منو
 کاربر Online
553 کاربر online
تاریخچه ی: کاتالیزور

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:4


کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش می دهد بدون آنکه خود در جریان واکنش مصرف شود.

ریشه لغوی

کاتالیزور از دو صفت کاتا و لیزور تشکیل شده است. در زبان یونانی "کاتا" به معنای پائین ، افتادن ، یا پائین افتادن است و "لیزور" به معنی قطعه قطعه کردن می‌باشد. در برخی زبانها کاتالیزور را به معنی گردهم آوردن اجسام دور از هم معرفی کرده اند.

تاریخچه

اولین گزارش استفاده از کاتالیزور ، مربوط به کریشف می‌باشد که با استفاده از یک اسید به عنوان کاتالیزور توانست نشاسته را به قند ، هیدرولیزکند. بعدها دیوی توانست واکنش اکسیداسیون هیدروژن را با اکسیژن در حضور کاتالیزورپلاتین انجام دهد که این واکنش یک واکنش گرما گیر است و در نتیجه هنگام انجام واکنش جرقه تولید می‌شد.

اولین کار در توضیح اینکه چرا یک واکنش کاتالیزوری انجام می‌گیرد و کاتالیزور چه نقشی دارد، توسط "فارادی" انجام شد. بیشترین بهره‌برداری از کاتالیزور در جنگ جهانی بود.

انقلاب تکنولوژی اصلی در زمینه کاتالیزور مربوط به نیمه دوم قرن 20 یعنی بین سالهای1980 ـ 1950 می‌باشد.دهه 1960 ـ 1950 دهه ای است که با تولید کاتالیزورهای زیگر _ ناتا ترکیبات بسیار مهم و استراتژیک ساخته شد.

انواع کاتالیزور

کاتالیزور به دو نوع کاتالیزور مرغوب و نامرغوب تقسیم می‌شود:


  • کاتالیزور مرغوب: کاتالیزور مرغوب به کاتالیزوری گفته می‌شود که فقط اجازه تشکیل یک نوع محصول را بدهد.

  • کاتالیزور نامرغوب: اگر در حضور کاتالیزور محصولات متفاوتی امکان تشکیل داشته باشند کاتالیزور نامرغوب تلقی می‌شود.

چگونگی عمل کاتالیزور

تجربه نشان داده است که واکنش با کاتالیزور در دمای کمتری صورت می‌گیرد و همچنین کاتالیزور ، انرژی اکتیواسیون را پائین می‌آورد یا کاهش می‌دهد یا باعث می‌شود مولکولهای درشت به مولکولهای کوچکتر ، قطعه‌قطعه یا شکسته شوند.

کاتالیزور واکنش را می‌توان بدون تغییر در پایان واکنش بدست آورد. مثلا سرعت تجزیه KClO3 را با مقدار کمی MNO2 می‌توان فوق‌العاده زیاد کرد. در معادله‌ای که برای این تغییر نوشته می‌شود ، کاتالیزور را بالای پیکان می‌گذارند ، زیرا کاربرد آن در استوکیومتری کل واکنش اثری ندارد:


KClO3--------->2KCl+3O2

مکانیسم واکنش کاتالیزوردار

کاتالیزور نمی‌تواند موجب وقوع واکنش‌هایی شود که از نظر ترمودینامیک امکان وقوع ندارند. بعلاوه صرفا حضور کاتالیزور نیست که (احتمالا بعنوان یک بخش فعال‌کننده) موجب اثر بر سرعت واکنش می‌شود. در یک واکنش کاتالیزوردار ، کاتالیزور در یک مرحله عملا مصرف می‌شود و در مرحله بعدی بار دیگر تولید می‌گردد و این عمل بارها تکرار می‌گردد، بدون آنکه کاتالیزور دچار تغییر دائمی شود.

بنابراین کار کاتالیزور آن است که راه تازه ای برای پیشرفت واکنش می‌گشاید. بدین ترتیب مکانیسم کاتالیزوردار با یک واکنش بی‌کاتالیزور تفاوت دارد. انرژی فعال سازی راهی که واکنش به کمک کاتالیزور طی می‌کند، کمتر از انرژی فعال‌سازی راهی است که همان واکنش بدون کاتالیزور می‌پیماید (شکل 1)
img/daneshnameh_up/9/9f/nemoodar2.jpg

این واقعیتی است که علت سریعتر شدن واکنش را توجیه می‌کند. وقتی کاتالیزور بکار برده می‌شود، مولکولهای نسبتا بیشتری انرژی لازم برای یک برخورد موفق پیدا می‌کنند (شکل 2). بدین ترتیب عده کل برخوردهای موثر در واحد زمان، که موجب انجام واکنش می‌شوند، افزایش می‌یابد.

