Отравление катализаторов. Промоторы и каталитические яды

Или полностью прекращающие каталитическое действие.

Причины и действие

Причина отравления заключается в адсорбции каталитического яда на поверхности катализатора. Различают следующие виды каталитического отравления:

Каталитический яд может адсорбироваться на активном центре катализатора, препятствуя взаимодействию реагентов с этим активным центром. В данном случае наблюдается линейная зависимость снижения каталитической активности от количества введенного в систему яда.

Экранирование - яд может сильно отравить поверхность катализатора, что приведет к резкому снижению каталитической активности. В этом случае введение дополнительных доз яда будет снижать активность медленно.

Случается, что в микродозах некоторый каталитический яд может служить и промотором , когда в больших количествах начинает действовать как яд. Данный вид действия принято называть модифицированием катализатора. В случае сложных каталитических реакций каталитические яды могут действовать избирательно - подавлять каталитическую активность в одних катализаторах и не влиять на другие. В некоторых случаях одни и те же вещества могут быть каталитическими ядами по отношению к одним реакциям и не влиять на другие.

Примеры каталитических ядов

К числу наиболее распространенных каталитических ядов принадлежат Н 2 О , СО , СО 2 , H 2 S , , , , и др.

Напишите отзыв о статье "Каталитические яды"

Литература

Каталитические яды // Краткая химическая энциклопедия / Кнунянц И. Л.(гл. редактор) - М: Советская Энциклопедия, 1961-1967 гг. Т.2, С.488

Отрывок, характеризующий Каталитические яды

Князь Андрей пожал плечами и поморщился, как морщатся любители музыки, услышав фальшивую ноту. Обе женщины отпустили друг друга; потом опять, как будто боясь опоздать, схватили друг друга за руки, стали целовать и отрывать руки и потом опять стали целовать друг друга в лицо, и совершенно неожиданно для князя Андрея обе заплакали и опять стали целоваться. M lle Bourienne тоже заплакала. Князю Андрею было, очевидно, неловко; но для двух женщин казалось так естественно, что они плакали; казалось, они и не предполагали, чтобы могло иначе совершиться это свидание.
– Ah! chere!…Ah! Marieie!… – вдруг заговорили обе женщины и засмеялись. – J"ai reve сette nuit … – Vous ne nous attendez donc pas?… Ah! Marieie,vous avez maigri… – Et vous avez repris… [Ах, милая!… Ах, Мари!… – А я видела во сне. – Так вы нас не ожидали?… Ах, Мари, вы так похудели. – А вы так пополнели…]
– J"ai tout de suite reconnu madame la princesse, [Я тотчас узнала княгиню,] – вставила m lle Бурьен.
– Et moi qui ne me doutais pas!… – восклицала княжна Марья. – Ah! Andre, je ne vous voyais pas. [А я не подозревала!… Ах, Andre, я и не видела тебя.]
Князь Андрей поцеловался с сестрою рука в руку и сказал ей, что она такая же pleurienicheuse, [плакса,] как всегда была. Княжна Марья повернулась к брату, и сквозь слезы любовный, теплый и кроткий взгляд ее прекрасных в ту минуту, больших лучистых глаз остановился на лице князя Андрея.

Промоторы и каталитические яды

Промотором называется вещество, которое усиливает эффективность действия катализатора. Например, небольшие количества оксидов калия и алюминия используются в качестве промоторов, улучшающих действие железного катализатора при синтезе аммиака в процессе Габера (см. разд. 7.2).

Каталитические яды снижают эффективность действия катализаторов. Например, при гидрировании алкенов с помощью тонкоизмельченного никелевого катализатора действие последнего может подавляться моноксидом углерода.

ферментативный катализ

Ферменты (энзимы)-это белковые молекулы, которые катализируют химические реакции в биологических системах. Их часто называют биологическими катализаторами или биокатализаторами. Без их действия большинство биохимических реакций протекало бы слишком медленно, что препятствовало бы нормальному функционированию живого организма.

