Теория активных ансамблей

Эта теория была создана Н.И.Кобозевым (1939). Она наиболее подходит для описания катализа на носителях.

Согласно Н.И.Кобозеву поверхность носителя (активированный уголь, асбест, пемза и т. п.) имеет блочное строение, то есть состоит из отдельных участков - блоков, которые отделены друг от друга дефектами поверхности, например, микротрещинами, включениями примесей и т. п. Эти поверхностные блоки представляют собой области свободной миграции атомов нанесённого металла, способных перемещаться по их поверхности в результате теплового движения. При попадании на такой блок определённого числа атомов (зависящего от условий нанесения), они в результате миграции способны образовать активный центр, названный Н.И.Кобозевым активным ансамблем, на котором и происходит каталитическое превращение. Активный ансамбльсостоит из нескольких атомов, являющихся как бы двухмерным зародышем кристаллической решётки. Если его геометрическое строение соответствует строению молекул реагирующих веществ, то они способны адсорбироваться на нём и вступать в каталитическую реакцию. Другие положения теории Н.И.Кобозева в основном совпадают с положениями мультиплетной теории.

Электронная теория

В основе электронной теории, разработанной С.З.Рогинским и Ф.Ф.Во­лькенштейном (1940), лежит положение о том, что на поверхности катализатора имеются нескомпенсированные валентности, обусловленные свободными или слабосвязанными электронами, присутствующими в его кристаллической структуре. Адсорбция реагирующих молекул происходит с участием этих нескомпенсированных валентностей катализатора, благодаря чему связи внутри молекул ослабляются настолько, что они, по сути дела, представляют уже свободные атомы или радикалы. Продукты реакции образуются при взаимодействии этих атомов или радикалов, находящихся в непосредственной близости друг к другу. Эта теория довольно хорошо описывает катализ на переходных металлах, у которых имеется незавершённая d-электронная оболочка.

Ингибиторы

Ингибиторы- это вещества, замедляющие протекание реакций. Как и катализаторы, они обладают специфичностью действия.

Возможны такие механизмы действия ингибиторов:

1) взаимодействие с промежуточными продуктами с образованием соединений, малоактивных в последующих реакциях (поэтому ингибиторы особенно эффективны в случае цепных реакций);

2) взаимодействие с активными центрами катализаторов (отравление);

3) блокирование активных центров катализаторов (когда, не занимая активных центров, ингибиторы препятствуют подходу к поверхности катализатора реагирующих веществ).

Во многих случаях использование ингибиторов приносит большую пользу, например, при защите металлов от коррозии, при продлении сроков годности лекарственных препаратов и пищевых продуктов с использованием ингибиторов-антиоксидантов. На ингибировании различных внутриклеточных реакций болезнетворных микроорганизмов, приводящем к угнетению их роста или размножения, основано фармакологическое действие некоторых лекарственных веществ, например, сульфаниламидов.

В других случаях ингибирование реакций может иметь отрицательное значение. Так, действие многих биологических ядов связано с ингибированием ферментативных реакций в организме. Случайное попадание веществ, являющихся ингибиторами, в реакционные аппараты приводит к замедлению химических реакций, а часто и к полному отравлению катализатора, что требует его замены.

VI. Ф О Т О Х И М И Я

ГЛАВА 14