Реферат на тему Основы катализа и технология производства диоксана

Содержание:

Введение 4
Основы катализа и технология производства диоксана 6
Заключение 16
Итак, катализ — это ускорение или возбуждение химических реакций в присутствии веществ-катализаторов, которые многократно вступают в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливают свой первоначальный химический состав после каждого цикла. Это определение не содержит никакого указания на причину, по которой это промежуточное взаимодействие между катализатором и реагентами вызывает ускорение химической реакции, а только описывает новый путь, который эта реакция проходит с участием катализатора. 16
Катализ занимает особое место как в системе наших знаний о веществах и их превращениях, так и в человеческой практике. Она лежит в основе существования растительного и животного мира, обеспечивая функционирование живых систем С помощью ферментов. В истории нашей цивилизации катализ не раз становился решающим фактором технического прогресса. Достаточно назвать всего три промышленных каталитических процесса: синтез аммиака, крекинг нефти и полимеризация олефинов, чтобы убедиться в этом. 16
Все это в достаточной мере характеризует ту важную роль, которую играет катализ в сфере научной и практической деятельности современного человека. Однако есть одна специфическая особенность катализа, которая делает вопрос, поставленный в названии статьи, хотя и несколько неожиданным, вполне оправданным. В отличие от других разделов химии, катализ еще не имеет общей теории, которая могла бы заранее предсказать, ускорит ли данное вещество какую-либо реакцию. 16
Широко известные теории катализа, такие как теория мультиплетов Баландина, теория активных ансамблей Кобозева, теория катализа на полупроводниках Даудена и многие другие теоретические концепции являются не общими, а частными моделями, принадлежащими к относительно узкому кругу каталитических систем. Но даже эти частные теории объясняют только экспериментальные факты. 16
Отсутствие научной теории, способной предсказать каталитические свойства веществ, породило мнение, что катализ-это скорее искусство, чем наука, что неоднократно встречалось в литературе. Полуторавековая история катализа как самостоятельной отрасли химии показывает, что все известные катализаторы были открыты либо случайно, либо интуитивно, эмпирически. 17
Объективная причина такого необычного положения в современной науке, вероятно, кроется в самой природе катализа и удивительном разнообразии каталитических процессов. Даже сейчас, когда новейшие экспериментальные методы позволяют изучать процессы катализа, а также сами катализаторы, на атомно-молекулярном уровне и в масштабе реального времени, природа не раскрывает эту тайну так, как она это делает. 17
Как однажды заметил Н. н. Семенов, вопрос теории катализа лежит в контексте более общей проблемы реакционной способности веществ. Основные пути решения этой проблемы квантово-химическими методами в настоящее время достаточно детализированы, а прогресс полностью определяется уровнем развития вычислительной техники. 17
Каталитические процессы являются важнейшим звеном в производстве неорганических и органических веществ, определяющим производительность технологических установок и степень использования сырьевых и энергетических ресурсов. 17
Развитие производства катализаторов является одним из основных направлений интенсификации химического комплекса, а также совершенствования технологий, связанных с охраной окружающей среды. 17
Список литературы 18

Введение:

Катализ — наиболее эффективное и рациональное средство ускорения химических реакции. Каталитические процессы применяются в промышленности в большом масштабе, причем область их применения непрерывно растет.
Каталитические реакции подчиняются общим законам химии и термодинамики, но действие катализаторов значительно облегчает практическое осуществление ряда химических реакции. В присутствии катализаторов эти реакции ускоряются в тысячи и миллионы раз, протекают при более низких температурах, что экономически выгодно. Ряд промышленных процессов удалось осуществить только благодаря применению катализаторов [1].
Катализ играет исключительную роль в осуществлении химических превращении в природе и в промышленности. В настоящее время в производстве более 30% продукции всей промышленности применяют катализаторы. Более 70 % важнейших химических продуктов получают с использованием каталитических процессов на той или иной технологической стадии [2].
Особенно велико и разнообразно применение катализа в технологии органических веществ, прежде всего в органическом синтезе — в процессах окисления, гидрирования, дегидрирования, гидратации, дегидратации и др.
При помощи катализаторов получают основные полупродукты для синтеза высокополпмеров. Непосредственное получение высокомолекулярных соединений полимеризацией и поликонденсацией мономеров также осуществляется с участием катализаторов.
На применении катализаторов основаны многие методы переработки нефтепродуктов: каталитический крекинг, риформинг, изомеризация, ароматизация и алкилирование углеводородов. Жидкое моторное топливо из твердого (ожижение твердого топлива) получают при помощи катализаторов.
Большое количество катализаторов применяют при проведении процессов очистки отходящих газов промышленности и транспорта, загрязненных вредными примесями, для снижения негативного воздействия на окружающую природную среду.
Разработки новых катализаторов и совершенствование способов их получения является важнейшим направлением развития химического комплекса.