Свойства ферментов

Ферменты обладают целым рядом специфических свойств и характеристик. Наиболее важные из них перечислены ниже. Размер. Относительная молекулярная масса ферментов имеет значения от 105 до 107. По своему размеру молекулы ферментов попадают в область коллоидных частиц (см. разд. 6.3), что не дает возможности отнести их ни к гомогенным, ни к гетерогенным катализаторам. Поэтому их выделяют в самостоятельный класс катализаторов.

Селективность. Ферменты могут характеризоваться различной специфичностью. Ферменты с низкой степенью специфичности катализируют сравнительно широкий круг биохимических реакций. В отличие от этого ферменты с высокой степенью специфичности способны катализировать лишь ограниченный крут реакций.

Например, ферменты из группы липаз характеризуются сравнительно низкой степенью специфичности. Они катализируют гидролиз большинства сложных эфиров. В отличие от этого фермент Э-глюкозидаза очень специфичен. Он катализирует гидролиз р-глюкозидов, но не а-глюкозидов (см. гл. 20). Другим примером очень специфичного фермента является уреаза. Этот фермент обнаруживается в соевых бобах. Он катализирует гидролиз мочевины (карбамида)

CO(NH2)2 + H2O = CO2 + 2NH3

Однако этот фермент не катализирует гидролиз замещенных мочевин.

Вообще говоря, ферменты обладают высокой селективностью, и каждый из них способен катализировать только одну специфическую реакцию или реакцию одного типа.

Эффективность. Некоторые ферменты обладают высокой эффективностью даже в очень небольших количествах. Такая высокая эффективность объясняется тем, что молекулы ферментов в процессе своей каталитической активности непрерывно регенерируют. Типичная молекула фермента может регенерировать миллионы раз за минуту.

Примером может служить фермент реннин, вырабатываемый слизистой оболочкой сычуга (отдела желудка жвачных). Реннин используется в сыроделии. Он способен вызывать коагуляцию (свертывание) белков молока в количествах, в миллионы раз превышающих его собственную массу.

Другой пример высокой эффективности ферментов дает каталаза. Одна молекула этого фермента при 0°С разлагает за секунду около 50000 молекул пероксида водорода:

2Н202(ж.)= 2Н2O(ж.) + O2 (г.)

Действие каталазы на пероксид водорода заключается в снижении энергии активации этой реакции приблизительно от 75 кДж/моль до 21 кДж/моль. Если же для катализирования этой реакции используется коллоидная платина, удается снизить энергию активации только до 50 кДж/моль.

Зависимость от температуры. Ферменты обладают наибольшей эффективностью при температуре человеческого тела, т. е. приблизительно при 37 0C При повышении температуры выше 50-60°С они разрушаются и поэтому становятся неактивными. На рис. 9.22 изображен график зависимости скорости реакции от температуры для типичной реакции, катализируемой ферментами.

Смешанные катализаторы

Для повышения активности катализатора, его термической стойкости и механической прочности часто применяют катализаторы не в виде чистых веществ, а в виде сложных многокомпонентных систем. Такими катализаторами могут быть смешанные катализаторы. Рассмотрим смешанные катализаторы, которые представляют собой смесь двух или нескольких оксидов. Например, СоО + МgО, Al 2 О 3 + Cr 2 О 3 . Состав смешанных катализаторов можно менять соответственно, часто вместе с составом меняется и активность катализатора.

Вещества, присутствие которых в системе способно понижать или полностью подавлять активность катализатора, называются каталитическими ядами , а само явление – отравлением катализаторов .

Пример: катализаторы гидрирования Pt, Ni - типичными для них каталитическими ядами являются соединения серы (меркаптаны, H 2 S), свободные галогены, ртуть.

Действие каталитических ядов: отравление катализаторов, как правило, происходит в результате адсорбции ядра на поверхности. Механизм отравление заключается в блокировке активных участков поверхности катализатора.

