انواع کاتالیست ها دوشنبه چهاردهم شهریور 1390 8:53
به نام خدا


مثال هایی از کاتالیست های ناهمگن

  1. • هیدروژن دار کردن پیوند دوگانه ی کربن - کربن
  2.  ساده ترین مثال برای این کاتالیست ها، واکنش بین اتان و هیدروژن در حضور کاتالیست نیکل است...
  3. انواع کاتالیست ها

در عمل، این واکنش بی معنی به نظر می رسد؛ زیرا اتان که ماده ای فوق العاده مفید است، به اتان نسبتاً بی مصرف تبدیل می شود. با این وجود، همین واکنش با هر ترکیبی که شامل ترکیب دوگانه ی کربن - کربن باشد، اتفاق خواهد  افتاد.

  1. یکی از مصارف صنعتی مهم، هیدروژن دار کردن روغن های گیاهی برای به دست آوردن مارگارین است. که شامل:

انواع کاتالیست ها

واکنش دهی پیوند دوگانه ی کربن- کربن در روغن گیاهی با هیدروژن در حضور کاتالیست نیکل است. مولکول های اتان روی سطح نیکل، جذب می شوند؛ پیوند دوگانه  بین اتم های کربن می شکند و الکترون ها برای پیوند اتم های کربن روی سطح نیکل به کار گرفته می شوند...انواع کاتالیست ها


انواع کاتالیست ها

مولکول های هیدروژن نیز روی سطح نیکل جذب می شوند.

 وقتی این اتفاق افتاد، مولکول های هیدروژن به اتم های هیدروژن تجزیه می شوند. این اتم ها می توانند اطراف سطح نیکل حرکت کنند...انواع کاتالیست ها


انواع کاتالیست ها

 

اگر اتم هیدروژن به نزدیکی یکی از کربن های پیوند یافته به روی سطح، پخش شود؛ پیوند بین کربن و نیکل با پیوند بین کربن و هیدروژن جایگزین می شود.انواع کاتالیست ها

 

 


اکنون انتهای اتان اصلی از سطح جدا می شود و در نهایت همین فرایند برای انتهای دیگر نیز اتفاق می افتد...انواع کاتالیست ها

 

انواع کاتالیست ها


همانند قبل، یکی از اتم های هیدروژن، پیوندی با کربن تشکیل می دهد. اکنون فضایی روی سطح نیکل برای مولکول های واکنش دهنده ی جدید وجود دارد تا این فرایند از نو تکرار شود...انواع کاتالیست ها

 

انواع کاتالیست ها

 

البته توجه داشته باشید که برخی فلزات از جمله نیکل، به همان نسبت که هیدروژن را جذب سطح خود می کنند، قابلیت جذب هیدروژن به درون ساختار خود را نیز دارند. در این موارد، مولکول های هیدروژن باز هم به اتم های هیدروژن تبدیل می شوند که می توانند درون ساختار فلز پخش شوند.

این اتفاق برای نیکل زمانی خواهد بود که هیدروژن تحت فشار بالا قرار گیرد (البته در این مقاله به این اشاره نشده است که هیدروژن دار کردن تحت فشارهای کم باعث جذب در ساختار نیکل خواهد شد یا نه).

 

تبدیل کننده های کاتالیستی:

 تبدیل کننده های کاتالیستی، مولکول های سمی مانند مونوکسیدکربن و اکسید های مختلف نیتروژنی در اگزوز ماشین ها را به مولکول هایی کم خطر مانند دی اکسید کربن و نیتروژن تبدیل می کنند. این مواد از فلزات گران قیمتی مانند پلاتین، پالادیوم و رودیوم که نقش کاتالیست های ناهمگن را دارند، استفاده می کنند.

 

فلزات ذکر شده به صورت لایه ی نازکی بر روی سطح لانه زنبوری سرامیک پاشیده می شوند (به این عمل، لایه نشانی گفته می شود)؛ این عمل باعث افزایش دادن مساحت سطح شده و مقدار فلز مصرف شده را حداقل می کند (بهینه سازی مصرف فلزات گران و افزایش فعالیت کاتالیستی) .

حال واکنش بین مونوکسیدکربن و مونوکسید نیتروژن را بررسی می کنیم:

 

انواع کاتالیست ها

مانند روش مثال قبل، مونوکسیدکربن و مونوکسید نیتروژن، جذب سطح کاتالیست خواهند شد و در همان سطح کاتالیست با هم وارد واکنش خواهند شد. سپس دی اکسید کربن و نیتروژن از سطح کاتالیست جدا می شوند.

  1. • استفاده از اکسید وانادیوم (V) در فرایند اتصال:

انواع کاتالیست ها

طی فرایند اتصال برای ساخت اسید سولفوریک، دی اکسید گوگرد به تری اکسید گوگرد تبدیل می شود. این فرایند با عبور دادن دی اکسید گوگرد و اکسیژن از روی کاتالیست اکسید وانادیوم(V)  انجام می شود:

 

این واکنش کمی متفاوت از واکنش قبلی است زیرا در حقیقت گازها با سطح کاتالیست  واکنش می دهند و به طور موقت سطح کاتالیست را تغییر می دهند. این مثال خوبی از توانایی انتقال فلزات و ترکیبات آن ها در کاتالیست بودنشان است زیرا قادرند حالت اکسایش خود را تغییر دهند.

 

به کمک اکسید وانادیوم، دی اکسید گوگرد به تری اکسید گوگرد اکسایش پیدا می کند. در این فرایند، اکسید وانادیوم (V) به اکسید وانادیوم (IV) کاهش پیدا می کند:

انواع کاتالیست ها

اکسید وانادیوم (IV) توسط اکسیژن دوباره اکسایش پیدا می کند:

انواع کاتالیست ها

این فرایند، مثال خوبی از روشی است که کاتالیست می تواند در طول مسیر واکنش تغییر کند. اما در هر حال، در پایان واکنش، به طور شیمیایی همان کاتالیست موجود در ابتدای واکنش خواهد بود.

نوشته شده توسط دوست  | لینک ثابت |