催化作用导论第五章氧化还原型催化剂及其催化作用
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一酸碱催化剂石油炼制和石油化工是催化剂最大的应用领域,在国民经济中占有重要地位。
在石油炼制和石油化工中,酸催化剂占有重要的地位。
烃类的催化裂化,芳烃和烯烃的烷基化,烯烃和二烯烃的齐聚、共聚和高聚,烯烃的水合制醇和醇的催化脱水等反应,都是在酸催化剂的作用下进行的。
工业上用的酸催化剂,多数是固体。
20世纪60年代以来,又发现一些新型的固体酸催化剂,其中最有影响的是分子筛型催化剂,其次是硫酸盐型酸性催化剂。
1. 固体酸碱的定义和分类固体酸:一般认为是能够化学吸附碱的固体,也可以了解为能够使碱性指示剂在其上面改变颜色的固体。
固体酸又分为布朗斯特(Brφnsted)酸和路易斯(Lewis)酸。
前者简称为B酸,后者简称为L酸。
B 酸B碱的定义为:能够给出质子的都是酸,能够接受质子的都是碱,所以B酸B碱又叫质子酸碱。
L酸L 碱的定义为:能够接受电子对的都是酸,能够给出电子对的都是碱,所以L酸L碱又叫非质子酸碱。
2. 固体酸碱的强度和酸碱量B酸强度,是指给出质子的能力;L酸强度是指接受电子对的能力。
酸强度通常用Hammeett函数H0表示,定义如下:若一固体酸表面能够吸附一未解离的碱,并且将它转变为相应的共轭酸,且转变是借助于质子自固体酸表面传递于吸附碱,即:式中[B]a和[BH+]a分别为未解的碱(碱指示剂)和共轭酸的浓度。
pKa是共轭酸BH+解离平衡常数的负对数,类似pH。
若转变是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面,即式中[A:B]是吸附碱B与电子对受体A形成的络合物AB的浓度。
H0越小酸度越强。
酸量:固体表面上的酸量,通常表示为单位重量或单位表面积上酸位的毫摩尔数,即m mol/wt或m mol/m2。
酸量也叫酸度,指酸的浓度。
固体碱的强度,定义为表面吸附的酸转变为共轭碱的能力,也定义为表面给出电子对于吸附酸的能力。
碱量的表示,用单位重量或者单位表面积碱的毫摩尔数,即m mol/wt或m mol/m2。
碱量也叫碱度,指碱中心的浓度。
1、催化剂定义催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置,且自身不被明显消耗的物质。
2、催化剂活性、表示方法(1)活性定义:一般,指定条件下(压力、温度)一定量催化剂上的反应速率(来衡量)。
(2)表示方法:对于反应, ,速率3、催化剂选择性、表示方法(1)定义:当反应可以按照热力学上几个可能的方向进行时,催化剂可以选择性地加速其中的某一反应。
4、载体具有哪些功能和作用?8①分散作用,增大表面积,分散活性组分;②稳定化作用,防止活性组分熔化或者再结晶;③支撑作用,使催化剂具备一定机械强度,不易破损;④传热和稀释作用,能及时移走热量,提高热稳定性;⑤助催化作用,某些载体能对活性组分发生诱导作用,协助活性组分发生催化作用。
5、催化剂选择考虑因素:选择性>寿命>活性>价格工业催化剂:6、催化剂一般组成1)活性组份或称主催化剂2)载体或基质3)助催化剂7.催化剂分类按物相均一性:均相催化、多相催化、酶催化按作用机理:氧化还原催化,酸碱催化(离子型机理,生成正碳离子或负碳离子)配位催化:催化剂与反应物分子发生配位作用而使反应物活化。
按反应类型分类:加氢、脱氢、部分氧化、完全氧化、水煤气、合成气、酸催化、氯氧化、羰基化、聚合8、多相催化反应的过程步骤可分为哪几步?实质上可分为几步?(1)外扩散—扩散—化学吸附—表面反应—脱附—扩散—外扩散(2)物理过程—化学过程—物理过程9、吸附是如何定义的?物理吸附与化学吸附的本质不同是什么?吸附:气体与固体表面接触时,固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象。
固体表面吸附:物理吸附:作用力:van der Waals力静电力:具有永久偶极矩的分子间的静电吸引力诱导力:容易极化的分子被极性分子诱导产生的诱导偶极子和永久偶极子之间的作用力色散力:原子电子密度的瞬时诱导邻近原子产生偶极而致的两个瞬时偶极子之间的相互作用力化学吸附:作用力:价键力,形成化学键本质:二者不同在于其作用力不同,前者为德华力,后者为化学键力,因此吸附形成的吸附物种也不同,而且吸附过程也不同等诸多不同。