KATALIZA I KATALIZATORY



Podobne dokumenty
KATALIZA I KATALIZATORY

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Pochodne węglowodorów, w cząsteczkach których jeden atom H jest zastąpiony grupą hydroksylową (- OH ).

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. ILOŚCIOWE ZBADANIE SZYBKOŚCI ROZPADU NADTLENKU WODORU.

Akademia Ciekawej Chemii II edycja (2010/2011) Wykaz zagadnień do Konkursu Chemicznego

wykład monograficzny O niektórych sposobach udoskonalania procesów katalizowanych metalami i ich związkami

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

Kryteria oceniania z chemii kl VII

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Zagadnienia. Budowa atomu a. rozmieszczenie elektronów na orbitalach Z = 1-40; I

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

CHEMIA I GIMNAZJUM WYMAGANIA PODSTAWOWE

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

Katalityczne odwadnianie alkoholi

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

Zagadnienia z chemii na egzamin wstępny kierunek Technik Farmaceutyczny Szkoła Policealna im. J. Romanowskiej

Zn + S ZnS Utleniacz:... Reduktor:...

KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

ARKUSZ 1 POWTÓRZENIE DO EGZAMINU Z CHEMII

Plan dydaktyczny z chemii klasa: 2TRA 1 godzina tygodniowo- zakres podstawowy. Dział Zakres treści

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

Wykład 21 XI 2018 Żywienie

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Spis treści 1. Struktura elektronowa związków organicznych 2. Budowa przestrzenna cząsteczek związków organicznych

Chemia ogólna nieorganiczna Wykład XII Kinetyka i statyka chemiczna

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Rozwiązania. dla produktu MN dla M = 3 dla N = 1. Stałą równowagi obliczamy z następującego wzoru:

Wymagania przedmiotowe do podstawy programowej - chemia klasa 7

Egzamin końcowy obejmujący wykład i laboratorium Średnia arytmetyczna przedmiotów wchodzących w skład modułu informacje dodatkowe

CHEMIA 10 WĘGLOWODORY I ICH FLUOROWCOPOCHODNE. ALKOHOLE I FENOLE. IZOMERIA. POLIMERYZACJA.

Sprawdzian końcowy obejmujący wykład i laboratorium Średnia arytmetyczna przedmiotów wchodzących w skład modułu informacje dodatkowe

Sole. 2. Zaznacz reszty kwasowe w poniższych solach oraz wartościowości reszt kwasowych: CaBr 2 Na 2 SO 4

Mg I. I Mg. Nie można ich jednak otrzymać ze związków, które posiadają grupy chlorowcowe w tak zwanym ustawieniu wicynalnym.

+ HCl + + CHLOROWCOWANIE

TEST NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z CHEMII DLA UCZNIA KLASY II GIMNAZJUM

Kinetyka chemiczna jest działem fizykochemii zajmującym się szybkością i mechanizmem reakcji chemicznych w różnych warunkach. a RT.

1. Katalityczna redukcja węglowodorów zawierających wiązania wielokrotne

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Realizacja wymagań szczegółowych podstawy programowej z chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

IV Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2011/12. ETAP II r. Godz Zadanie 1 (14 pkt.)

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

prof. dr hab. Małgorzata Jóźwiak

1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego:

Lista materiałów dydaktycznych dostępnych w Multitece Chemia Nowej Ery dla klasy 7

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Ważne pojęcia. Stopień utlenienia. Utleniacz. Reduktor. Utlenianie (dezelektronacja)

Reakcje chemiczne. Dorota Lewandowska, Anna Warchoł, Lidia Wasyłyszyn. Kompendium wiedzy. 1. Reakcje chemiczne i ich symboliczny zapis

Realizacja wymagań szczegółowych podstawy programowej w poszczególnych tematach podręcznika Chemia Nowej Ery dla klasy siódmej szkoły podstawowej

Kierunki chemicznejprzeróbki frakcji ropy naftowej. Destylacja ropy naftowej. Proces oligomeryzacji. Proces alkilowania. Proces oligomeryzacji

Sprawdzian 1. CHEMIA. Przed próbną maturą. (poziom rozszerzony) Czas pracy: 90 minut Maksymalna liczba punktów: 32. Imię i nazwisko ...

