Каталітичні реакції

 
 

§ 19. Каталітичні реакції

Опанувавши зміст параграфа, ви будете

  • знати суть понять «каталіз», «каталітична реакція», «отруєння каталізатора», «інгібітор»;
  • уміти пояснювати суть каталітичної дії; значення каталітичних процесів.

Вам уже відомі чинники, що впливають на швидкість хімічних реакцій. Це природа реагуючих речовин, ступінь їх подрібнення, внаслідок чого збільшуються поверхня зіткнення реагуючих речовин, їхня концентрація і температура. Ще одним важливим чинником, що впливає на швидкість хімічних реакцій, є наявність каталізатора.

• Пригадайте, які речовини називаються каталізаторами. Наведіть приклад.

Звернімося до демонстраційних дослідів.

На аркуші паперу змішуємо приблизно однакові об'єми алюмінієвого пилу і розтертого у порошок кристалічного йоду. Суміш купкою висипаємо на керамічну плитку (чи бляху) і в заглибину на купці капаємо з довгої піпетки (або скляної трубки) 1—2 краплини води (більша кількість води гальмуватиме перебіг реакції). Починається бурхлива реакція (мал. 33):

2Al + 3I2 = 2AlI3

Мал. 33. Вода — каталізатор

Вода у цьому разі є каталізатором взаємодії алюмінію з йодом.

Як пояснити спостережувані явища — появу фіолетової пари, вогню тощо?

Ця реакція екзотермічна. Від теплоти, що виділяється, утворений алюміній йодид випаровується, а за умов високої температури згоряє у кисні повітря з утворенням алюміній оксиду (білого порошку), іскор та простої речовини йоду, що відлітає у вигляді фіолетової хмари.

У хімічну колбу наливаємо 30—50 мл розчину гідроген пероксиду з масовою часткою Н2О2 10 % і добавляємо трохи (на кінчику шпателя) манган(IV) оксиду МnО2. Спостерігається бурхливе виділення газу (ефект кипіння). Як довести, що цей газ — кисень? До отвору колби підносимо жевріючу скіпку. Вона спалахує, бо гідроген пероксид унаслідок каталітичної дії МnО2 розкладається, виділяючи кисень (мал. 34):

2О2 = 2Н2О + О2

Мал. 34. Каталітичний розклад гідроген пероксиду Н2О2

А як довести, що манган(IV) оксид МnО2 виконує в цій реакції роль каталізатора?

Для доведення спочатку відфільтруємо чорний порошок МnО2, а потім добавимо його до нової порції розчину гідроген пероксиду Н2О2. Ефект буде таким самим: манган(IV) оксид знову спричиняє розклад нової порції гідроген пероксиду Н2О2.

Зверніть увагу: після розкладу всього гідроген пероксиду Н2О2 каталізатор МnО2 залишився на дні колби в незмінному вигляді. Саме через цей факт ви можете помилково вважати, що каталізатор не бере участі в реакції. Тоді виникає запитання, яким чином він впливає на її швидкість?

Доведено, що каталізатор бере участь у реакції. Наприклад, реакція між речовинами А і В відбувається за рівнянням А + В = АВ з дуже малою швидкістю.

Ситуацію змінює каталізатор К. Він легко взаємодіє з одним із реагентів, наприклад з речовиною А, утворюючи проміжну сполуку АК. Остання швидко взаємодіє з речовиною В з утворенням бажаного продукту АВ і вивільненням каталізатора.

Реакції, що відбуваються за наявності каталізатора, називаються каталітичними, а сам процес зміни швидкості реакції під дією каталізатора — каталізом.

Термін «каталіз» зазвичай стосується прискорення реакції. Так, ванадій(V) оксид прискорює окиснення сульфур(IV) оксиду у виробництві сульфатної кислоти:

Проте бувають випадки, коли необхідно зменшити швидкість процесу, наприклад корозію металу.

Для цього підбирають відповідні сповільнювачі швидкості, їх називають інгібіторами.

Буває й так, що каталізатор утворює з реагуючою речовиною (або домішками в ній) дуже міцну проміжну сполуку, з якої він самочинно вивільнитися не може. Тоді його каталітична дія припиняється. Таке явище називають отруєнням каталізатора.

Каталізатори характеризуються специфічністю дії: вони вибірково прискорюють якусь одну реакцію, а на швидкість інших не впливають.

Універсального каталізатора немає. Для кожної реакції існує специфічний (свій) каталізатор. Хоча інколи буває й так, що одна й та сама речовина може впливати на швидкість кількох різних реакцій.

Значення каталітичних реакцій. У сучасній хімічній промисловості переважна більшість процесів є каталітичними. Переробка нафти, добування барвників, виробництво сульфатної кислоти, амоніаку, полімерів, синтетичного каучуку та багато інших виробництв не можуть обійтися без каталізаторів.

Каталізатори відіграють істотну роль і в тих реакціях, що відбуваються в живих організмах. Біологічні каталізатори — ферменти — забезпечують стабільний безперервний перебіг біохімічних процесів. Однак і в організмі може статися отруєння біологічних каталізаторів. Ферменти можуть бути отруєні алкоголем (або продуктами його окиснення), нікотином або іншими шкідливими речовинами. У такому разі перебіг багатьох біохімічних процесів порушується, і організм починає хворіти, буває, що й гине.

Висновки

• Каталізатори — це речовини, що прискорюють хімічні реакції, а самі залишаються в незмінній кількості.

• Реакції, що відбуваються за участю каталізаторів, називають каталітичними, а сам процес прискорення швидкості реакції під дією каталізатора — каталізом.

• Каталізатор бере участь у хімічній реакції. Він сприяє розриву зв'язків у вихідних речовинах і робить реакцію енергетично вигіднішою.

• Для каталізаторів є характерним явище отруєння, коли їхня каталітична дія припиняється. Тому важливо оберігати каталізатори, зокрема біологічні (ферменти), від каталітичних отрут — алкоголю, нікотину, інших шкідливих речовин.

• Сучасна хімічна промисловість неможлива без каталізаторів, та й саме життя людини й тварин, існування рослинного світу, оскільки все це ґрунтується на каталітичних процесах.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Що таке каталізатор? Поясніть механізм його дії.

2. Сухий хлор на залізо не діє, тому його можна зберігати у залізних балонах. Вологий хлор залізо руйнує. Як ви можете це пояснити?

3. Чи впливає каталізатор на значення теплового ефекту реакції? Відповідь поясніть.

4. Укажіть, у якому з наведених випадків має місце каталітична дія:

  • А швидкість реакції водню з бромом зростає під час нагрівання
  • Б інтенсивність реакції горіння вугілля підвищується після його подрібнення
  • В швидкість реакції горіння фосфору зростає в разі внесення його в атмосферу чистого кисню
  • Г швидкість реакції розкладу бертолетової солі КСlO3 збільшується внаслідок добавляння до неї манган(IV) оксиду MnO2
скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.