меньше издевательств, и они стали катализатором перемен.

Катализаторы вокруг нас

Эти примеры катализаторов показывают, как одно действие или один человек, как в химии, так и в жизни, может стать началом больших изменений.