История зарождения и становления физической химии. Миттова И.Я - 25 стр.

UptoLike

25
êàòàëèçàòîðîâ â ïðîìûøëåííîì õèìè÷åñêîì ïðîèçâîäñòâå. Ïîäî-
áðàííûå ýìïèðè÷åñêèì ïóòåì êàòàëèçàòîðû ñ óñïåõîì ïðèìåíÿëèñü
ïðè ñèíòåçå ñåðíîé êèñëîòû, à òàêæå â ïðîöåññå ïîëó÷åíèÿ õëîðà ïî
óðàâíåíèþ (ïðîöåññ Äèêîíà):
++
P
222
4HCl O 2Cl 2H O.
(23)
Çíà÷èòåëüíûå çàñëóãè â ðàçâèòèè òåîðèè è ïðàêòèêè êàòàëèçà
ïðèíàäëåæàò âûäàþùåìóñÿ íåìåöêîìó ó÷åíîìó Âèëüãåëüìó Îñòâàëüäó.
Èìåííî åìó ïðèíàäëåæèò îïðåäåëåíèÿ ïîíÿòèÿ êàòàëèçàòîð
(1901 ã.): «Êàòàëèçàòîð åñòü âñÿêîå âåùåñòâî, êîòîðîå èçìåíÿåò
ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè, íî îòñóòñòâóåò â êîíå÷íîì ïðîäóê-
òå ïîñëåäíåé».
Òàêèì îáðàçîì, ñóùíîñòü êàòàëèçà Â. Îñòâàëüä âèäåë íå â òîì,
÷òî êàòàëèçàòîð âûçûâàåò ðåàêöèþ, à â òîì, ÷òî îí åå óñêîðÿåò.
Íåìåöêèé ó÷åíûé ñ÷èòàë, ÷òî äëÿ ðåàêöèè êàê òàêîâîé êàòàëèçà-
òîð íå ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì âåùåñòâîì. Ïî ìíåíèþ Îñòâàëüäà,
êàòàëèçàòîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåùåñòâî, êîòîðîå ïîáóæäàåò ÷àñ-
òèöû ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ ê áîëüøåé õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòè è
òåì ñàìûì ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèþ ïðàêòè÷åñêîãî âûõîäà ïðîäóê-
òîâ ðåàêöèè â òå÷åíèå îïðåäåëåííîãî ïåðèîäà âðåìåíè. Ïîýòîìó ïðè
èçó÷åíèè êàòàëèòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îñîáîå âíèìàíèå íåìåöêèé ó÷å-
íûé îáðàùàë íà òî÷íîå èçìåðåíèå ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè.
Âñå èçâåñòíûå ê òîìó âðåìåíè âèäû «êàòàëèòè÷åñêîãî äåéñòâèÿ»
Îñòâàëüä ðàçäåëÿë íà ÷åòûðå îñíîâíûõ êëàññà:
à) âûäåëåíèå â ïåðåñûùåííûõ ñèñòåìàõ;
á) êàòàëèç â ãîìîãåííûõ ñìåñÿõ;
â) ãåòåðîãåííûé êàòàëèç;
ã) äåéñòâèå ýíçèìîâ.
Àíàëèçèðóÿ êàòàëèòè÷åñêèå ðåàêöèè ðàçëè÷íûõ òèïîâ, Â. Îñò-
âàëüä îáíàðóæèë ñóùåñòâîâàíèå òàê íàçûâàåìîãî îòðèöàòåëüíîãî
êàòàëèçà (èíãèáèðîâàíèÿ).
 äàëüíåéøåì òåîðåòè÷åñêèå ïðåäñòàâëåíèÿ íåìåöêîãî ó÷åíîãî î
êàòàëèçå è êàòàëèçàòîðàõ ïîëó÷èëè ðàçâèòèå â ðàáîòàõ áîëüøîãî
÷èñëà ïðîäîëæàòåëåé åãî èññëåäîâàíèé, îñîáåííî äëÿ õèìè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ, èìåþùèõ íåïîñðåäñòâåííîå ïðîìûøëåííîå çíà÷åíèå.
Ê êîíöó XIX íà÷àëó XX ââ. âàæíîå çíà÷åíèå êàòàëèçàòîðîâ äëÿ
íåîðãàíè÷åñêèõ è îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé ñòàíîâèëîñü âñå ÿñíåå.
Ê ýòîìó âðåìåíè áûëè îòêðûòû êàòàëèçàòîðû íîâîãî òèïà ôåð-
ìåíòû, èíûìè ñëîâàìè, áèîêàòàëèçàòîðû. Â ýòî âðåìÿ ïðîìûø-
ëåííîå ïðîèçâîäñòâî îêàçûâàåòñÿ çàèíòåðåñîâàííûì â èñïîëüçîâà-
íèè êàòàëèçàòîðîâ, íàïðèìåð, ïðè êîíòàêòíîì ïðîèçâîäñòâå ñåðíîé
êèñëîòû èëè ïðîèçâîäñòâå àììèàêà.
 1899 ã. ó÷åíèê Îñòâàëüäà Ã. Áðåäèã èçó÷èë äåéñòâèå ìåòàëëîâ â
êîëëîèäíîì ñîñòîÿíèè, íàçâàâ èç íåîðãàíè÷åñêèìè ôåðìåíòàìè.