В зависимости от обратимости адсорбции яда на катализаторе различают два вида отравления:

- обратимое отравление – после действия яда катализатор способен восстановить активность. Например, железный катализатор при синтезе аммиака отравляется парами воды и активность его падает, как и скорость протекания реакции. При пропускании сухой смеси N 2 и Н 2 активность катализатора в течение часа восстанавливается до исходной величины.

- необратимое отравление – активность катализатора полностью теряется при добавлении яда. Например, отравление Pt сероводородом необратимо.

Яды могут существенно или полностью дезактивировать катализаторы.

На рисунке предоставлен график зависимости активности от количества яда при T=const (типичные изотермы отравления), по которому видно, что первые порции яда резко снижают активность катализатора, после чего токсичность яда снижается, при этом наблюдается линейная зависимость.

В целом изотермы отравления удовлетворяют экспоненциальному закону:

где А отр – активность отравленного катализатора;

А 0 - активность чистого катализатора;

α – коэффициент отравления (зависит от природы и свойств катализатора и от параметров процесса);

С – количество яда, адсорбированного катализатором.

При малых дозах (количествах) яда справедливо линейное приближение:

То есть в начале происходит блокировка активной поверхности ядами, после чего активность катализатора уменьшается пропорционально количеству адсорбированного яда. При больших количествах яда он начинает бесполезно теряться, вследствие адсорбции на уже неактивных участках поверхности катализатора. Следовательно, катализаторы необходимо предохранять от ядов и проводить необходимую чистку аппаратуры и исходных реагирующих веществ.

Cтраница 1

Каталитические яды третьей группы могут рассматриваться как яды только при совместном присутствии их с другими реагентами, поскольку сами по себе они претерпевают многочисленные превращения на катализаторах.  

Каталитические яды частично или полностью подавляют активность катализаторов. Механизм действия каталитических ядов сводится к хемосорбции их молекул на активных центрах катализатора или химическому взаимодействию другого типа. Действие их, как правило, весьма специфично. Яды, отравляющие одни катализаторы, инертны по отношению к другим.  

Каталитические яды третьей группы - соединения, обладающие кратными связями, - могут рассматриваться как яды только при совместном присутствии их с другими реагентами, поскольку сами по себе они претерпевают многочисленные превращения на катализаторах. Очевидно, что тормозящее действие этих соединений на другие реакции объясняется их высокими адсорбционными коэффициентами из-за наличия в их молекулах кратных связей.  

Каталитические яды при адсорбции образуют с поверхностными атомами катализатора прочные поверхностные соединения, вследствие чего каталитическая активная поверхность катализатора уменьшается и активность его падает.  

Каталитические яды представляют собой примеси, содержащиеся в сырье риформинга и могут быть разделены на две группы: 1 - органические (сернистые и азотистые соединения), оказывающие обратимое отравление; 2 - неорганические (соединения свинца, мышьяка, меди и других металлов), вызывающие необратимое отравление. Деление это условное, так как отравление, например, сернистыми соединениями при длительных воздействиях бывает необратимым. Присутствие избыточных количеств воды и хлористых соединений, как было показано выше, также способствует дезактивации катализатора.  

Каталитические яды, содержащие в своем составе металлы, были подробно изучены еще в работах главным образом с точки зрения их влияния на платиновые и палладиевые катализаторы. Было установлено, что большинство тяжелых металлов, включая ртуть, свинец, висмут, олово, а также цинк, кадмий и медь, могут снизить активность этих катализаторов.  

Каталитические яды этого типа блокируют активные центры катализатора в результате прочной адсорбции или химического взаимодействия с его поверхностью.  

Каталитические яды это - вещества, адсорбируемые катализатором и подавляющие его действие. Так, небольшое количество СО может отравить медный катализатор. На платиновые катализаторы особенно сильное отравляющее действие оказывают даже следы мышьяка и селена.  

