--> Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïðîòåêàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé.Èíòåðàêòèâíûå çàäàíèÿ

Ãëàâíàÿ >> Õèìèÿ 10 êëàññ. Ïðîôèëüíûé óðîâåíü. Êóçíåöîâà

Ãëàâà 4. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû, ìåõàíèçìû è çàêîíîìåðíîñòè ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèé îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé

 


§ 7. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïðîòåêàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé (îêîí÷àíèå)

Êàòàëèçàòîðàìè íàçûâàþòñÿ âåùåñòâà, êîòîðûå èçìåíÿþò ñêîðîñòü ðåàêöèè, ó÷àñòâóþò â íåé êàê ðåàãåíòû, îáðàçóÿ ïðîìåæóòî÷íûå àêòèâíûå êîìïëåêñû (ÏÀÊ), íî íå âõîäÿò â ñîñòàâ êîíå÷íûõ ïðîäóêòîâ ðåàêöèè.

Âåùåñòâà, ñíèæàþùèå ñêîðîñòü ðåàêöèè, íàçûâàþò èíãèáèòîðàìè.

 îáðàòèìûõ ðåàêöèÿõ êàòàëèçàòîð â ðàâíîé ìåðå âëèÿåò íà ïðÿìóþ è îáðàòíóþ ðåàêöèè. Îí íå ñìåùàåò õèìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ, íî, óñêîðÿÿ öèêë õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé, ñïîñîáñòâóåò áîëåå áûñòðîìó óñòàíîâëåíèþ ðàâíîâåñèÿ. Óñêîðåíèå ðåàêöèè îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî êàòàëèçàòîð, âçàèìîäåéñòâóÿ ñ ðåàãåíòàìè, îáðàçóåò ïðîìåæóòî÷íûå àêòèâíûå êîìïëåêñû.

Ýòî ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíèæåíèþ âåëè÷èíû ýíåðãèè àêòèâàöèè è, ñîîòâåòñòâåííî, ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè (ðèñ. 1 7).

Âëèÿíèå êàòàëèçàòîðà íà ýíåðãèþ àêòèâàöèè è ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè

Ïðèðîäà êàòàëèòè÷åñêèõ îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé çàâèñèò îò òèïà êàòàëèçà. Íàðÿäó ñ èçâåñòíûìè óæå âàì êàòàëèçàòîðàìè â îðãàíè÷åñêîé õèìèè, îñîáåííî â ðåàêöèÿõ, ïðîòåêàþùèõ â æèâûõ îðãàíèçìàõ, ðàñïðîñòðàíåí è èñêëþ÷èòåëüíî âàæåí ôåðìåíòàòèâíûé êàòàëèç, êîòîðûé îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè ïîìîùè ôåðìåíòîâ (ýíçèìîâ) — ñïåöèôè÷íûõ áèîêàòàëèçàòîðîâ áåëêîâîé ïðèðîäû.

 îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ èìåþò ìåñòî ñëåäóþùèå âèäû êàòàëèçà.

1. Ãîìîãåííûé êàòàëèç îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî â ãàçîâîé è æèäêîé ñðåäå, ãäå êàòàëèçàòîð è ðåàãåíòû íàõîäÿòñÿ â îäíîé ôàçå. Ôóíêöèè êàòàëèçàòîðîâ çäåñü ÷àùå âñåãî âûïîëíÿþò êèñëîòû è îñíîâàíèÿ. Ïðèìåðîì ãîìîãåííîãî êàòàëèçà ìîæåò ñëóæèòü êàòàëèòè÷åñêîå îêèñëåíèå ýòèëåíà äî óêñóñíîãî àëüäåãèäà, ïðîìûøëåííîå ïîëó÷åíèå óêñóñíîé êèñëîòû èç óãëåâîäîðîäîâ íåôòè, íàïðèìåð ïðÿìûì îêèñëåíèåì áóòàíà.

2. Ãåòåðîãåííûé êàòàëèç ïðîòåêàåò ïðè ðåàêöèÿõ íà ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà ôàç, ãäå êàòàëèçàòîð íàõîäèòñÿ â äðóãîé ôàçå (êàê ïðàâèëî, òâåðäîé) ïî ñðàâíåíèþ ñ ðåàãåíòàìè.

Ñêîðîñòü ðåàêöèè êàòàëèçà òåì âûøå, ÷åì áîëüøå ïîâåðõíîñòü êàòàëèçàòîðà. Ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå èìåþò ñëó÷àè, êîãäà êàòàëèçàòîð — òâåðäîå âåùåñòâî, à ðåàãåíòû — æèäêîñòè èëè ãàçû.  ïðîìûøëåííîñòè áîëüøèíñòâî õèìèêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ñèñòåìàõ ãàç — òâåðäîå âåùåñòâî. Îáû÷íî â êà÷åñòâå ãåòåðîãåííûõ êàòàëèçàòîðîâ èñïîëüçóþòñÿ ìåòàëëû, îêñèäû èëè ñóëüôèäû ìåòàëëîâ èëè èõ ñìåñè — ïîëèôóíêöèîíàëüíûå êàòàëèçàòîðû.