êàòàëèçàòîðîâ â ïðîìûøëåííîì õèìè÷åñêîì ïðîèçâîäñòâå. Ïîäî-
áðàííûå ýìïèðè÷åñêèì ïóòåì êàòàëèçàòîðû ñ óñïåõîì ïðèìåíÿëèñü
ïðè ñèíòåçå ñåðíîé êèñëîòû, à òàêæå â ïðîöåññå ïîëó÷åíèÿ õëîðà ïî
óðàâíåíèþ (ïðîöåññ Äèêîíà):
                      4HCl + O2 P 2Cl2 + 2H2O.                  (23)
     Çíà÷èòåëüíûå çàñëóãè â ðàçâèòèè òåîðèè è ïðàêòèêè êàòàëèçà
ïðèíàäëåæàò âûäàþùåìóñÿ íåìåöêîìó ó÷åíîìó Âèëüãåëüìó Îñòâàëüäó.
Èìåííî åìó ïðèíàäëåæèò îïðåäåëåíèÿ ïîíÿòèÿ êàòàëèçàòîð
(1901 ã.): «Êàòàëèçàòîð åñòü âñÿêîå âåùåñòâî, êîòîðîå èçìåíÿåò
ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè, íî îòñóòñòâóåò â êîíå÷íîì ïðîäóê-
òå ïîñëåäíåé».
     Òàêèì îáðàçîì, ñóùíîñòü êàòàëèçà Â. Îñòâàëüä âèäåë íå â òîì,
÷òî êàòàëèçàòîð âûçûâàåò ðåàêöèþ, à â òîì, ÷òî îí åå óñêîðÿåò.
Íåìåöêèé ó÷åíûé ñ÷èòàë, ÷òî äëÿ ðåàêöèè êàê òàêîâîé êàòàëèçà-
òîð íå ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì âåùåñòâîì. Ïî ìíåíèþ Îñòâàëüäà,
êàòàëèçàòîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåùåñòâî, êîòîðîå ïîáóæäàåò ÷àñ-
òèöû ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ ê áîëüøåé õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòè è
òåì ñàìûì ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèþ ïðàêòè÷åñêîãî âûõîäà ïðîäóê-
òîâ ðåàêöèè â òå÷åíèå îïðåäåëåííîãî ïåðèîäà âðåìåíè. Ïîýòîìó ïðè
èçó÷åíèè êàòàëèòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îñîáîå âíèìàíèå íåìåöêèé ó÷å-
íûé îáðàùàë íà òî÷íîå èçìåðåíèå ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè.
     Âñå èçâåñòíûå ê òîìó âðåìåíè âèäû «êàòàëèòè÷åñêîãî äåéñòâèÿ»
Îñòâàëüä ðàçäåëÿë íà ÷åòûðå îñíîâíûõ êëàññà:
     à) âûäåëåíèå â ïåðåñûùåííûõ ñèñòåìàõ;
     á) êàòàëèç â ãîìîãåííûõ ñìåñÿõ;
     â) ãåòåðîãåííûé êàòàëèç;
     ã) äåéñòâèå ýíçèìîâ.
     Àíàëèçèðóÿ êàòàëèòè÷åñêèå ðåàêöèè ðàçëè÷íûõ òèïîâ, Â. Îñò-
âàëüä îáíàðóæèë ñóùåñòâîâàíèå òàê íàçûâàåìîãî îòðèöàòåëüíîãî
êàòàëèçà (èíãèáèðîâàíèÿ).
      äàëüíåéøåì òåîðåòè÷åñêèå ïðåäñòàâëåíèÿ íåìåöêîãî ó÷åíîãî î
êàòàëèçå è êàòàëèçàòîðàõ ïîëó÷èëè ðàçâèòèå â ðàáîòàõ áîëüøîãî
÷èñëà ïðîäîëæàòåëåé åãî èññëåäîâàíèé, îñîáåííî äëÿ õèìè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ, èìåþùèõ íåïîñðåäñòâåííîå ïðîìûøëåííîå çíà÷åíèå.
Ê êîíöó XIX — íà÷àëó XX ââ. âàæíîå çíà÷åíèå êàòàëèçàòîðîâ äëÿ
íåîðãàíè÷åñêèõ è îðãàíè÷åñêèõ ðåàêöèé ñòàíîâèëîñü âñå ÿñíåå.
Ê ýòîìó âðåìåíè áûëè îòêðûòû êàòàëèçàòîðû íîâîãî òèïà — ôåð-
ìåíòû, èíûìè ñëîâàìè, áèîêàòàëèçàòîðû. Â ýòî âðåìÿ ïðîìûø-
ëåííîå ïðîèçâîäñòâî îêàçûâàåòñÿ çàèíòåðåñîâàííûì â èñïîëüçîâà-
íèè êàòàëèçàòîðîâ, íàïðèìåð, ïðè êîíòàêòíîì ïðîèçâîäñòâå ñåðíîé
êèñëîòû èëè ïðîèçâîäñòâå àììèàêà.
      1899 ã. ó÷åíèê Îñòâàëüäà Ã. Áðåäèã èçó÷èë äåéñòâèå ìåòàëëîâ â
êîëëîèäíîì ñîñòîÿíèè, íàçâàâ èç íåîðãàíè÷åñêèìè ôåðìåíòàìè.
                                                                 25