در شکل 1 به دو نکته دیگر نیز پی می‌بریم. نخست آنکه تغییرات انرژی برای واکنش کاتالیزوردار و واکنش بی‌کاتالیزور یکسان است. دیگر آنکه انرژی فعال سازی واکنش معکوس نیز به هنگام استفاده از کاتالیزور کاهش می‌یابد و مقدار کاهش آن درست برابر کم شدن انرژی فعال سازی واکنش کاتالیزوردار اصلی است. این بدان معنی است که کاتالیزور بر یک واکنشی و واکنش معکوس آن اثر یکسان دارد. اگر یک کاتالیزور سرعت یک واکنش را دو برابر کند، همان کاتالیزور سرعت واکنش معکوس آن را نیز دو برابر خواهد کرد.

کاتالیزورهای طبیعی (آنزیم)

بسیاری از فرایندهای صنعتی به اعمالی بستگی دارند که با کاتالیزور صورت می‌گیرند. ولی کاتالیزورهایی که برای انسان مورد اهمیت بیشتری دارند، کاتالیزورهای طبیعی یعنی آنزیم‌ها هستند. این مواد فوق العاده پیچیده ، فرایندهای حیاتی مانند گوارش و سنتز سلولی را کاتالیز می‌کنند.

عده زیادی از واکنشهای شیمیایی پیچیده که در بدن صورت می‌گیرد و برای حیات ما ضرورت دارد، به علت اثر آنزیم‌ها در دمای پائین بدن امکان وقوع پیدا می‌کنند. هزاران آنزیم وجود دارند که هر یک وظیفه خاصی را انجام می‌دهند. تحقیق درباره ساختمان و عمل آنزیم‌ها ، نویدهای فراوانی درباره پیشرفت شناخت عامل بیماری و مکانیسم رشد می‌دهد.

img/daneshnameh_up/9/94/nemoodar1.jpg

کاتالیزور همگن و ناهمگن

در کاتالیزور همگنماده ای که بعنوان کاتالیزور کار می‌کند، با مواد واکنش‌دهنده در یک فازند، ولی در یک کاتالیزور ناهمگن یا کاتالیزور سطحی ، مواد واکنش‌دهنده و کاتالیزور در دو فاز مجزا کنار هم هستند و واکنش در سطح کاتالیزور صورت می‌گیرد.

کاتالیزور همگن

نمونه ای از کاتالیزور همگن در فاز گازی ، اثر کلر در تجزیه دی‌نیترون اکسید است. گاز دی‌نیترون اکسید ، در دمای اتاق ، گاز نسبتا بی‌اثری است، اما در دماهای نزدیک به صد درجه طبق معادله زیر تجزیه می شود.


(2N2O(g)--------->2N2(g)+O2(g

مطالعات سینتیک نشان می‌دهد که واکنش مذکور بر اثر برخورد بین دو ملکول کلر کاتالیز می‌شود.

کاتالیزور همگن در محلول نیز ممکن است صورت گیرد. بسیاری از واکنشها بوسیله اسیدها و بازها کاتالیز می‌شوند. تجزیه هیدروژن پراکسید در حضور پون یدید کاتالیز می‌شود.

کاتالیزور ناهمگن

کاتالیزور ناهمگن عمدتا از طریق جذب سطحی شیمیایی مواد واکنش دهنده بر سطح کاتالیزور صورت می‌گیرد. جذب سطحی فرآیندی است که در جریان آن مولکولها به سطح جسمی جامد می‌چسبند. مثلا در ماسکهای گازی ، زغال به عنوان یک ماده جاذب برای گازهای زیان آور بکار می‌رود.

در جذب سطحی فیزیکی معمولی ، مولکولها ، بوسیله نیروهای و اندروالسی به سطح ماده جاذب ، گیر می‌کنند. بنابراین مولکولهایی از گاز که جذب سطحی شده‌اند، تا همان حد تحت تاثیر قرار گرفته‌اند که گویی مایع شده باشند.

در جذب سطحی شیمیایی ، مولکولهای جذب شده ، با پیوندهایی که قابل مقایسه با پیوندهای شیمیایی است، به سطح ماده کاتالیزور نگه داشته می‌شوند. در فرایند تشکیل پیوند با ماده جاذب ، مولکولهایی که بطور شیمیایی جذب شده‌اند، دچار تغییر آرایش الکترونی درونی می‌شوند. پیوندهای درون بعضی از مولکولهای کشیده و ضعیف و حتی پیوند بعضی از آنها شکسته می‌شوند.

مثلا هیدروژن بصورت اتمی بر سطح پلاتین جذب می‌شود. بنابراین تعدادی از ملکولها که بطور شیمیایی جذب سطحی شده‌اند، به صورت کمپلکس فعال‌ شده یک واکنشی که در سطح کاتالیزور شده، عمل می‌کند.

