IV.2. Гомогенный катализ

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Каталитическим действием в гомогенной жидкой или газообразной фазе могут обладать нейтральные молекулы, положительные или отрицательные ионы, координационные комплексы и высокомолекулярные соединения (например, ферменты). Рассмотрим бимолекулярную реакцию

В отсутствие катализатора эта реакция протекает через образование переходного комплекса [ A... В ]^¹ с последующим его превращением в вещество D. При введении катализатора (К) в систему возможны два основных механизма:

1). Катализатор образует промежуточный комплекс с обоими исходными реагентами:

При этом, если выполняется условие k ₁ < < k ₂ < k ₃, то промежуточный комплекс [ АВК ]^* носит название комплекса Аррениуса и концентрация его мала (образующийся комплекс быстро либо распадается на исходные вещества, либо превращается в продукт реакции с выделением катализатора). Поскольку лимитирующей стадией реакции в данном случае является первая (образование комплекса), то в общем случае скорость реакции описывается следующим уравнением

где С _А, С _В и С _К — концентрации А, В и катализатора, k ¢ = k ₁· C _К — опытная константа скорости реакции (при условии, что С _К = const).

Примером гомогенного катализа в жидкой фазе протекающего по данному механизму является кислотно-основный катализ в растворах, ферментативный катализ (например, гидролиз сложных эфиров).

2). Катализатор образует промежуточный комплекс только с одним из реагентов, при взаимодействии промежуточного комплекса с другим реагентом образуется продукт и выделяется катализатор:

При этом, если выполняется условие k ₁» k ₂ > k ₃, то промежуточный комплекс [ АК ]^* носит название комплекса Вант-Гоффа. Для первой обратимой стадии образования комплекса в состоянии равновесия можно записать:

где

— равновесные концентрации промежуточного комплекса и реагента А, С _К — общая концентрация катализатора (разность

соответствует концентрации не вступившего в реакцию катализатора). Поскольку самой медленной, т.е. лимитирующей, стадией данной каталитической реакции является вторая, то скорость всей реакции (скорость образования вещества D) равна:

где k ¢ — опытная константа скорости реакции (при условии, что С _К = const). Следовательно, реакция будет протекать по уравнению реакции второго порядка.

Реакция будет протекать по уравнению первого порядка и зависеть только от концентрации вещества В.

Примером гомогенного катализа в газовой фазе, использующегося в химической промышленности, может служить процесс окисления оксида серы (IV) SO₂ в оксид серы (VI) SO₃ под действием оксидов азота (II, IV):