Каталитические яды - это вещества, адсорбируемые катализатором и подавляющие его действие. Так, небольшое количество СО может отравить медный катализатор. На платиновые катализаторы особенно сильное отравляющее действие оказывают даже следы мышьяка и селена.  

Каталитические яды могут уменьшать активность катализаторов, блокируя активные места.  

Каталитические яды часто заметно влияют даже в ничтожных количествах.  

Каталитические яды повышают абсорбцию водорода независимо от того, поляризуется ли металл внешним током или вследствие коррозионного процесса, сопровождающегося выделением водорода. По этой причине в некоторых рассолах буровых скважин, содержащих H2S, затруднено применение низколегированных стальных трубопроводов, которые испытывают обычные высокие конструкционные напряжения и протяженность которых под землей составляет несколько тысяч метров. В результате небольшой общей коррозии трубопровода образуется водород, часть которого входит в напряженную сталь и вызывает водородное растрескивание. S общая коррозия тоже происходит, но без водородного растрескивания.  

Каталитические яды электрохимических и химических реакций могут тормозить скорость разложения гидразина соответственно по электрохимическому и химическому механизмам.  

Каталитические яды

контактные яды, вещества, вызывающие «отравление» катализаторов (См. Катализаторы) (обычно гетерогенных), т. е. снижающие их каталитическую активность или полностью прекращающие каталитическое действие. Отравление гетерогенных катализаторов происходит в результате адсорбции яда или продукта его химического превращения на поверхности катализатора. Отравление может быть обратимым или необратимым. Так, в реакции синтеза аммиака на железном катализаторе кислород и его соединения отравляют Fe обратимо; в этом случае при воздействии чистой смеси N 2 + H 2 поверхность катализатора освобождается от кислорода и отравление снижается. Соединения серы отравляют Fe необратимо, действием чистой смеси не удается восстановить активность катализатора. Для предотвращения отравления реагирующую смесь, поступающую на катализатор, подвергают тщательной очистке. К числу наиболее распространенных К. я. для металлических катализаторов относятся вещества, содержащие кислород (H 2 O, CO, CO 2), серу (H 2 S, CS 2 , C 2 H 2 SH и др.), Se, Te, N, Р, As, Sb, а также непредельные углеводороды (C 2 H 4 , C 2 H 2) и ионы металлов (Cu 2+ , Sn 2+ , Hg 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+). Кислотные катализаторы обычно отравляются примесями основании, а основные - примесями кислот.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Каталитические яды" в других словарях:

Вещества, вызывающие «отравление» катализатора, т. е. снижающие его каталитическую активность или полностью прекращающие каталитическое действие. Причина отравления заключается в адсорбции каталитического яда на поверхности катализатора. К числу… … Википедия

Каталитические яды вещества, вызывающие «отравление» катализатора, т. е. снижающие его каталитическую активность или полностью прекращающие каталитическое действие. Причина отравления заключается в адсорбции каталитического яда на поверхности… … Википедия

См. Каталитические яды …

В ва, воздействие к рых на катализаторы приводит к снижению их активности вплоть до полной дезактивации (т. наз. отравление катализаторов). Причина отравления взаимод. Я. к. с активными центрами катализаторов или мех. экранирование последних.… … Химическая энциклопедия

Катализатор - (Catalyst) Определение катализатора, механизм действия катализатора Определение катализатора, механизм действия катализатора, применение катализатора Содержание Содержание 1. в химии Виды катализаторов Механизм действия катализаторов Требования,… … Энциклопедия инвестора

Вещества, изменяющие скорость химических реакций посредством многократного промежуточного химического взаимодействия с участниками реакций и не входящие в состав конечных продуктов (см. Катализ). К. повсеместно распространены в живой… … Большая советская энциклопедия

Химическая кинетика или кинетика химических реакций раздел химии, изучающий механизмы протекания химических реакций, порядок химической реакции, а также закономерности протекания химических реакций во времени. Содержание 1 Скорость химической… … Википедия Википедия