Химия 11 класс 11-Х-4

Катализ и катализаторы

Итак, как уже говорилось, для ускорения реакции можно увеличить концентрации исходных веществ, повысить температуру, однако наиболее эффективным является использование катализаторов.

Участие катализатора в реакции не сказывается на её стехиометрии; сам катализатор в реакциях не расходуется и в конечные продукты не входит, поэтому при написании уравнения реакции его обычно указывают над стрелкой, разделяющей исходные вещества и продукты реакции.

Одни вещества ускоряют реакцию; тогда говорят о положительном катализе. Другие вещества её замедляют; в этом случае говорят об отрицательном катализе или ингибировании.

Примерами положительного катализа являются ускорение реакций окисления аммиака в присутствии платины или окисления сернистого ангидрида до серного в присутствии соединений ванадия (пентаоксида диванадия V2O5\mathrm{V_2O_5} или сульфата ванадила VOSO4\mathrm{VOSO_4}):

$$\mathrm{NH_3 + 5O_2 \large \mathop{\rightarrow}^{Pt} \normalsize 4NO + 6H_2O}$$

$$\mathrm{2SO_2 + O_2 \large \mathop{\rightarrow}^{V_2O_5} \normalsize 2SO_3}$$

Примером отрицательного катализа является замедление этиловым спиртом реакции окисления сульфита натрия на воздухе:

$$\mathrm{2Na_2SO_3 + O_2 \large  \mathop{\rightarrow}^{C_2H_5OH} \normalsize 2Na_2SO_4 }$$

Действие положительных катализаторов сводится к уменьшению энергии активации реакции, т. е. к снижению высоты энергетического барьера. При этом образуется активированный комплекс с более низким уровнем энергии, что приводит к сильному увеличению скорости реакции. Напротив, ингибиторы (отрицательные катализаторы) образуют с исходными веществами активированный комплекс с повышенным уровнем энергии, что снижает число молекул, способных преодолеть такой энергетический барьер (Рис. 3).