Ïðèìåðîì òàêîãî òèïà êàòàëèçà ìîãóò ñëóæèòü ðåàêöèè ïðîìûøëåííûõ ñïîñîáîâ ïîëó÷åíèÿ àðåíîâ èç àðîìàòè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ïîëó÷åíèÿ àíèëèíà èç íèòðîáåíçîëà, êîòîðûå èäóò â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðîâ — ìåòàëëîâ, èõ îêñèäîâ è äðóãèõ ñîåäèíåíèé ìåòàëëîâ. Êîíêðåòíûì ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ïðîìûøëåííîå ïîëó÷åíèå ìåòèëîâîãî ñïèðòà èç ñìåñè îêñèäà óãëåðîäà è âîäîðîäà (ñèíòåç-ãàç) â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðîâ — îêñèäîâ öèíêà è õðîìà è äð. (ïîäðîáíåå îá ýòîì âû óçíàåòå ïîçæå). Ñëåäóåò îòìåòèòü ñïåöèôè÷íîñòü äåéñòâèÿ êàòàëèçàòîðîâ. Óíèâåðñàëüíûõ êàòàëèçàòîðîâ äëÿ èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè ëþáîé ðåàêöèè íåò.

3. Ôåðìåíòàòèâíûé êàòàëèç èìååò ìåñòî â áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ, ïðîòåêàþùèõ â æèâûõ îðãàíèçìàõ; êàòàëèçàòîðàìè çäåñü ÿâëÿþòñÿ ôåðìåíòû.

Ôåðìåíòû — ýòî ñëîæíûå âåùåñòâà áåëêîâîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, îáëàäàþùèå óçêî ñïåöèôè÷åñêèì êàòàëèòè÷åñêèì äåéñòâèåì. Êàæäàÿ èç áèîõèìè÷åñêèõ êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé èìååò ñâîé îïðåäåëåííûé ôåðìåíò. Ïðèðîäîé ôåðìåíòà áóäóò îïðåäåëÿòüñÿ êîíêðåòíûå âèäû ñâÿçåé ðåàãåíòà â ðåàêöèè. Ïðèìåðàìè òàêèõ ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ â íàøåì îðãàíèçìå, ìîãóò ñëóæèòü ôåðìåíòàòèâíûå ãèäðîëèçû óãëåâîäîâ, æèðîâ, áåëêîâ.

Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî êàòàëèçàòîðû ÷óâñòâèòåëüíû ê ÿäàì.

ßäû êàòàëèçàòîðà — âåùåñòâà, «îòðàâëÿþùèå» êàòàëèçàòîð àêòèâíåå, ÷åì ìîëåêóëû ðåàãåíòà, è âûâîäÿùèå êàòàëèçàòîð èç ñôåðû ïðèìåíåíèÿ. Êàê ïðàâèëî, êàòàëèçàòîð — âåñüìà äîðîãîé êîìïîíåíò ïðîèçâîäñòâà. Ïîýòîìó â ïðîìûøëåííîñòè óäåëÿþò áîëüøîå âíèìàíèå î÷èñòêå ðåàãåíòîâ îò êàòàëèòè÷åñêèõ ÿäîâ. Íàïðèìåð, ìåòàëëè÷åñêèå êàòàëèçàòîðû ãèäðèðîâàíèÿ îòðàâëÿþòñÿ ñîåäèíåíèÿìè ñåðû, ìûøüÿêà, ðòóòè è äð.

×àñòî â êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëüíûå âåùåñòâà — ïðîìîòîðû.

Ïðîìîòîðû — äîáàâêè, óâåëè÷èâàþùèå àêòèâíîñòü êàòàëèçàòîðà.

 ðàçðàáîòêó òåîðèè êàòàëèçà è ïðàêòèêó ïîäáîðà è ïðèìåíåíèÿ êàòàëèçàòîðîâ áîëüøîé âêëàä âíåñ îòå÷åñòâåííûé ó÷åíûé Ã.Ê. Áîðåñêîâ, îñíîâàòåëü Èíñòèòóòà êàòàëèçà ÐÀÍ.

Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ

Îðãàíè÷åñêèå ðåàêöèè êàê õèìè÷åñêèå ñèñòåìû. Ãîìîãåííûå è ãåòåðîãåííûå ñèñòåìû. Ïðèðîäà âåùåñòâà. Ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü. Ýíåðãèÿ àêòèâàöèè. Ýíåðãèÿ îðãàíè÷åñêîé ðåàêöèè. Êàòàëèçàòîðû. Èíãèáèòîðû. Âèäû êàòàëèçà. Ôåðìåíòàòèâíûé êàòàëèç

Âîïðîñû è çàäàíèÿ

1.×òî òàêîå õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ, êàêèå ïðèçíàêè è óñëîâèÿ åå ïðîòåêàíèÿ âû çíàåòå?

2. Êàêîâû ðàçëè÷èÿ è âçàèìîñâÿçè ìåæäó ïîíÿòèÿìè «õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà» è «ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü» ñîåäèíåíèé? Ïðîêîììåíòèðóéòå ýòî íà êîíêðåòíûõ ïðèìåðàõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ.

3. ×òî òàêîå òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû òåðìîõèìè÷åñêîãî óðàâíåíèÿ ýêçîòåðìè÷åñêîé è ýíäîòåðìè÷åñêîé îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé.

4. Ñêîëüêî ãðàììîâ ýôèðà ìîæíî ïîëó÷èòü ïðè íàãðåâàíèè 30 ã óêñóñíîé êèñëîòû è 40 ã ýòèëîâîãî ñïèðòà (â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà), åñëè âûõîä ýôèðà ñîñòàâëÿåò 70 %?

5. Ïðèâåäèòå ïðèìåðû ãîìîãåííûõ è ãåòåðîãåííûõ êàòàëèòè÷åñêèõ îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé è ðàñêðîéòå â íèõ ìåõàíèçìû äåéñòâèÿ êàòàëèçàòîðîâ. Íàïèøèòå óðàâíåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ðåàêöèé.

<<< Ê íà÷àëó

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->