гомогенний каталіз

ГОМОГЕННИЙ КАТАЛОЗІ

Гомогенний каталіз здійснюється, коли каталізатор і реагує система знаходяться в однаковому фазовому стані. Для пояснення каталізу такого типу зазвичай залучаються уявлення про утворення проміжного з'єднання або інтермедіатного радикала або іона, як це можна показати на наступних двох прикладах.

Гомогенний каталіз в газовій фазі

Прикладом каталізу цього типу може служити каталітичне розкладання оксиду діазота в газовій фазі. Оксид діазота - поширене анестезуючий засіб, відоме під назвою «звеселяючий газ». При кімнатній температурі він порівняно інертний, розкладається тільки при температурах вище 1000 К:

Однак його розкладання каталізується слідами газоподібного хлору, особливо в присутності світла. Мабуть, роль каталізатора виконують радикали хлору, які утворюються в результаті фотолізу газоподібного хлору (див. Вище). Імовірно, радикал хлору реагує з утворюючи проміжний радикал

Гомогенний каталіз у водній фазі

Прикладів каталізу цього типу дуже багато. Наприклад, розкладання пероксиду водню каталізується іонами йоду. Інтермедіатним іоном в даному випадку є Реакція протікає в дві стадії:

Важливі приклади гомогенного каталізу - кислотний каталіз і основний каталіз органічних реакцій. В процесі кислотного каталізу відбувається приєднання протона до одного з реагентів з утворенням позитивно зарядженого проміжного з'єднання. В процесі основного каталізу один з реагентів віддає протон основи, а сам набуває негативний заряд.

Кислотний каталіз і основний каталіз грають особливо важливу роль в органічній хімії. Один із прикладів каталізу такого типу - іодірованіе пропанона в кислому розчині (див. Вище). Інший приклад - кислий гідроліз складних ефірів. Механізм такого гідролізу схожий з механізмом йодування пропанона. Наприклад, кислий гідроліз етилацетату включає багато стадій протонирования і депротонування. На рис. 9.18 показана спрощена трехстадийная схема цього механізму. Мабуть, основний каталіз конденсації пропанона з утворенням теж здійснюється в три стадії (рис. 9.19).

Деякі органічні реакції, наприклад, мутаротації глюкози (див. Розд. 17.2), катализируются як кислотами, так і підставами.

Каталіз іонами -переходних металів. Багато окислювально-відновні реакції в розчинах катализируются іонами -переходних металів (див. Гл. 14). Наприклад, кілька крапель розчину сульфату міді (II) каталізують реакцію між цинком і соляною кислотою:

Мал. 9.18. Механізм кислого гідролізу етилацетату.

Мал. 9.19. Механізм конденсації пропанона, катализируемой підставою.

Каталозі металлоорганіческімн комплексами. Хімікати комплекси часто відіграють роль проміжних сполук в різних технологічних процесах. Наприклад, окислення етилену в етаналь каталізується пропущенням газоподібного етилену через водний розчин хлориду і хлориду Механізм цієї реакції дуже складний і включає освіту кількох проміжних сполук. Одним з них є