Принцип Сабатье
Принцип Сабатье — качественная концепция химического гетерогенного катализа, названная в честь французского химика Поля Сабатье . В нем говорится, что взаимодействие между катализатором и реагентами должно быть «правильным»; то есть не слишком сильный и не слишком слабый. Если взаимодействие слишком слабое, молекула не сможет связаться с катализатором и реакция не произойдет. С другой стороны, если взаимодействие слишком сильное, продукт не сможет диссоциировать. [1]
Принцип можно продемонстрировать графически, построив график зависимости скорости реакции от такого свойства, как теплота адсорбции реагента катализатором. Такие графики проходят через максимум, выглядят примерно как треугольник или перевернутая парабола и называются графиками вулкана . из-за своей формы [1] Аналогичные трехмерные графики также можно построить на основе двух разных свойств, таких как теплота адсорбции двух реагентов для двухкомпонентной реакции. В этом случае график обычно отображается в виде контурного графика и называется поверхностью вулкана . [2] Сюжеты вулканов были представлены Баландиным. [3] [4]
На рисунке справа показан вулканический график разложения муравьиной кислоты с использованием различных переходных металлов в качестве катализаторов. [5] В этом случае теплота образования (Δ f H ) соли формиата металла использовалась в качестве оси x, поскольку исследования показали, что промежуточный продукт реакции представляет собой поверхностный формиат. В качестве оси y использовалась температура, при которой реакция достигает определенной скорости (ось y отложена в обратном порядке, чтобы сохранить традиционную форму «вулкана»). При низких значениях Δf H реакция протекает медленно (иными словами, требует более высоких температур), поскольку скорость адсорбции медленная и лимитирующая . При высоких значениях Δf H десорбция становится лимитирующей стадией. Максимальная скорость, наблюдаемая в этом случае для металлов платиновой группы , требует промежуточных значений Δ f H , причем скорость представляет собой комбинацию скорости адсорбции и скорости десорбции. [3] Катализаторы могут превышать предел Сабатье за счет каталитического резонанса .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Гади Ротенберг (2008). Катализ: концепции и экологические приложения . Вайли-ВЧ. п. 65. ИСБН 978-3-527-31824-7 .
- ^ Цзюнь Ченг; П. Ху (2008). «Использование трехмерной поверхности вулкана для понимания химии многофазных систем в гетерогенном катализе». Дж. Ам. хим. Соц . 130 (33): 10868–10869. дои : 10.1021/ja803555g . ПМИД 18651740 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Хельмут Кноцингер; Карл Кохлёфл (2005). «Гетерогенный катализ и твердые катализаторы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли-ВЧ Верлаг. дои : 10.1002/14356007.a05_313 . ISBN 3527306730 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Баландин, А. (1969). «Современное состояние мультиплетной теории гетерогенного катализа1». Адв. Катал. Отн. Тема . Достижения в области катализа. 19 :1–210. дои : 10.1016/S0360-0564(08)60029-2 . ISBN 9780120078196 .
- ^ Рутсарт, WJM; Захтлер, WMH (1960). «Взаимодействие паров муравьиной кислоты с вольфрамом». Журнал физической химии . 26 :16-26. дои : 10.1524/зпч.1960.26.1_2.016 . ISSN 0942-9352 .