KATALIZ NAZARIYALARI
KATALIZ NAZARIYASI REJA: I. Kirish. I.Nazariy qism. Kataliz nazariyalari. 2.1. Katalizning Multplet nazariyasi. 2.2. Aktiv Ansanbil nazariyasi. 2.3. Katalizning elektron nazariyasi 2.4.Teylorning energetik nazariyasi. 2.5.Oraliq birikmalar nazariyasi. 2 . 6 . Katalizning fizikaviy nazariyasi 2.7. Katalizning kimyoviy nazariyasi 2.8.Katalizning radikal nazariyasi III. Amaliy qism Misol va masalalar echich. IV. Slaydlar. V. Xulosa. VI. Foyda l anilgan adabiyotlar. Kirish 1
Zamonaviy kimyo va kimyoviy texnalo’giyani katalitik jarayonlardan ajratib tasavur qilish mumkin emas. Kimyoviy tehnalo’giya jarayonlarining barchasida ham u yoki bu katalitik jarayonlar qo’llaniladi..Sanoatda katalitik jarayonlarning ko’lami yildan-yilga oshib bormoqda. Katalizatorlarning keng ko’lamda qo’llanilishi atrof- muxitni zaharlovchi moddalarni neytrallashda kuzatilmoqda gaz va toshko’mirdan uglevodorod va kislorod saqlagan sintetik oqsillar olishda o’rin yanada oshmoqda.Yoqilg’i energiyasini elektr energiyasiga aylantirish uchun issiqlik elementlarini yaratish yanada istiqbollidir .Katalizning yangi kansebsiyasi ko’plab hossalarni mo’zida mujassamlashtirgan. Palimer materiallar va boshqa mahsulotlar energiyani oshirish usullarini takomillashtirish oziq ovqat mahsulotlar ishlab chiqarishni hususan oqlillarni alkanlar va ammiakdan sintez qilish orqali ko’paytirish imkoniyatlarini berayapti .Gen muhandistlik usullarida faolligi va tanlab tasiri bo’yicha tabiiy biologik katalizatorga yaqin fermentlar va metal-organik birikmalarni olish imkoniyatlari paydo bo’layapti. Shuning uchun kataliz nazariyasini urunishlar doimo bo’lgan va davom etmoqda yuqorida qayd etilganlardan kelib chiqqan holda maskur kurs ishining maqsadi katalitik nazariyalarni yoritishga bag’ishlangan. Zamonaviy kimyoviy ishlab chiqarish jarayonlarning 90% ikatalitik jarayonlarga asoslangan. Xozircha katalizni to’la to’kis tushuntirib beradigan yagona nazariya yo’q, lekin katalizning turli tomonlarini ayrim ayrim tushuntirib beruvchi nazariyalar bor 2.1 Katalizning Multplet nazariyasi 2
Aktiv markazlarning tabiatini o’rganish, o’tar holat nazariyasini katalizga tatbiq etish, yuzada hosil bo’lgan oralik birikmalarning tabiatini va ularning hosil bo’lish mexanizmini o’rganish katalizning ko’pgina hodisalarini tushunishga yordam berdi. Kataliz prosessining borishi xarakteriga aktiv markaz larning tabiati, soni va aktivligidan tashqari, ularning yuzada bir-biriga nisbatan joylashuvi ham katta ta’sir qili shi kerak. Yuzada ikki o’lchamda boradigan reaksiyalarning yo’nalishiga, saylash hodisasiga va boshqa hodisalarga aktiv markazlarning yuzada bir-biriga nisbatan qanday joylashganliklari ta’sir qilsa kerak. Bu mulo h azalarni dastlab A. A. Balandin e’tiborga oldi. U o’ zining multplet nazariyasida bu masalalarni yoritdi. Multplet nazariyasiga ko’ra, adsorbsion aktiv markaz bi lan katalitik aktiv markaz bir xil emas. Adsorbsion aktiv markazlarni ma’lum sondagi gruppasi katalitik aktiv markazlarni h osil q iladi. Aktiv markazlar yuzada tartibsiz emas, balki geometrik jidatdan ma’lum tartibda joylashgan. Tartibli bunday joylashish kristall panjarani aks ettiradi. Katalizator yuzasida reaksiyaga kirishuvchi moddaning mole kulasi birgina aktiv markaz bilan emas, balki ikki (dublet), uch (triplet) va, umuman, bir q ancha (multplet) markazlar tomonidan tortilishi mumkin. Agar reaksiyaga kirishuvchi moddaning molekulasi bittagina aktiv markazga tortilsa (bir gina