Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Активность катализатора

Основные технологические свойства катализаторов

При практическом применении большое значение имеют технологические характеристика промышленных катализаторов (активность, селективность, термическая устойчивость и т.д.).

Катализатор и равновесие химической реакции

При внесении катализаторов энергетический уровень реагирующих молекул не меняется. Действие катализатора не смещает равновесия простой реакции, а лишь ускоряет достижение равновесия при данной температуре. При этом катализатор ускоряет как прямую, так и обратную реакции:

A ⇄ R ± Q

На графике зависимости Ф_R=f(τ) (где Ф^*_R

равновесный выход продукта) хорошо видно, что τ _к < τ _бк, где τ_к – время достижения равновесного выхода продукта при проведении реакции с катализатором; τ_бк – время достижения равновесного выхода при проведении той же реакции без катализатора.

Из графика видно, что Ф^*_R ≠ Ψ(кат)

Активность катализатора

Активность катализатора – мера ускоряющего действия катализатора по отношению к данной реакции.

Активность определяется как отношение констант скоростей каталитической и некаталитической реакции:

(5.4)

где Е – энергия активации реакции без катализатора,

Е_к – энергия активации той же реакции с катализатором.

Для тех случаев, когда каталитическая и некаталитическая реакции имеют один порядок и, следовательно предэкспоненциальные коэффициенты в уравнении Аррениуса для них равны(k'₀ = k''₀), активность катализатора определяется из (5.4) как:

А = е^∆Е/RT, (5.5)

где ∆Е = Е – Е_к выражает снижение энергии активации под действием катализатора.

Если k'₀ ≠ k''₀, то k'₀ / k''₀ =N и A = N e^∆E/RT

Ускоряющее действие катализатора можно наглядно проследить на примере окисления SO₂ в SO₃ (5.3). Основные характеристики данного процесса приведены для трех катализаторов (табл.5.1).

Таблица 5.1

Характеристика процесса окисления SO₂ в SO₃ с различными катализаторами

Чем выше активность катализатора, тем при более низкой температуре можно вести процесс. Это дает значительные экономические и технологические преимущества: увеличение равновесного и фактического выхода обратимых экзотермических реакций, уменьшение количества побочных продуктов, снижение расходного коэффициента по сырью, улучшение качества продукта.

Активность катализатора можно определить косвенно по температуре зажигания катализатора.