مکانیسم جذب سطحی شیمیایی:

تاکنون مکانیسم دقیق جذب سطحی شیمیایی و کاتالیز سطح کاملا فهمیده نشده است، فقط فرضهایی قابل قبول برای مکانیسم چند واکنش خاصی مطرح شده است:


  • نظری دال بر اینکه نقصها یا بی‌نظمیهای شبکه در سطح کاتالیزور ، جای فعالی برای عمل کاتالیزور است، اولین فرضیه برای توضیح عمل تقویت کننده‌های کاتالیزورهای مناسب است. تقویت کننده ها موادی هستند که فعالیت کاتالیزور ها را زیاد می‌کنند. مثلا در سنتز آمونیاک

(N2(g)+3H2(g)----------->2NH3(g

اگر کاتالیزورآهن با مقدار کمی پتاسیم یا وانادیم آمیخته شده باشد، بیشتر موثر واقع می‌شود.

سموم کاتالیزور

سموم کاتالیزور موادی هستند که کاتالیزورها را از فعالیت باز می‌دارند. مثلا مقدار کمی آرسنیک توانایی پلاتین را که کاتالیزور تبدیل سولفور دی‌اکسید ،به سولفور تری‌اکسید است، از بین می‌برد.


(2SO2(g)----------->2SO2(g

احتمالا در این عمل بر سطح پلاتین ، پلاتینم ارسیند تشکیل می‌شود و فعالیت کاتالیزوری از میان می‌رود. جذب اتیلن ، کاتالیزور را موقتا مسموم می‌کند، درحالیکه جذب پلاتین ، کاتالیزور را بطور دائم مسموم می‌کند.

اختصاصی بودن فعالیت کاتالیزور

فعالیت کاتالیزورها عمدتا بسیار اختصاصی است. در پاره‌ای موارد ، کاتالیزور معین موجب سنتز نوعی محصولات خاص از بعضی مواد می‌شود، حال آنکه کاتالیزور دیگر موجب سنتز محصولات کاملا متفاوت دیگری از همان مواد می‌شود. البته در این موارد امکان وقوع هر دو واکنش از لحاظ ترمودینامیکی میسر است. مثلاکربن مونوکسید و هیدروژن بر هم اثر می‌کنند و بسته به شرایط واکنش و نوع کاتالیزور مصرف شده ، محصولات بسیار متنوعی ایجاد می‌کنند.

اگر کبالت یا نیکل بعنوان کاتالیزور بکاربرده شود، مخلوطی از هیدروکربنها بوجود می‌آورد. در این جا نیکل بعنوان یک کاتالیزور نامرغوب عمل می‌کند.


CO(g)+3H2(g)------------>CH4(g)+H2O

و اگر مخلوطی از روی و اکسید کرم بعنوان کاتالیزور مصرف شود، از واکنش متانول تولید می‌شود.


(CO(g)+2H2(g)------------>CH3OH(g

برای این واکنش ، نیکل یک کاتالیزور مرغوب است.کاتالیزور مرغوب کاتالیزوری است که انتخابی عمل کند.

غیر فعال شدن کاتالیزور

معمولا تمام کاتالیزورها دارای یک عمر معین هستند که پس از سپری شدن آن فعالیت موثر آنها کاهش می‌یابد که ممکن است بطور ناگهانی یا تدریجی باشد (افت فعالیت). در چنین مواقعی معمولا بسته به نوع و مکانیسم غیر فعال شدن ، باید کاتالیروز را بازیابی یا جایگزین کرد. در این مواقع باید تصمیم بگیریم که آن را تعویض یا احیا کنیم. تصمیم بر اساس مکانیسم های غیر فعال شدن است و مهمترین و متداولترین مکانیسم غیر فعال شدن عبارت است از:


  1. در کاتالیزورهای نفتی ، تجزیه هیدروکربن‌ها در دمای بالا موجب تشکیل لایه ضخیمی از کربن غیر فعال روی سطوح کاتالیزور می‌گردد که همین دوره باعث می‌شود که روی سایت کاتالیزور پوشیده و از کار می‌افتد.

  2. پدیده دوم مربوط به مسموم شدن کاتالیزور می‌باشد. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که ماده جذب شونده باعث تعییر آرایش کاتالیزور می‌شود. آرایش بلوری در فعالیت کاتالیزور نقش اساسی دارد. تغییر آرایش بلوری باعث غیر فعال شدن آن می‌شود. عواملی مانند سولفور این پدیده را ایجاد می‌کند.

  3. عامل سوم مربوط به وجود ناخالصیهای فلزی در سطح کاتالیزور می‌باشد. این ناخالصیها در مناطق فعال ، جذب و فعالیت کاتالیزور را کاهش می‌دهند.

  4. اورگانومتالیکهای فلزی معمولا به مقدار بسیار به عنوان کاتالیستها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از تجزیه ناخواسته این کاتالیستها در دمای بالا اورگانومتالیکهای تیتانیم و وانادیم ایجاد شده، ضمن بلوکه کردن کانالهای کاتالیکی باعث کاهش فعالیت کاتالیزوری می‌شوند.