aktiv markaz ta’sirida b o’ lsa), u juda kam deformasiyalanishi va natijada, reaksiya bormasligi mumkin. Agar reak - siyaga kirishuvchi moddaning molekulasi ikki yoki bir sancha aktiv markazlarga tortilsa (ularning ta’sirida bulsa), bu aktiv markazlarning maydoni bittagina aktiv markazning maydoni kuchli b o’ lgani sababli, adsorbilangan molekula kuchli deformasiyalanadi va molekulaning bu aktiv markazlarga tortilish kuchi undagi bo g’ lanishlar kuchidan orti q b o’ lsa, mole kula h atto dissotsilanadi. Kataliz prosessi sodir b o’ lishi uchun reagentlar molekulasining tuzilishi bilan aktiv markazlarning tuzili shi orasida ma’lum geometrik muvofislik bo’lishi kerak. 3
Masalan, N 2 molekulasi deformasiyalanishi yoki dissosilanishi uchun N — N atomlar ikki aktiv markazga tortilishi, buning uchun esa aktiv markazlar orasidagi masofa N — N bog’lanishi uzunligiga taxminan teng bo’lishi kerak. Agar shun day b o’ lmasa, vodorod atomlari ikki aktiv markaz ta’sirida b o’ lmaydi. Agar aktiv markazlar tuzilishi bilan reagent molekulalari tuzilishi orasida yu q orida aytilgan geomegrik muvofi q lik b o’ lsa, dastlab reagent katalizator bilan kompleks hosil h iladi. Bu kompleks o’tar h olat nazariyasida aktiv kompleks emas. Kataliz prosessi borishi uchun bu kompleks bosh q acha yo’nalish bilan parchalanishi va h osil b o’ lgan ma h sulot desorbilanishi kerak. 1 - ra s m. Siklogeksanning sekstet mexanizmi bilan ajralishi. Aktiv markazlarning joylashishi kristall panjarani aks ettirgani sababli, metallarning katalizatorlik xossasi kristallarining shakliga bo g’ li q b o’ ladi. Shunga muvofi q gidrogenlash reaksiyalari uchun tekis markazlangan kub yoki geksagonal panjarali va atomlar orasidagi masofa 2,8A (Pd) - 2,47 A (Ni) b o’ lgan metallargina katalizator b o’ la olishi ani q langan. Bunday metallar Ni, Co, Fe,Cu, Ru, Ph, Pd, Jr, Os metallari b o’ lib, ularning yuzalarida aktiv markazlar turtburchak yoki teng yonli uchburchak turida joylashadi. Masalan, Ni, Pt, Pd singari metallarning olti a’zoli h al q ali molekulalarni vodorodsizlantirish sababi q uyidagicha tushuntiriladi. Bu metallar yo q lari 4
markazlangan k o’ p yoq yoki geksagonal sistemada kristallanadi. Shu sababdan ularning panjarasi yuzasida teng yonli uchburchaklar b o’ ladi. Bu uchburchaklarning burchaklarida aktiv markazlar joylashadi. Olti a’zoli h alqali molekulalar bu yuzaga sekstet mexanizmi bi lan adsorbilanadi, ya’ni uning olti nu q tasi olti aktiv mar kazning o’ rtasid a b o’ ladi (1- ra s m). Q aysi CH 2 gruppadagi bir H atom A, B va V aktiv markazlarga tortiladi. Ug lerod atomlari esa G, Ye, D aktiv markazlarga tortilib turadi. Aktiv markazlar ta’sirida deformasiyalanish va bog’larning q ayta ta qs imlanishi natijasida C 6 H 1 2 molekula C 6 H 6 va 6 H ga ajraladi. Etil spirtning suvsizlanishi (C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 0) ni q uyidagi sxema bilan ifodalash mumkin: Qora nuqtalar bilan aktiv markazlar k o’ rsatilgan. Aktiv mar kazlarning tortish kuchi katta bo’lgani uchun, bir aktiv mar kaz bir vaqtda ikki atomni tortishi mumkin. H va OH gruppalarning aktiv markazlarga tortilishi natijasida C - H va C - OH bog’lar b o’ shashadi va natijada, uziladi. Etil spirtning vodorodsizlanishi (C 2 H 5 OH → H 2 + CH 3 CHO) quyidagicha mexanizm bilan boradi: Etilasetat efirning parchalanish reaksiyasi bunday ifodalanadi: 2CH 3 COOC 2 H 5 → CH 3 COCH 3 + C 2 H 5 OH + C 2 H 4 + CO 2 Bu vaqtda bir qancha aktiv markazlar ta’sir q iladi: 5