Treść podstawy programowej

1. REAKCJA ZE ZWIĄZKAMI POSIADAJĄCYMI KWASOWY ATOM WODORU:

Wykład 10 Równowaga chemiczna

XXIV KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2016/2017

Dysocjacja kwasów i zasad. ponieważ stężenie wody w rozcieńczonym roztworze jest stałe to:

CHEMIA 10. Oznaczenia: R - podstawnik węglowodorowy, zwykle alifatyczny (łańcuchowy) X, X 2 - atom lub cząsteczka fluorowca

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

Zestaw pytań egzaminu inŝynierskiego przeprowadzanego w Katedrze Fizykochemii i Technologii Polimerów dla kierunku CHEMIA

Chemia - laboratorium

ENZYMY W CHEMII. Michał Rachwalski. Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Organicznej i Stosowanej

I. Substancje i ich przemiany

Powtórzenie wiadomości z kl. I

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

Fascynujący świat chemii

Wymagania programowe na poszczególne oceny. Chemia Kl.1. I. Substancje chemiczne i ich przemiany

Test diagnostyczny. Dorota Lewandowska, Lidia Wasyłyszyn, Anna Warchoł. Część A (0 5) Standard I

Kataliza heterogenna (heterogeniczna)

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Szczegółowy opis treści programowych obowiązujących na etapie szkolnym konkursu przedmiotowego z chemii 2018/2019

Wybrane procesy oparte na gazie syntezowym

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

Czy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

ZWIĄZKI MAGNEZOORGANICZNE. Krystyna Dzierzbicka

1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym

XV Wojewódzki Konkurs z Chemii

II Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2009/10. ETAP II r. Godz Zadanie 1 (10 pkt.)

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Temat : Budowa, właściwości i zastosowanie acetylenu jako przedstawiciela alkinów.

Kwasy karboksylowe. 1. Cele lekcji. 2. Metoda i forma pracy. 3. Środki dydaktyczne. 4. Przebieg lekcji. a) Wiadomości.

Cukry właściwości i funkcje

Def. Kwasy karboksylowe to związki, których cząsteczki zawierają jedną lub więcej grup

Odwracalność przemiany chemicznej

Zadanie: 1 (1 pkt) Czy piorąc w wodzie miękkiej i twardej zużywa się jednakowe ilości mydła?

KARTA KURSU. Kod Punktacja ECTS* 4

Węglowodory poziom podstawowy

11) Stan energetyczny elektronu w atomie kwantowanym jest zespołem : a dwóch liczb kwantowych b + czterech liczb kwantowych c nie jest kwantowany

Wykład 3. Zielona chemia (część 2)

Enzymy katalizatory biologiczne

KRYTERIA OCENIANIA MODEL ODPOWIEDZI

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

Inżynieria Biomedyczna

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Transkrypt:

AKADEMIA CIEKAWEJ CEMII 2010/2011 KATALIZA I KATALIZATRY WYKŁAD IV dr Anna Zawisza Katedra Chemii rganicznej i Stosowanej UŁ 12.01.2011

REAKCJE CEMICZNE SZYBKIE WLNE

TERIA ZDERZEŃ musi dochodzić do zderzeń między cząstkami w momencie zderzenia musi zaistnieć korzystne przestrzenne położenie cząstek względem siebie w momencie zderzenia energia kinetyczna cząstek musi być wyższa od określonej energii minimalnej ENERGIA AKTYWACJI minimalna energia, jaką muszą mieć reagujące cząstki, aby ich zderzenie mogło doprowadzić do reakcji.

