Chất xúc tác có nhiều loại, nhưng chúng có thể được phân loại chủ yếu thành hai nhóm là chất xúc tác đồng thể và chất xúc tác không đồng nhất. Các sự khác biệt chính giữa các chất xúc tác đồng thể và không đồng nhất là Chất xúc tác đồng thể luôn luôn có thể được tìm thấy trong pha lỏng trong khi các chất xúc tác không đồng nhất có thể được tìm thấy trong cả ba pha của vật chất: pha rắn, pha lỏng và pha khí. Xúc tác là các hợp chất được sử dụng để thu được năng suất tối đa trong điều kiện nhẹ. Điều này có nghĩa, các chất xúc tác có thể làm tăng năng suất của một phản ứng cụ thể và tăng tốc độ phản ứng. NỘI DUNG 1. Tổng quan và sự khác biệt chính2. Chất xúc tác đồng nhất là gì3. Chất xúc tác không đồng nhất là gì4. So sánh cạnh nhau - Chất xúc tác đồng nhất và không đồng nhất ở dạng bảng 5. Tóm tắt Chất xúc tác đồng nhất là gì? Chất xúc tác đồng thể là các hợp chất xúc tác có cùng pha với các chất đang đi vào pha phản ứng. Các chất xúc tác đồng nhất này thường ở pha lỏng. Việc thu hồi các chất xúc tác đồng nhất là tương đối khó khăn và tốn kém vì chất xúc tác ở cùng pha với hỗn hợp phản ứng. Điều này có nghĩa là việc tách chất xúc tác là khó khăn. Độ ổn định nhiệt của các chất xúc tác đồng nhất cũng kém. Ví dụ phổ biến nhất cho các chất xúc tác đồng nhất là các phức meta. Hình 01: Hành động của chất xúc tác Chất xúc tác đồng thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ thấp (dưới 250◦C). Hoạt tính xúc tác của các chất xúc tác này ở mức trung bình khi so sánh với các chất xúc tác không đồng nhất. Tuy nhiên, độ chọn lọc cao. Việc tái chế chất xúc tác đồng thể rất tốn kém vì việc phục hồi xúc tác là khó khăn. Nhưng việc sửa đổi chất xúc tác rất dễ dàng vì nó ở trong pha lỏng. Độ khuếch tán của các chất xúc tác đồng thể cao. Điều này là do tất cả các chất phản ứng và chất xúc tác trong cùng một pha lỏng và khuấy đúng cách dẫn đến sự khuếch tán thích hợp của chất xúc tác trong toàn bộ hỗn hợp phản ứng. Các chất xúc tác đồng nhất thường có các vị trí hoạt động được xác định rõ. Điều này có nghĩa là có nhiều vị trí hoạt động thích hợp trên bề mặt hợp chất xúc tác mà trên đó các chất phản ứng bị ràng buộc và phản ứng tiến triển trong các vị trí hoạt động đó. Chất xúc tác không đồng nhất là gì? Chất xúc tác không đồng nhất là các hợp chất xúc tác ở pha khác với pha của hỗn hợp phản ứng. Các chất xúc tác này có thể được tìm thấy trong cả ba giai đoạn của vật chất: pha rắn, pha lỏng hoặc pha khí. Việc thu hồi xúc tác là dễ dàng và rẻ tiền trong các chất xúc tác không đồng nhất vì chất xúc tác ở pha khác với pha của hỗn hợp phản ứng. Các ví dụ phổ biến cho các chất xúc tác không đồng nhất là kim loại, oxit kim loại, v.v.. Hình 2: Hỗn hợp phản ứng ở pha lỏng trong khi chất xúc tác là kim loại ở pha rắn Độ ổn định nhiệt của các chất xúc tác không đồng nhất là rất tốt so với các chất xúc tác đồng thể. Các chất xúc tác này hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ cao, khoảng 250-500◦C. Hoạt tính xúc tác cũng cao khi so sánh với các chất xúc tác đồng thể. Tuy nhiên, độ chọn lọc của chất phản ứng kém hơn so với chất xúc tác đồng thể. Các vị trí hoạt động của các chất xúc tác không đồng nhất không được xác định rõ. Điều này làm giảm tính chọn lọc. Độ khuếch tán của chất xúc tác không đồng nhất là kém nếu diện tích bề mặt của chất xúc tác thấp do chất xúc tác và hỗn hợp phản ứng ở hai pha. Nhưng việc tách chất xúc tác thường đơn giản. Sau đó, việc tái chế chất xúc tác cũng dễ dàng. Sự khác biệt giữa chất xúc tác đồng thể và không đồng nhất là gì? | | | Chất xúc tác đồng thể là các hợp chất xúc tác có cùng pha với các chất đang đi vào pha phản ứng. | Chất xúc tác không đồng nhất là các hợp chất xúc tác ở pha khác với pha của hỗn hợp phản ứng. | | Giai đoạn | | Chất xúc tác đồng thể có thể được tìm thấy chủ yếu trong pha lỏng. | Chất xúc tác không đồng nhất có thể được tìm thấy trong cả ba giai đoạn; pha rắn, pha lỏng hoặc pha khí. | | Ổn định nhiệt | | Độ bền nhiệt của các chất xúc tác đồng thể