  5. معمولا ساختمان کاتالیزورها یک ساختمان متخلخل و پرزدار است. حفره‌ های میکرونی در روی کاتالیزور وجود دارد که شوکهای حرارتی باعث مسدود شدن این میکرو پرزها می‌گردد. بنابراین شوکهای حراراتی ممکن است فعالیت کاتالیزورها را کاهش دهد.

بازیابی کاتالیزور

  • کاتالیزور را می‌توان با عبور هوای گرم احیا کرد.

  • در مکانیسم های دیگر از وجود ناخالصیها که باعث مسموم شدن کاتالیزور می شود جلوگیری کرد.

طبقه بندی سیستم های کاتالیکی

عملکرد کاتالیزورها در دو فار هموژن و هتروژن انجام می‌گردد. فاز هموژن حالتی است که مواد واکنش‌دهنده و کاتالیزور در یک فاز قرار می‌گیرند. حال آنکه اگر عملکرد کاتالیزور و مواد واکنش‌دهنده در دو فاز مختلف باشد و مرز فیزیکی بین کاتالیزور و مواد واکنش‌دهنده وجود داشته باشد، چنین فازی را هتروژن می‌گویند.

کاتالیزورهای جامد

  1. جامد فلزی:

    مناسب واکنشهایی هستند که مواد واکنشی از هیدروژن و یا هیدرو کربن تشکیل شده‌اند. عمده کاتالیزورهای این دسته از عناصر واسطه تشکیل می‌گردد. مثل نقره ، پلاتین ، آهن و نیکل و پالادیم.

    معمولا ویژگی این فلزات و کاتالیزورها به گونه ای است که هم هیدروژن و هم هیدروکربن به راحتی در سطح این کاتالیزورها جذب می‌گردند. این کاتالیزورها برای واکنشهای هیدروژن و هیدروژن‌گیری مناسب است و برای واکنشهای اکسیداسیون مناسب نیست، چون احتمال اکسید شدن خود فلزات هم وجود دارد.

  2. کاتالیزورهای اکسید فلزی:

    اکسید روی ، اکسید نیکل ، اکسید منگنز ، اکسید کروم ، اکسید بیسموت ، اکسید مولیبدن. ویژگی این کاتالیزورها در این است که می‌توانند در واکنش ، اکسیژن مبادله کنند (یعنی می‌توانند اکسیژن را دوباره به حالت اول برگردانند).

  3. کاتالیزروهای اکسید فلزی _ عایق:

    اکسید منیزیم ، اکسید آلومینیم ، سیلیس. این کاتالیزورها بعنوان جاذبه الرطوبه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

  4. کاتالیزورهای زیگلر _ ناتا:

    در پلیمریزاسیون استفاده می‌شود. نسل جدیدی از کاتالیزورهای زیگلر _ ناتا در متالوسیون استفاده می‌شود.

عوامل موثر در فعالیت کاتالیزور

  • سطح کاتالیزور

  • قدرت و استحکام پیوند جذبی

راههای افزایش سطح کاتالیزور

  • پودر کردن یعنی افزایش سطح کاتالیزور بطریق فیزیکی

  • ایجاد خلل و فرج و کانالهای بسیار ظریف میکروسکوپی در بدنه کاتالیزور

  • نشاندن کاتالیزور روی بستری از آلومینا و زئولیت

  • متخلخل کردن کاتالیزور

کاربرد کاتالیزور

کاتالیزور در سه بخش به کار می رود:


  1. صنعت اتومبیل:

    در این بخش کاتالیزورها بصورت مستقیم و غیرمستقیم استفاده می‌شوند. در اگزوز اتومبیلها بستری از فلزات جامد مثل پلاتین روی پایه آلومینات قرار گرفته و هیدروکربنهای مضر مثل منوکسید کربن و غیره را جذب می‌کند.

  2. صنعت نفت و پالایش مواد نفتی:

    عمده ترین مصرف کاتالیزورها در صنعت نفت در دو پروسه کراکینگ (شکستن مولکولهای درشت به کوچک) و رفرمینگ (دوباره باز آرائی و ترکیب مولکولهایی برای تولید) می‌باشد.

    در صنعت نفت بیشتر کاتالیزورهای زیگلر _ ناتا، کاتالیزورهای فلزی و اورگانومتالیک مثل رودیوم استفاده می‌شود.