KMPLEKS AKTYWNY cząsteczki przed zderzeniem kompleks aktywny cząsteczki produktu KMPLEKS AKTYWNY jest nietrwałym połączeniem atomów, powstającym podczas przemiany cząsteczek substratów w produkty.

kompleks aktywny energia wewnętrzna energia substratów energia aktywacji energia produktów czas reakcji czas

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SZYBKŚĆ REAKCJI stężenie substratów rozdrobnienie substancji ciśnienie, jeśli reagenty są gazami temperatura środowiska reakcji mieszanie rozpuszczalnik promieniowanie elektromagnetyczne dla reakcji fotochemicznych katalizator

Katalizatorem nazywamy substancję, która przyspiesza reakcję chemiczną, a po jej zakończeniu pozostaje w niezmienionym stanie. Katalizator może zwiększać selektywność reakcji, jeżeli zwiększa szybkość tworzenia się produktu głównego, a nie przyspiesza lub słabiej przyspiesza reakcje uboczne. Zjawisko przyspieszania reakcji chemicznej przez katalizator nosi nazwę katalizy.

Zmiany energii wewnętrznej podczas reakcji bez udziału katalizatora z udziałem katalizatora energia wewnętrzna energia substratów energia aktywacji bez katalizatora energia aktywacji z katalizatorem energia produktów czas reakcji

WARTŚCI ENERGII AKTYWACJI WYBRANYC REAKCJI KATALIZWANYC Równanie reakcji przebiegającej w fazie gazowej 3 2 + N 2 2N 3 Wartość energii aktywacji bez użycia katalizatora 335 kj/mol Wartość energii aktywacji z udziałem różnych katalizatorów wolfram: 163 kj/mol osm: 197 kj/mol 2I 2 + I 2 184 kj/mol 2N 2 2N 2 + 2 247 kj/mol platyna: 105 kj/mol złoto: 59 kj/mol platyna: 138 kj/mol złoto: 121 kj/mol

PRDUKTY KATALITYCZNYC PRZEMIAN ALKLU ETYLWWEG 2 C C C C 2 butadien C 3 C, 2 aldehyd octowy C 3 C, 2, C kwas octowy Cu, 500K aktywna Cu Zn + Cr 2 3 670K C 2 5 Al 2 3, 620K Al 2 3, 520K (C 2 5 ) 2, 2 eter dietylowy C 2 4, 2 etylen

MECANIZM DZIAŁANIA KATALIZATRA Reakcja chemiczna bez katalizatora: A + B A B Reakcja chemiczna z katalizatorem: A + K A K produkt przejściowy A K + B A B + K produkt końcowy + odtworzony katalizator

KATALIZA MGENICZNA (jednorodna, jednofazowa) ETERGENICZNA (niejednorodna, wielofazowa) BIKATALIZA (kataliza pod wpływem) enzymów AUTKATALIZA (powstający produkt wpływa) na szybkość reakcji

PREZENTACJA

KATALIZA MGENICZNA W FAZIE GAZWEJ UTLENIANIE S 2 D S 3 W KMRWEJ METDZIE PRDUKCJI 2 S 4 S 2 + N 2 S 3 + N N + 1/2 2 N 2 S 2 + 1/2 2 S 3 reakcja sumaryczna Wszystkie składniki reakcji substraty (S 2, 2 ), katalizator (N 2 ) oraz produkt (S 3 ) są substancjami gazowymi i tworzą układ jednofazowy.