kém. | Độ ổn định nhiệt của các chất xúc tác không đồng nhất là tốt. | | Phục hồi xúc tác | | Việc thu hồi các chất xúc tác đồng nhất là khó khăn và tốn kém. | Việc thu hồi các chất xúc tác không đồng nhất là dễ dàng và rẻ tiền. | | Trang web đang hoạt động | | Vị trí hoạt động của các chất xúc tác đồng nhất được xác định rõ và có tính chọn lọc tốt. | Vị trí hoạt động của các chất xúc tác không đồng nhất không được xác định rõ và có độ chọn lọc kém. | | Chất xúc tác tái chế | | Việc tái chế các chất xúc tác đồng nhất là khó khăn. | Việc tái chế các chất xúc tác không đồng nhất rất dễ dàng. | | Tách chất xúc tác | | Việc tách chất xúc tác đồng thể ra khỏi hỗn hợp phản ứng là khó khăn. | Việc tách chất xúc tác không đồng nhất ra khỏi hỗn hợp phản ứng rất dễ dàng. | | Phụ thuộc nhiệt độ | | Chất xúc tác đồng thể hoạt động tốt hơn trong điều kiện nhiệt độ thấp (dưới 250◦C). | Chất xúc tác không đồng nhất hoạt động tốt hơn trong điều kiện nhiệt độ cao (khoảng 250 đến 500◦C). | | Sửa đổi chất xúc tác | | Việc sửa đổi các chất xúc tác đồng nhất là dễ dàng. | Việc sửa đổi các chất xúc tác không đồng nhất là khó khăn. | Tóm tắt - Chất xúc tác đồng nhất và không đồng nhất Xúc tác là các hợp chất có thể làm tăng tốc độ phản ứng của một phản ứng cụ thể nhằm mang lại hiệu suất tối ưu trong một khoảng thời gian ngắn. Có hai loại chất xúc tác chính được đặt tên là chất xúc tác đồng thể và chất xúc tác không đồng nhất. Sự khác biệt chính giữa các chất xúc tác đồng thể và không đồng nhất là các chất xúc tác đồng thể luôn có thể được tìm thấy trong pha lỏng trong khi các chất xúc tác không đồng nhất có thể được tìm thấy trong cả ba giai đoạn của vật chất; pha rắn, pha lỏng và pha khí. Tài liệu tham khảo: 1. Các loại xúc tác, hóa chất, có sẵn ở đây.2. Xúc tác đồng nhất. Wikipedia, Wikimedia Foundation, ngày 25 tháng 2 năm 2018, Có sẵn tại đây. 3. Xúc tác không đồng nhất. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16 tháng 3 năm 2018, Có sẵn tại đây. Hình ảnh lịch sự: 1. Catal CatalScheme Được tổ chức bởi khói giả - Công việc riêng được giả định (dựa trên khiếu nại bản quyền) (Tên miền công cộng) qua Commons Wikimedia
2. Hydrogenation không đối xứng không đồng nhất Tóm tắt nội dung tài liệu - ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU XÚC TÁC ĐỒNG THỂ
Giảng viên: Diệp Khanh
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Xúc tác đồng thể?
Xúc tác đồng thể có thể là xúc tác axít – bazơ, xúc tác enzym, xúc tác phức. Ưu điểm của xúc tác đồng thể - Có độ chọn lọc và hoạt tính cao hơn so với xúc tác dị thể. - Điều kiện tiến hành phản ứng mềm hơn. - Qua trình truyền nhiệt dễ dàng, không xảy ra trường hợp nóng cục bộ. - Cơ chế của phản ứng hóa học dễ biểu diễn hơn, đơn giản hơn. - Quá trình tiến hành phản ứng dễ thao tác hơn. Nhược điểm Quá trình phản ứng thường gián đoạn nên không tự động hóa được. Năng suất thiết bị không cao và dễ gây ăn mòn thiết bị. Quá trình tách xúc tác ra khỏi phản ứng rất khó khăn. Phạm vi áp dụng hẹp. KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Phân chia các loại phản ứng đồng thể - Phản ứng đồng thể pha khí. - Phản ứng đồng thể pha lỏng. Phản ứng đồng thể pha lỏng. KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- 2005 Noble Prize in Chemistry (cơ chế Chauvins)
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Các phản ứng xúc tác quan trọng KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Các sản phẩm của phản ứng xúc tác đồng thể. KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Thuyết xúc tác đồng thể Spitanski-Kobozev