  3. تولید مواد شیمیایی

مباحث مرتبط با عنوان




کاتالیروز
کاتالیزور از دو صفت کاتا و لیزور تشکیل شده است در زبان یونانی (کاتا) به معنای پائین، افتادن، یا پائین افتادن است و (لیزور) به معنی قطعه قطعه کردن می باشد. در برخی زبانها کاتالیزور را به معنی گردهم آوردن اجسام دور از هم معرفی کرده اند تجربه نشان داده است که واکنش با کاتالیزور در دمای کمتری صورت می گیرد و هم چنین کاتا لیزور انرژی اکتیواسیون را پائین می آورد یا کاهش می دهد یا باعث می شود ملکولهای درشت به ملکولهای کوچکتر قطعه قطعه و شکسته شوند.
اولین گزارش مربوط به کریشف می باشد که با استفاده از یک اسید به عنوان کاتالیزور توانست نشاسته را به قند هیدرولیزه کند. بعدها دیوی توانست واکنش اکسید اسیون هیدروژن را با اکسیژن در حضور کاتالیزور پلاتین انجام دهد که این واکنش یک واکنش گرما گیر بوده و در نتیجه هنگام انجام واکنش جرقه تولید می شد کاتالیزور به دو نوع کاتالیزور مرغوب و نامرغوب تقسیم می شود.
اما تکنولوژی اصل در زمینه کاتالیزور مربوط به نیمه قرن 19 یعنی بین سالهای (1980 ـ 1950) می باشد.
اولین کار در توضیح اینکه چرا یک واکنش کاتالیزوری انجام می گیرد و کاتالیزور چه نقشی دارد توسط فارادی انجام شد (جذب اتیلن سطح pt را موقتا مسموم می کند در حالکیه جذب سولفور پلا تین را دائما مسموم می کند) بیشترین بهره برداری از کاتالیزور در جنگ جهانی بود. دهه 1960 ـ 1950 دهه ای است که با تولید کاتالیزورهای زیگرناتا ترکیبات بسیار هم و استراتژیک ساخته شد.
کاتالیزور مرغوب به کاتالیزوری گفته می شود که فقط اجازه تشکیل یک نوع محصول را بدهد اگر در حضور کاتالیزور محصولات متفاوتی امکان تشکیل داشته باشند کاتالیزور نامرغوب تلقی میشود.

کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش می دهد بدون آنکه خود در جریان واکنش مصرف شود. کاتالیزور واکنش را می توان بدون تغییر در پایان واکنش به دست آورد مثلا سرعت تجزیه را با افزایش مقدار کمی می توان فوق العاده زیاد کرد. در معادله ای که برای این تغییر نوشته می شود کاتالیزور را بالای پیکان می گذارند زیرا کاربرد آن در استو کیو متری کل واکنش اثری ندارد.
کاتالیزور نمی تواند موجب وقوع واکنش های شود که از نظر ترمودینامیک امکان وقوع ندارند. به علاوه صرفا حضور کاتالیزور نیست که (احتمالا به عنوان یک بخش فعال کننده) موجب اثر بر سرعت واکنش می شود. در یک واکنش کاتالیزور کار، کاتالیزور و در یک مرحله عملا مصرف می شود و در مرحله بعدی بار دیگر تولید می گردد و این عمل بارها تکرار می گردد. بدون آنکه کاتالیزور دچار تغییر دائمی شود.
بنابراین کار کاتالیزور آن است که راه تازه ای برای پیشرفت واکنش می گشاید؛ بدین ترتیب مکانیسم کاتالیزور دار با یک واکنش بی کاتالیزور تفاوت دارد. انرژی فعال سازی راهی که واکنش به کمک کاتالیزور در طی می کند کمتر از انرژی فعال سازی راهی است که همان واکنش بدون کاتالیزور می پیماید (شکل 12 ـ 5) و این واقعیتی است که علت سریعتر شدن واکنش را توجیه می کند. وقتی کاتالیزور به کار برده می شود مولکولهای نسبتا بیشتری انرژی لازم برای یک برخورد موفق پیدا می کنند (شکل 12 ـ 6) بدین ترتیب عده کل برخوردهای موثر و واحد زمان، که موجب انجام واکنش می شوند. افزایش می یابد.
شکل 13 ـ 5 به دو نکته دیگر نیز پی می بریم نخست آنکه برای واکنش کاتالیزور دار با واکنش بی کاتالیزور یکسان است دیگر آنکه انرژی فعال سازی واکنش معکوس، یعنی، نیز به هنگام استفاده از کاتالیزور کاهش می یابد و مقدار کاهش آن درست برابر کم شدن انرژی صال سازی واکنش کاتالیزور دار اصلی، است این بدان معنی است که کاتالیزور بر یک واکنشی و واکنش معکوس آن از یکسان دارد. اگر یک کاتالیزور در سرعت یک واکنش را دو برابر کند همان کاتالیزور و سرعت واکنش معکوس آن را نیز دو برابر خواهد کرد.
بسیاری از فرایندهای صنعتیبه اعمالی بستگی دارند که با کاتالیزور صورت می گیرند ولی کاتالیزور هایی که برای انسان مورد اهمیت بیشتری دارند کاتالیزور های طبیعی یعنی آنزیم ها هستند. این مواد فوق العاده پیچیده، فرایندهای حیاتی مانند گوارش و شنتر سلولی را کاتالیزور می کنند. عده زیادی از واکنشهای شیمیایی پیچیده که در بدن صورت می گیرد و برای حیات ما ضرورت دارد علت اثر آنزیم ها در دمای پائین بدن امکان وقوع پیدا می کنند هزاران آنزیم وجود دارند که هر یک وظیفه خاصی را انجام می دهند. تحقیق درباره ساختمان و عمل آنزیم ها نوید های فراوانی درباره پیشرفت شناخا عامل بیماری و مکانیسم رشد، می دهد.
در کاتالیزور همگن، ماده ای که بعنوان کاتالیزور کار می کند با مواد واکنش دهنده در یک فازند. ولی در یک کاتالیزور ناهمگن یا کاتالیزور سطحی، مواد واکنش دهنده و کاتالیزور در دو فاز مجزا کنار هم هستند و واکنش در سطح کاتالیزور صورت می گیرد. نمونه ای از کاتالیزور همگن در فاز گازی اثر مکر در تجزیه دی نیترون اکسید است.
گاز در دمای اتاق گاز نسبتا بی اثری است؛ اما در دماهای نزدیک به طبق معادله زیر تجزیه می شود.
فرمول
مطالعات سینتیک نشان می دهد که واکنش مذکور بر اثر برخورد بین دو ملکول پیش می رود. این واکنش با مقدار ناچیزی از گاز کلر کاتالیزور می شود مکانیسمی که برای مسیر کاتالیزور پیشنهاد شده است به صورت زیر است در دمای آزمایش و به ویژه در مقابل نور، بعضی از مولکولهای کلی تفکیک شده به اعماقهای کلی تبدیل می شوند.
فرمول
اتم های مکر به آسانی به ترکیب می شوند.
فرمول
به صورت تجزیه می شود.
فرمول

