Katalizatorlar

Katalizatorlar — kimyoviy reaksiya tezligini oʻzgartiruvchi moddalar (qarang Kataliz).

Kataliz (yun. katalysis — buzilish, parchalanish) — kimyoviy reaksiyalar tezligining baʼzi moddalar (katalizatorlar) taʼsirida oʻzgarishi. Katalizator reaksiyaga kirishuvchi modda (reagent)lar bilan bir qancha oraliq birikmalar hosil qilib, reaksiya nihoyasida miqdori va tarkibi oʻzgarmasdan ajralib chiqadi. Katalizator sifatida turli xil moddalar (gaz, suyuqliklar va qattiq moddalar) ishlatilishi mumkin. Reagentlar va katalizatorlarning fazaviy holatiga qarab katalitik jarayonlar, asosan, gomogen va geterogen K.ga boʻlinadi. Bundan tashqari, mikrogeterogen, fermentativ katalitik jarayonlar ham mavjud. Gomogen K.da reagentlar bilan katalizator bir jinsli aralashma hosil qiladi. Reaksiya gaz yoki suyuq fazada boradi. Katalizator sifatida atomlar, ionlar, molekulalar ishtirok etishi mumkin. Bunday katalitik jarayon mexanizmini sharxlash uchun oraliq moddalar nazariyasi ishlab chiqilgan. Bu nazariyaga asosan, reagentlar katalizator bilan beqaror oraliq moddalar hosil qiladi. Soʻngra bu moddalar parchalanib katalizator qayta tiklanadi (regeneratsiya). Suyuq fazadagi kislotaasosli K. mexanizmi reagentlar bilan katalizator oʻrtasidagi proton almashinishiga asoslangan. Mas:R-CH=CH2+HA -" R-CH2-CH2++A~R-CH2-CHj+H+OH^R-CH2CH2OH+H+N+ + A -> NAGomogen katalitik jarayonning tezligi juda koʻp omillarga, xususan, reagentlar va katalizatorlar konsentratsiyasi, temperatura, bosim va aralashtirish darajasiga bogʻliq. Bu jarayonning asosiy kamchiligi mahsulot tarkibidan katalizatorni ajratib olish (tozalash) zarur boʻladi. Geterogen K.da katalizator sifatida qattiq moddalar ishlatiladi. Ularning sharsimon, granulasimon, spiralsimon va b. turlari maʼlum. Shuningdek, bu katalizatorlar tarkibiga koʻra, bir, ikki yoki koʻp komponentli, holatiga qarab oksidsimon, metallsimon boʻladi. Geterogen K. baʼzan kontakt K. deb ham ataladi. Bu jarayon nihoyasida mahsulotdan (suyuq yoki fazadagi) katalizator oson ajratib olinadi. Shu sababli geterogen K. sanoatda keng qoʻllanadi. Mikrogeterogen K.da reaksiya suyuq fazada boradi, katalizator sifatida kolloid zarrachalar ishtirok etadi. Fermentativ K. oʻsimlik yoki hayvon toʻqimalarida sodir boʻladi, bu reaksiyada katalizator sifatida kolloid holdagi oqsil zarrachalari — fermentlar xizmat qiladi. Baʼzi moddalar kimyoviy reaksiya tezligini susaytiradi yoki toʻxtatadi. Bunday moddalar antikatalizator yoki ingibitorlar deb ataladi. Bu holatni manfiy K. deyiladi. Sanoatda, asosan, musbat K. katta ahamiyatga ega. Katalizator qoʻllanganga bir vaqtda borishi mumkin boʻlgan parallel reaksiyalardan faqat birining tezligi ortadi. Boshqalari esa toʻxtaydi (selektiv K.). Mas:[Ad]SN2—SN2[Pd] [Si]K. jarayonida hosil boʻladigan oraliq kompleks birikmalar bilan dastlabki moddalar energiyasi orasidagi farq aktivlanish energiyasi deyiladi. Kimyoviy reaksiyalar tezligi, asosan, shu energiyaning miqdoriga bogʻliq boʻlib, unga teskari proporsionaldir. Katalitik jarayonning aktivlanish energiyasi qancha kam boʻlsa, reaksiya tezligi shuncha yuqori boʻladi. K. jarayonida qoʻllanadigan katalizatorning roli kimyoviy reaksiyalar aktivlanish energiyasini kamaytirishdan iborat boʻlib, buning natijasida reaksiya yoʻlini oʻzgartiradi yoki uni zanjirsimon mexanizmga oʻtkazadi. K. borish mexanizmiga qarab, asosan, ikkiga boʻlinadi: kislota-asos katalizi va oksidlanish-qaytarilish katalizi. Kislota-asos K.da kislota-asoslar katalizator boʻladi. Bu reaksiyalarda proton almashinishi roʻy beradi, yaʼni proton katalizatordan reagentga yoki, aksincha, reagentdan katalizatorga oʻtadi. K. jarayoni keyingi bosqichda polimerlanish, izomerlanish: kreking jarayonlari alyuminiy silikat taʼsirida shu kislotaasos katalizi mexanizmi bilan boradi. Oksidlanish-qaytarilish katalizida metall, metall oksidlari, tuzlar katalizator boʻlib xizmat qiladi. Bunday K.da elektron almashadi, elektron katalizatorlardan reagentga yoki, aksincha, reagentdan katalizatorga oʻtadi. Shunday qilib, ok-sidlanish — qaytarilish jarayoni sodir boʻladi. Maʼlum katalizator yoki katalizatorlar guruhi kimyoviy reaksiyaning maʼlum yoʻnalishinigina oʻzgartiradi, tezlatadi, xolos. Shunga koʻra, muayyan reaksiya uchun katalizator tanlash amaliy ahamiyatga ega boʻlgan asosiy va muhim vazifadir. Hoz. vaqtda K.ning umumlashgan yagona nazariyasi mavjud boʻlmasada, uning baʼzi tomonlarini eʼtiborga olgan ayrim nazariyalar bor. Rus kimyogarlari N. I. Kobozevning faol ansambl, A. A. Balandinning multiplet K.i.ning elektron va zanjir nazariyalari shular jumlasidandir.