Kataliz
Катализ (юн. каталйсис — бузилиш, парчаланиш) — кимёвий реаксиялар тезлигининг баъзи моддалар (катализаторлар) таъсирида ўзгариши. Катализатор реаксияга киришувчи модда (реагент)лар билан бир қанча оралиқ бирикмалар ҳосил қилиб, реаксия ниҳоясида миқдори ва таркиби ўзгармасдан ажралиб чиқади. Катализатор сифатида турли хил моддалар (газ, суюқликлар ва қаттиқ моддалар) ишлатилиши мумкин. Реагентлар ва катализаторларнинг фазавий ҳолатига қараб каталитик жараёнлар, асосан, гомоген ва гетероген катализга бўлинади. Бундан ташқари, микрогетероген, ферментатив каталитик жараёнлар ҳам мавжуд. Гомоген катализда реагентлар билан катализатор бир жинсли аралашма ҳосил қилади. Реаксия газ ёки суюқ фазада боради. Катализатор сифатида атомлар, ионлар, молекулалар иштирок этиши мумкин. Бундай каталитик жараён механизмини шархлаш учун оралиқ моддалар назарияси ишлаб чиқилган. Бу назарияга асосан, реагентлар катализатор билан беқарор оралиқ моддалар ҳосил қилади. Сўнгра бу моддалар парчаланиб катализатор қайта тикланади (регенерация). Суюқ фазадаги кислотаасосли катализ механизми реагентлар билан катализатор ўртасидаги протон алмашинишига асосланган. Мас: Р-CҲ=CҲ2+ҲА -" Р-CҲ2-CҲ2++А~Р-CҲ2-CҲж+Ҳ+ОҲ^Р-CҲ2CҲ2ОҲ+Ҳ+Н+ + А -> НА
Гомоген каталитик жараённинг тезлиги жуда кўп омилларга, хусусан, реагентлар ва катализаторлар консентрацияси, температура, босим ва аралаштириш даражасига боғлиқ. Бу жараённинг асосий камчилиги маҳсулот таркибидан катализаторни ажратиб олиш (тозалаш) зарур бўлади. Гетероген катализда катализатор сифатида қаттиқ моддалар ишлатилади. Уларнинг шарсимон, грануласимон, спиралсимон ва бошқа турлари маълум. Шунингдек, бу катализаторлар таркибига кўра, бир, икки ёки кўп компонентли, ҳолатига қараб оксидсимон, металлсимон бўлади. Гетероген катализ баъзан контакт катализ деб ҳам аталади. Бу жараён ниҳоясида маҳсулотдан (суюқ ёки фазадаги) катализатор осон ажратиб олинади. Шу сабабли гетероген катализ саноатда кенг қўлланади. Микрогетероген катализда реаксия суюқ фазада боради, катализатор сифатида коллоид заррачалар иштирок этади. Ферментатив катализ ўсимлик ёки ҳайвон тўқималарида содир бўлади, бу реаксияда катализатор сифатида коллоид ҳолдаги оқсил заррачалари — ферментлар хизмат қилади. Баъзи моддалар кимёвий реаксия тезлигини сусайтиради ёки тўхтатади. Бундай моддалар антикатализатор ёки ингибиторлар деб аталади. Бу ҳолатни манфий катализ дейилади. Саноатда, асосан, мусбат катализ катта аҳамиятга эга. Катализатор қўлланганга бир вақтда бориши мумкин бўлган параллел реаксиялардан фақат бирининг тезлиги ортади. Бошқалари эса тўхтайди (селектив катализ). Мас:[Ад]СН2—СН2[Пд] [Си]катализ жараёнида ҳосил бўладиган оралиқ комплекс бирикмалар билан дастлабки моддалар энергияси орасидаги фарқ активланиш энергияси дейилади. Кимёвий реаксиялар тезлиги, асосан, шу энергиянинг миқдорига боғлиқ бўлиб, унга тескари пропорсионалдир. Каталитик жараённинг активланиш энергияси қанча кам бўлса, реаксия тезлиги шунча юқори бўлади. Катализ жараёнида қўлланадиган катализаторнинг роли кимёвий реаксиялар активланиш энергиясини камайтиришдан иборат бўлиб, бунинг натижасида реаксия йўлини ўзгартиради ёки уни занжирсимон механизмга ўтказади. Катализ бориш механизмига қараб, асосан, иккига бўлинади: кислота-асос катализи ва оксидланиш-қайтарилиш катализи. Кислота-асос катализда кислота-асослар катализатор бўлади. Бу реаксияларда протон алмашиниши рўй беради, яъни протон катализатордан реагентга ёки, аксинча, реагентдан катализаторга ўтади. Катализ жараёни кейинги босқичда полимерланиш, изомерланиш: крекинг жараёнлари алюминий силикат таъсирида шу кислотаасос катализи механизми билан боради. Оксидланиш-қайтарилиш катализида металл, металл оксидлари, тузлар катализатор бўлиб хизмат қилади. Бундай катализда электрон алмашади, электрон катализаторлардан реагентга ёки, аксинча, реагентдан катализаторга ўтади. Шундай қилиб, ок-сидланиш — қайтарилиш жараёни содир бўлади. Маълум катализатор ёки катализаторлар гуруҳи кимёвий реаксиянинг маълум йўналишинигина ўзгартиради, тезлатади, холос. Шунга кўра, муайян реаксия учун катализатор танлаш амалий аҳамиятга эга бўлган асосий ва муҳим вазифадир. Ҳоз. вақтда катализнинг умумлашган ягона назарияси мавжуд бўлмасада, унинг баъзи томонларини эътиборга олган айрим назариялар бор. Рус кимёгарлари Н. И. Кобозевнинг фаол ансамбл, А. А. Баландиннинг мултиплет катализининг электрон ва занжир назариялари шулар жумласидандир.
Адабиёт
- Гейц Б., Кецир Д., Шуйт Г., Химия каталитических процессов, пер. с англ. М., 1981; Проблеми кинетики и катализа, т. 1-19; Л. — М., 1935-85.
Маруф Мусаев.[1]