KATALIZA MGENICZNA W FAZIE CIEKŁEJ KATALIZA KWASW-ZASADWA 1. Reakcja estryfikacji katalizowana kwasem (Cl lub 2 S 4 ) 2 S 4 C 3 C + C 3 C 2 C 3 CC 2 C 3 + 2 R C Cl R C R' R C R' R C R' 2 R C R' + 3 + 2. Reakcja hydrolizy estrów katalizowana przez kwasy

3. Reakcja addycji wody do alkenu w obecności kwasu. 4. Reakcja nitrowania związków aromatycznych. 2 S 4 stęż. N 2 + N 2 + temp. N 3 + 2 2 S 4 N 2+ + 2S 4 - + 3 + 5. Reakcja addycji alkoholi do wiązania podwójnego C=. 3 C + 3C C + 3 C C + 3 C C 3 + 3 C C hemiacetal acetal C 3 + C 3

6. Reakcja hydratacji ketonu lub aldehydu katalizowana kwasem. R C R C R C 2 R C + 3 + 2 7. Reakcja hydratacji ketonu lub aldehydu katalizowana zasadą. R C R C R C + 8. Reakcja hydrolizy estrów w środowisku zasadowym.

KATALIZA ETERGENICZNA Katalizator jest najczęściej ciałem stałym, reakcja zaś przebiega pomiędzy substancjami gazowymi. Katalizator heterogeniczny składa się zazwyczaj z: składnika aktywnego, który faktycznie wpływa na przyspieszenie reakcji, nośnika katalizatora, czyli substancji, służącej do rozwinięcia powierzchni katalizatora, nie biorącej udziału w procesie przyspieszania reakcji, promotorów, czyli składników dodawanych w niewielkich ilościach polepszających strukturę geometryczną składnika aktywnego.

SYNTEZA AMNIAKU Faza aktywna: Ruten (Ru) 3 2 + N 2 2N 3 Nośniki: - Mg - Al 2 3 - CCA (tlenek glinu pokryty pirolitycznym węglem) - węgiel aktywny Promotory: - tlenki metali alkalicznych - tlenki lantanowców

Równanie reakcji przebiegającej w fazie gazowej Wartość energii aktywacji bez użycia katalizatora Wartość energii aktywacji z udziałem różnych katalizatorów 3 2 + N 2 2N 3 335 kj/mol 2I 2 + I 2 184 kj/mol 2N 2 2N 2 + 2 247 kj/mol wolfram: 163 kj/mol osm: 197 kj/mol platyna: 105 kj/mol złoto: 59 kj/mol platyna: 138 kj/mol złoto: 121 kj/mol Pt lub V 2 5 S 2 + 1/2 2 S 3 Kontakt jest to stały katalizator dla reakcji zachodzącej w fazie gazowej.

2 C C 2 + 2 Pt, Pd lub Ni 3 C C 3

Reakcja chlorowcowania (chlorowania lub bromowania) benzenu. + Cl Cl FeCl 3 Cl + Cl Reakcja alkilowania benzenu. C AlCl 3 3 + 3 C Cl + Cl Zjawisko zatruwania katalizatora.

BIKATALIZA Biokatalizatory występują w bardzo małych ilościach w: tkankach i płynach ustrojowych ludzi, zwierząt i roślin. Biokatalizatory dzieli się na trzy grupy: enzymy, witaminy, hormony. Każdy enzym katalizuje ściśle określoną reakcję chemiczną, dotyczącą określonego substratu i określonych warunków (temperatury i p).

KATALAZA 2 2 2 2 2 + 2

α-amylaza - enzym rozkładający skrobię, znajduje się m.in. w ślinie trypsyna i chymotrypsyna - enzymy trawienne, które rozkładają białka chitynaza - rozkłada chitynę (wielocukier, z którego zbudowane są m.in pancerzyki owadów oraz ściany komórkowe grzybów)

C 12 22 11 + 2 KWAS MLEKWY enzymy zawarte w bakteriach 4 3 C C C laktoza kwas mlekowy

AUTKATALIZA jeden z produktów reakcji jest katalizatorem Reakcja utleniania kwasu szczawiowego za pomocą manganianu(vii) potasu chlorek manganu(ii) 1 min 3-4 min kwas szczawiowy kwas siarkowy manganian(vii)potasu kwas szczawiowy kwas siarkowy manganian(vii)potasu 2 Mn 4 - + 5 C 2 4 2- + 16 + 2 Mn 2+ + 10 C 2 + 8 2

KATALIZATRY PRZENIESIENIA MIĘDZYFAZWEG To grupa związków chemicznych, które bezpośrednio nie katalizują reakcji chemicznej, lecz ułatwiają lub umożliwiają przechodzenie poszczególnych reagentów z jednej fazy do drugiej. Ma to decydujące znaczenie, gdy jeden lub więcej reagentów jest rozpuszczalnych w jednej fazie, a nierozpuszczalnych w drugiej.