به طوری که می شود در این مرحله آخر کاتالیزور به صورت اصلی به دست می آید و محصولات نهایی واکنش کاتالیزور شده همان محصولاتی است که از واکنش کاتالیزور نشده حاصل می شود.

کاتالیزور همگن در محلول نیز ممکن است صورت گیرد بسیاری از واکنشها بوسیله اسیدها و بازها کاتالیزور می شوند. تجزیه هیدروژن پر اکسید در حضور پول یدیدکاتالیز می شود
فرمول
مکانیسم واکنش بصورت زیر است
فرمول
فرمول
کاتالیزور ناهمگن عمدتا از طریق جذب سطحی شیمیایی مواد واکنش دهنده، بر سطح کاتالیزور صورت می گیرد جذب سطحی فرآیندی است که در جریان آن مولکولها به سطح جسمی جامد می چسبند؛ مثلا در ماسکهای گازی زغال به عنوان یک ماده حاذن برای گازها زیان آور به کار می رود. در جذب سطحی فیزیکی معمولی، مولکولهای بوسیله نیروهای و اندروالی به سطح ماده جاذب، گیر می کنند، بنابراین مولکولهایی از گاز که جذب سطحی شده اند تا همان حد تحت تاثیر قرار گرفته اند که گویی مایع شده باشند. در جذب سطحی شیمیایی مولکولهای جذب شده، با پیوندهایی که قابل مقایسه با پیوندهای شیمیایی است، به سطح ماده کاتالیزور رنگه داشته می شوند. در فرایند تشکیل پیوند با ماده جاذب، مولکولهایی که به طور شیمیایی جذب شده اند، دچار تغییر آرایش الکترونی درونی می شوند پیوندهای درون بعضی از مولکولهای کشیده و ضعیف، و حتی پیوند بعضی از آنها شکسته می شوند. مثلا هیدروژن به صورت اتمی بر سطح پل تین جذب می شود بنابراین تعدادی از ملکولها که به طور شیمیایی جذب سطحی شده اند به صورت کمپکس فعال شده یک واکنشی که در سطح کاتالیزور شده عمل می کند.
تا کنون جذب سطحی شیمیایی و کاتالیز سطح کاملا فهمیده نشده است، فقط فرضهایی قابل قبول برای مکانیسم چند واکنش خاصی مطرح می کنیم مثلا یک مکانیسم پیشنهاد شده برای تجزیه شکل 13ـ 7 نشان داده شده استچنانچه در شکل ملاحظه می کنید مولکولهای بر سطح به طور شیمیایی جذب می شوند و واکنشهای زیر بر این سطح صورت می گیرد. آزاد شدن محصول گازی از سطح را دفع سطحی می نامیم.
فرمول
فرمول
نظری استدلال بر اینکه نقصها یا بی شبکه در سطح کاتالیزور مای با مای برای عمل کاتالیزور است، اولین فرضیه برای توضیح عمل تقویت کننده های کاتالیزور ها مناسب است، تقویت کننده ها موادی هستند که فعالیت کاتالیزور ها را زیاد می کنند. مثلا در سنتز آمونیاک
فرمول
اگر کاتالیزور آهن با مقدار کمی پتاسیم یا وادیم آمیخته شده باشد بیشتر موثر واقع می شود. سموم کاتالیزور موادی هستند که کاتالیزور ها را از فعالیت باز می دارند. مثلا مقدار کمی آرسینک توانایی پل تین را که کاتالیزور تبدیل سولفور دیوکسید، سولفور ترموکسید است، از بین می برد
فرمول
احتمال در این عمل بر سطح پل تین، پلاتینم ارسیند تشکیل می شود و فعالیت کاتالیزوری از میان می رود.
فعالیت کاتالیزورها عمدتا بسیار اختصاصی است. در پاره ای موارد که کاتالیزور معین موجب سنتز نوعی محصولات خاص از بعضی مواد می شود حال آنکه کاتالیزور دیگر موجب سنتز محصولات کاملا متفاوت دیگری از همان مواد می شود. البته در این موارد امکان وقوع هر دو واکنش از لحاظ ترمودینامیکی میسر است مثلا کربن مونوکسید و هیدروژن بر هم اثر می کنند و بسته به شرایط واکنش و نوع کاتالیزور مصرف شده محصولات بسیار متنوعی ایجاد می کنند. اگر بکالت یا نیکل به عنوان کاتالیزور در به کاربرده شود، مخلوطی از هیدروکربنها به وجود نمی آورد.
در این جا به عنوان یک کاتالیزور نامرغوب عمل می کند.
فرمول
و اگر مخلوطی از روی و اکسید کرم به عنوان کاتالیزور مصرف شود از واکنش قانون تولید می شود.
فرمول
