Огромную роль в современном мире играет каталитическая химия. Она строится на процессе, называемом катализом. Этот процесс очень важен для современного производства. Но при его применении могут возникать проблемы, решением которых заняты ученые со всего мира.
Подробнее о катализе
В основе каталитической химии лежат принципы катализа – изменение скорости химических реакций за счет действия специальных веществ. Без них не смогли бы протекать многие промышленные процессы.
Вещества, применяемые при катализе, называются катализаторами. Они меняют скорость реакции: уменьшает или увеличивает ее. В зависимости от этого катализ делят на положительный и отрицательный. Особенность катализатора состоит в том, что после прохождения реакции, это вещество не изменяется и не расходуется.
Катализ делится на несколько типов:
- Катализ с гомогенными катализаторами. Каталитический процесс, при протекании которого реагирующие вещества и катализатор образуют одну фазу. Примеры катализаторов: протонные и апротонные кислоты, основания, некоторые комплексы металлов.
- Катализ с гетерогенными катализаторами. Каталитическая система включает в себя несколько фаз. Реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Примеры катализаторов: металлы, оксиды металлов, сульфиды
- Коллоидные каталитические системы. Реагирующие вещества находятся в растворе, а в качестве катализатора выступают большие полимерные молекулы.
Проблемы катализа
Основные проблемы, возникающие при использовании катализаторов, – это их селективность и стабильность, а также установление связи между активным центром и этими показателями. Важным является экологическая составляющая. Катализаторы и протекающие реакции должны быть безвредны для окружающей среды. Необходимо изготавливать безопасные катализаторы, которые также способны уменьшать вредоносное влияние элементов, участвующих в реакции, на окружающую среду.
Реакции, проводимые с катализаторами, также могут затрачивать очень много энергии. За счет этого они теряют свою выгоду.
И, обобщая все эти факты, можно сказать, что основная проблема катализа состоит в том, что найдено пока что не так много эффективных составов, которые бы отвечали всем требованиям производства.
Решение проблем
Решением проблем катализа активно занимаются ученые-химики. Их задача состоит в том, чтобы усовершенствовать каталитическую систему, и сделать ее максимально полезной для человека. С помощью современных технологий возможен целенаправленный синтез катализаторов, обладающих заданными химическими свойствами. С помощью этого можно избежать вредоносного влияния на окружающую среду и регулировать структуру активного центра, что поможет гарантированно установить его связь с показателями катализатора.
Ученые также изучают кинетику каталитической реакции для определения оптимальных условий протекания реакции. Установив эти условия, процесс будет проводиться с наименьшими затратами энергии.
Нельзя отрицать, что катализ является очень важным процессом для современной науки. Несмотря на то, что это явление еще не до конца изучено, оно активно применяется в разных сферах производства.
Каталитические процессы лежат в основе современной нефтепереработки и химической промышленности. Его используют для получения аммиака, серной кислоты, некоторых видов пластмасс.
Как и в любой науке, в каталитической химии есть проблемы, решив которые можно получить значительно лучший результат. Ученые ведут над этим работу, достигая все новых высот.
Нужна работа по низкой цене? У нас вы можете заказать статью по естествознанию недорого!
Комментарии