Thuyết định lượng của phản ứng đồng thể do E.I Spitansky và N.I. Kobozev đề xướng vào 1962 trên cơ sở các tiên đề sau: - Phản ứng tiến hành bằng con đường tạo hợp chất trung gian giữa chất xúc tác và chất phản ứng theo cơ chế phức ion hoặc cơ chế phân tử. ví dụ: Phản ứng 1: CH3COCH3 + I2 → CH3COCH3 + HI KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Phản ứng 2: Sunfon hóa benzen trong dung dịch xảy ra theo cơ chế sau Phản ứng 3: Chuyển vị Pinacolic KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Phương trình động học của phản ứng xúc tác đồng thể Ta coù phaûn öùng: nA mB, xuùc taùc K (1) k1 k3 Cô cheá nhö sau: nA + K Z mB K (2) k2 Vaän toác taïo thaønh HCTG: V1 k1C A .CK n Vaän toác phaân huûy HCTG: V2 k3CZ Nếu quá trình tạo ra HCTG là giai đọan chậm thì vận tốc của phản ứng được viết theo V1. Nếu quá trình phân hủy HCTG là giai đọan chậm thì vận tốc của phản ứng được viết theo V2. KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG VÀ CÁCH LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC (BIỂU THỨC VẬN TỐC) TỪ CƠ CHẾ PHẢN ỨNG Thông qua cơ chế của phản ứng. Có hai phương pháp để viết được phương trình động học từ cơ chế của phản ứng: Phương pháp nồng độ ổn định Phương pháp cân bằng KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Phương pháp cân bằng: - Xem giai đoạn đầu là gồm các phản ứng cân bằng - Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn chậm. - Giai đoạn tiếp theo là các giai đoạn nhanh. Lúc này vận tốc của phản ứng = vận tốc của giai đoạn chậm => loại trừ nồng độ của hợp chất trung gian ta tìm ra được vận tốc của cả quá trình. KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Phương pháp nồng độ ổn định (không biết giai đoạn nào là giai đoạn chậm): - Các phản ứng qua nhiều giai đoạn thì sẽ qua hợp chất trung gian. Xem nồng độ chất trung gian không thay đổi và rất nhỏ. Lúc này vận tốc của phản ứng = vận tốc của phản ứng tạo ra sản phẩm => loại trừ nồng độ của hợp chất trung gian ta tìm ra được vận tốc của cả quá trình. KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 14
Hóa lý 2
- Xét phản ứng A B K K D K :xúctác Có cơ chế như sau: AK * k1 A K k2 B AK * ABK * k3 ABK K D * k4 Xác định biểu thức vận tốc phản ứng?
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Bài tập Xét phản ứng: 2 N2O5 4 NO2 O2 k1 Có cơ chế như sau: NO2 NO3 k2 N 2O5 k3 NO2 NO3 NO O2 NO2 k4 NO NO3 2 NO2 k5 Thiết lập phương trình động học của phản ứng trên ?
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Phản ứng xúc tác đồng thể, xúc tác Axít-Bazơ
Phần lớn các phản ứng xúc tác đồng thể được xúc tác bởi các axit và bazơ. Trong đó, nhiều phản ứng được xúc tác bởi axit protonic (như HF, H2SO4, H3PO4,…) và một số được xúc tác bằng các axit Lewis (như BF3, AlCl3, SnCl2,…) - Ví dụ: Phaûn öùng Protonic: AH + B A + BH Phaûn öùng axit-bazô Lewis: KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Sự phụ thuộc hằng số tốc độ k vào độ pH của môi trường. - Tốc độ của phản ứng xúc tác axít-bazơ phụ thuộc rất lớn vào pH của môi trường. Vì vậy mà một phản ứng xúc tác axit-bazo thường có ba phản ứng xảy ra song song: - Phản ứng do xúc tác axit. - Phản ứng do xúc tác bazơ. - Phản ứng do va chạm giữa các phân tử phản ứng. Do vậy vận tốc chung của phản ứng sẽ bằng tổng vận tốc của ba phản ứng trên. Ví dụ: phản ứng đơn phân tử: S1 → S2 Vôùi xuùc taùc axit, ta coù: Va =k H [ S1 ].[ H 3 O ] Vôùi xuùc taùc bazô, ta coù: Vb =k OH [ S1 ].[OH ] Vôùi khoâng xuùc taùc, ta coù: V0 =k 0 [ S1 ] KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Vaäy, vaän toác chung cuûa caû phaûn öùn g: Vc Va Vb V0 k H [ S1 ].[ H 3 O ] k OH [ S1 ].[OH ] k 0 [ S1 ] kc [ S1 ] , vôùi k c k H [ H 3 O ] k OH [OH ] k 0 Trong phản ứng đồng thể xúc tác axit-bazơ thường có các trường hợp sau: KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
- Động học của phản ứng xúc tác axít-bazơ - Trường hợp xúc tác là axít, xét phản ứng: AH S1 S 2 P P2 1 Giaû söû phaûn öùng xaûy ra theo cô cheá sau k1 S1 AH S1 H A (1) ' k1 k2 S1 H S 2 P P2 H 1 (2) ' k2 k3 P2 H A P2 AH (3) KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Page 2 YOMEDIA Có độ chọn lọc và hoạt tính cao hơn so với xúc tác dị thể. - Điều kiện tiến hành phản ứng mềm hơn. - Qua trình truyền nhiệt dễ dàng, không xảy ra trường hợp nóng cục bộ. - Cơ chế của phản ứng hóa học dễ biểu diễn hơn, đơn giản hơn. 30-10-2013 366 55 Download Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.
| 