برای این واکنش یک کاتالیزور مرغوب است.
کاتالیزور مرغوب کاتالیزوری است که انتخابی عمل کند.
غیر فعال شدن کاتالیزورها:
معمولا تمام کاتالیزورها دارای یک عمر معین هستند که پس از سپری شدن آن فعالیت موثر آنها کاهش می یابد که ممکن است به طور ناگهانی یا تدریجی باشد (افت فعالیت) در چنین مواقعی معمولا بسته به نوع مکانیسم غیر فعال مفهوم کاتالیروز را بازیابی یا جایگزین کرد در این مواقع باید تصمیم بگیریم که آن را تعویض یا احیا کنیم. تصمیم بر اساس مکانیسم های غیر فعال شدن استو مهمترین و متداولترین مکانیسم غیر فعال شدن عبارت است از:
1ـ در کاتالیزور های نفتی تجزیه هیدروکربنها در دماب بالا موجب تشکیل لایه ضخیمی از کربن غیر فعال روی سطوح کاتالیزور می گردد که همین دوره باعث می شود که روی سایت کاتالیزور پوشیده و از کار می افتد.
2 ـ پدیده دوم مربوط به مسموم شدن کاتالیزور می باشد این پدیده زمانی اتفاق می افتد که ماده جذب شونده باعث تعیین آرامش کاتالیزور می شود آرامش بلوری در فعالیت کاتالیزور نقش اساسی دارد تغییر آرایش ماوری باعث غیر فعال شدن آن می شود عواملی مانند سولفور این پدیده را ایجاد می کند.
3ـ عامل سوم به وجود ناخالصیهای فلزی در سطح کاتالیزور می باشد؟ این ناخالصیها در مناطق فعال جذب و فعالیت کاتالیزور کاهش می یابد.
4 ـ فلزی معمولا مقدار بسیار به عنوان کاتالییتها مورد استفاده قرار می گیرند از تجزیه ناخواسته این کاتالیتها در دمای بالا اورگانومیتالیکهای تیتانیم و وانادیم فلزات ایجاد شده ضمن بلکه کردن کانالهای کاتالیکی باعث کاهش فعالیت کاتالیزوری می شوند.
5 ـ معمولا ساختمان کاتالیزور ها یک ساختمان و پرزدار است حفره های میکرونی در روی کاتالیزور وجود دارد که شوکهای حرارتی باعث این میرو پرزها می گردد بنابراین شوکهای حراراتی ممکن است فعالیت کاتالیزور ها را کاهش می دهد.
بازیابی کاتالیزورها
1ـ کاتالیزور را با عبور هوای گرم احیا کرد.
2ـ در مکانیسم های دیگر از وجود ناخالصیها که باعث مسموم شدن کاتالیزور می شود جلوگیری کرد .
طبقه بندی سیستم های کاتالیکی:
عملکرد کاتالیزور ها و رودخانه هوژن و هتروژن انجام می گردد خانه خوژن حالتی است که مواد واکنش دهنده و کاتالیزور در یک مار قرار می گیرند حال آنکه اگر عملکرد کاتالیزور و مواد واکنش دهنده در دو فاز مختلف باشد و مرز فیزیکی بین کاتالیزور و مواد واکنش دهنده وجود داشته باشد چنین فازی را هتروژن می گویند.
کاتالیزور های جامد
1ـ جامد فلزی 2ـ کاتالیزورهای اکسید فلزی 3 ـ کاتالیزور های اکسید فلزی و عایق 4ـ کاتالیزورهایی با عملرد ویژه
1ـ جامد فلزی مناسب واکنشهایی هستند که مواد واکنشی از هیدروژن و یا هیدرو کربن تشکیل رژه عمده کاتالیزورهای این دسته از عناصر واسطه تشکیل می گردد. مثل نقره ـ پلاتین، آهن و نیکل و بالادبم.
معمولا ویژگی این فلزات و کاتالیزورها به گونه ای است که هم هیدروژن و هم هیدروکربن به راحتی در سطح این کاتالیزورها جذب می گردند این کاتالیزورها برای واکنشهای هیدروژن و هیدروژن گیری مناسب است برای واکنشهای اکسید اسیون مناسب نیست چون احتمال اکسید شدن خود فلزات هم وجود دارد.
2ـ کاتالیزورها اکسید فلزی: صل اکسید روی ـ اکسید نیکلـ اکسید منگنز ـ اکسید کرومـ اکسید سیموت، اکسید مولیبون
ویژگی این کاتالیزورها در این است که می توانند در واکنش اکسیژن بارکهنند ( یعنی می توانند اکسیژن را دوباره به حالت اول برگرداند).
3ـ کاتالیزروهای اکسید فلزی به عایق اکسید منیزیم، اکسید آلومینیم، سیلیس.
این کاتالیزورها به عنوان جاذبه الرطوبت مورد استفاده قرار می گیرند.