Katalizatorami przeniesienia fazowego są: dla reagentów anionowych - czwartorzędowe sole amoniowe R 4 N + X - (R-alkil lub aryl, X-halogen), np. Bu 4 NBr dla reagentów kationowych etery koronowe Etery koronowe posiadają unikalną cechę rozpuszczalności w niemal wszystkich znanych rozpuszczalnikach, dzięki zjawisku "zwijania się" i "rozwijania. [18]korona[6] rozpuszcza się w apolarnych rozpuszczalnikach, np. benzynie rozpuszcza się w wodzie

eter koronowy benzen roztwór KMn 4 + K + K + woda - kompleksowanie jonu potasowego trwały kompleks jonowy w benzenie

KATALIZATR SAMCDWY budowa i działanie Katalizator samochodowy jest częścią układu wydechowego. Zawiera w swojej budowie substancje chemiczne (katalizatory), które pobudzają zawarte w spalinach substancje do reakcji ze sobą, same nie zużywając się. dpowiedni dobór substancji katalitycznych powoduje, że w wyniku takich wymuszonych reakcji powstają związki chemiczne mniej (lub wcale) nie uciążliwe dla środowiska. Katalizatory w silnikach o zapłonie iskrowym redukują tlenki azotu oraz utleniają tlenek węgla do dwutlenku węgla oraz węglowodory do wody oraz dwutlenku węgla. W silnikach Diesel'a stosowane są katalizatory, które tylko utleniają tlenek węgla i węglowodory.

NBEL Z CEMII 2010 za katalizowane przez pallad reakcje krzyżowego sprzęgania, stosowane w syntezie organicznej.

X + R Pd R ECK X + Pd XZn R NEGISI R X Pd () 2 B R SUZUKI + () 2 B R X = Br, I R = alikl, aryl Związki kompleksowe (inaczej kompleksy, związki koordynacyjne) związki chemiczne, w których można wyróżnić jeden lub więcej atomów centralnych, otoczonych przez inne atomy lub ich grupy zwane ligandami, przy czym przynajmniej jedno wiązanie atomu centralnego z ligandem ma charakter wiązania koordynacyjnego. PdCl 2 Pd(Ac) 2 Pd 2 (dba) 3 Pd(Ph 3 P) 4

NBEL Z FIZYKI 2010 Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za badania grafenu. Rys. Grafit zbudowany z warstw grafenowych. Wiosną 2010 roku ogłoszono odkrycie łączące nagrodę Nobla z fizyki z Noblem z chemii. Utworzony z grubej na jeden atom warstwy węgla "arkusz" grafenu domieszkowany palladem można wykorzystać do przeprowadzenia reakcji Suzuki w wodzie.

ZASTSWANIE REAKCJI ECKA, NEGISI i SUZUKI medycyna, na przykład lek przeciwzapalny naproksen czy stosowany w leczeniu astmy montelukast przemysł i rolnictwo środek grzybobójczy, którego setki tysięcy ton powstaje w reakcji Suzuki. C 3 Cl 3 C C N S naproksen kataliza asymetryczna montelukast

Katalizatory są to substancje ułatwiające i przyspieszające reakcje chemiczne. Ich działanie można porównać do relacji międzyludzkich. Jeśli dwie osoby dojeżdżają do pracy tym samym autobusem, po jakimś czasie mogą się poznać, ale może to zabrać całe lata. Gdy spotkają wspólnego znajomego, reakcja przebiega natychmiast.