Заключение:

Итак, катализ — это ускорение или возбуждение химических реакций в присутствии веществ-катализаторов, которые многократно вступают в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливают свой первоначальный химический состав после каждого цикла. Это определение не содержит никакого указания на причину, по которой это промежуточное взаимодействие между катализатором и реагентами вызывает ускорение химической реакции, а только описывает новый путь, который эта реакция проходит с участием катализатора.
Катализ занимает особое место как в системе наших знаний о веществах и их превращениях, так и в человеческой практике. Она лежит в основе существования растительного и животного мира, обеспечивая функционирование живых систем С помощью ферментов. В истории нашей цивилизации катализ не раз становился решающим фактором технического прогресса. Достаточно назвать всего три промышленных каталитических процесса: синтез аммиака, крекинг нефти и полимеризация олефинов, чтобы убедиться в этом.
Все это в достаточной мере характеризует ту важную роль, которую играет катализ в сфере научной и практической деятельности современного человека. Однако есть одна специфическая особенность катализа, которая делает вопрос, поставленный в названии статьи, хотя и несколько неожиданным, вполне оправданным. В отличие от других разделов химии, катализ еще не имеет общей теории, которая могла бы заранее предсказать, ускорит ли данное вещество какую-либо реакцию.
Широко известные теории катализа, такие как теория мультиплетов Баландина, теория активных ансамблей Кобозева, теория катализа на полупроводниках Даудена и многие другие теоретические концепции являются не общими, а частными моделями, принадлежащими к относительно узкому кругу каталитических систем. Но даже эти частные теории объясняют только экспериментальные факты.
Отсутствие научной теории, способной предсказать каталитические свойства веществ, породило мнение, что катализ-это скорее искусство, чем наука, что неоднократно встречалось в литературе. Полуторавековая история катализа как самостоятельной отрасли химии показывает, что все известные катализаторы были открыты либо случайно, либо интуитивно, эмпирически.
Объективная причина такого необычного положения в современной науке, вероятно, кроется в самой природе катализа и удивительном разнообразии каталитических процессов. Даже сейчас, когда новейшие экспериментальные методы позволяют изучать процессы катализа, а также сами катализаторы, на атомно-молекулярном уровне и в масштабе реального времени, природа не раскрывает эту тайну так, как она это делает.
Как однажды заметил Н. н. Семенов, вопрос теории катализа лежит в контексте более общей проблемы реакционной способности веществ. Основные пути решения этой проблемы квантово-химическими методами в настоящее время достаточно детализированы, а прогресс полностью определяется уровнем развития вычислительной техники.
Каталитические процессы являются важнейшим звеном в производстве неорганических и органических веществ, определяющим производительность технологических установок и степень использования сырьевых и энергетических ресурсов.
Развитие производства катализаторов является одним из основных направлений интенсификации химического комплекса, а также совершенствования технологий, связанных с охраной окружающей среды.

Фрагмент текста работы:

Основы катализа и технология производства диоксана

Для объяснения явления катализа уже в первых теориях привлекались представления об особой “каталитической силе”, о химической природе катализа (образование промежуточных химических соединений) и о роли физических факторов (“сгущение” молекул на поверхности твердых тел).
Явление катализа настолько поражало химиков, что для его объяснения (особенно в случае катализа твердыми телами) пытались найти какие-то особые свойства твердых тел: активные центры на поверхности (Х.С. Тэйлор, 1925–1930 гг.), дублеты и мультиплеты поверхностных атомов с их геометрическим и энергетическим соответствием реагирующим молекулам (А.А. Баландин, 1929 – 1967 гг.), полупроводниковые свойства твердых тел (К. Хауффе, С.З. Рогинский, Ф.Ф. Волькенштейн, 1938 – 1950 гг.).
Несмотря на то, что такие исследователи, как В. Оствальд, П. Сабатье и В.Н. Ипатьев (конец XIX – начало XX века) стояли на позициях химической природы катализа, только в конце 50-х годов XX века стало окончательно ясно, что катализ химическое явление .
Идеальный катализатор – это химическое соединение или простое вещество, которое ускоряет одну из термодинамически возможных реакций и не участвует в стехиометрическом уравнении этой реакции. Ускорение реакции происходит в результате образования промежуточных соединений и появления нового, более выгодного пути на поверхности потенциальной энергии (нового механизма).
Катализ — явление изменения скорости химических реакции при воздействии катализаторов — веществ, которые в результате реакции оказываются химически неизменными. В присутствии катализатора скорость химической реакции изменяется либо в сторону ускорения, либо в сторону замедления. В первом случае катализ называют положительным, во втором случае — отрицательным. который называют ингибированием.
При положительном катализе взаимодействие реагирующих веществ в присутствии катализатора происходит по-новому, более легкому реакционному пути, при отрицательном — исключается наиболее быстрый путь реакции, которая вынуждена протекать в другом, замедленном направлении.
Катализаторы участвуют в физических элементарных стадиях, определяя сорбцию веществ на молекулах пли поверхностях жидких п твердых тел, определяя благоприятную ориентацию молекул в поле активного центра с последующей активацией молекулы реагента с переводом ее в возбужденное состояние [3].
Для проявления каталитического воздействия достаточно незначительной концентрации катализатора по сравнению с концентрациями реагирующих веществ, при этом катализатор участвует в химическом взаимодействии с реагирующими веществами, но не расходуется в результате образования конечных продуктов.