4 ـ کاتالیزورهای زیگلر استفاده می شود نسل جدیدی از کاتالیزورهای زیگلر ناتا در متالوسیون استفاده می شود.
عوامل موثر در فعالیت کاتالیزور
1ـ سطح سامت کاتالیزور
2ـ قدرت و استحکام پیوند جذبی
راههای افزایش سطح کاتالیزور:
1ـ پودر کردن یعنی افزایش سطح کاتالیزور به طریق فیزیکی
2ـ ایجاد خلل و موج و کانالهای بسیار ظریف میکروسکوپی در بدنه کاتالیزور
3ـ نشاندن کاتالیزور روی بستری از آلومیا و زئولیت.
4ـ کردن کاتالیزور.
کاربرد کاتالیزور
کاتالیزور در سه بخش به کار می رود.
1 ـ صفت اتومبیل: کار در این بخش کاتالیزورها به صورت مستقیم و غیر و مستقیم استفاده می شوند. در اگزوز اتومبیلها بستری از فلزات جامد مثل روی باید آلومینات قرار گرفته و هیدرو کربنها ی صفر مثل غیره را جذب می کند.
2ـ به علت نفت و پالایش مواد نفتی عمده ترین مصرف کاتالیزور ها در صنعت نفت در دو پروسه کرانیگ شکستن مولکولهای درشت به کوچک و رمز مینگ و دوباره باز آرائی و ترکیب مولکولهایی برای تولید) می باشد. در صنعت نفت بیشتر کاتالیزورهای زنگیرناتا، کاتالیزورهای فلزی و ازکانومتالیک مثل رودیوم استفاده می شود.
3ـ تولید مواد شیمیایی:






























تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 جمعه 11 شهریور 1384 [19:48 ]   26   فیروزه نجفی      جاری 
 یکشنبه 01 آذر 1383 [07:50 ]   25   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 چهارشنبه 27 آبان 1383 [09:03 ]   24   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [08:45 ]   23   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [08:42 ]   22   بابک خسروشاهی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [08:39 ]   21   بابک خسروشاهی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [08:30 ]   20   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [08:27 ]   19   بابک خسروشاهی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [07:50 ]   18   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [07:47 ]   17   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [07:45 ]   16   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [07:41 ]   15   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 سه شنبه 19 آبان 1383 [07:31 ]   14   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 18 آبان 1383 [08:12 ]   13   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 18 آبان 1383 [08:08 ]   12   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [10:41 ]   11   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [10:30 ]   10   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [09:48 ]   9   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [09:32 ]   8   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [09:29 ]   7   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [08:25 ]   6   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [07:14 ]   5   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 شنبه 12 اردیبهشت 1383 [07:15 ]   4   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [06:53 ]   3   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 11 آبان 1383 [06:48 ]   2   هاجر هاتفی      v  c  d  s 
 چهارشنبه 06 آبان 1383 [10:37 ]   1   هاجر هاتفی      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..