Катализатор это в истории: Краткая история катализаторов | Москва

Краткая история катализаторов | Москва

Краткая история происхождения и функционирования каталитического преобразователя.

Современная загазованность в пределах любого города значительно ухудшает условия окружающей среды, что рушит экосферу любого населенного пункта, где количество транспортных автомобильных средств больше, чем одна машина в сутки. Начиная с 1975 года, было придумано новшество, которое значительно снизило выбросы вредным веществ в атмосферу. Оно получило название «каталитический конвертер» или же «автомобильный катализатор», благодаря этому изобретению в выхлопной системе намного снизилась возможность выбросов в воздух вредных токсических веществ.

У каждой страны есть свои стандарты и законы, которые регулируют выбросы в атмосферу. В особенности это касается государств, где сильно заботятся об экологии, таких, как Скандинавия и стран, где есть мегаполисы.

Принцип работы каталитического преобразователя (это еще одно название устройства) заключается в том, чтобы преобразовать более тяжелые и токсичные газы в менее вредные перед тем, как они покинут «территорию» автомобиля, то есть будут выброшены в воздух. Еще в школьном курсе химии речь велась о том, что катализатор – это вещество, которое принимает участие в реакции, но при этом не является его составляющей и ускоряет процесс взаимодействия, то есть саму реакцию.

Сейчас машины научились сами контролировать топливо, которое сжигается для движения автомобиля. Уже удалось добиться того, чтобы машина могла понимать, что такое «воздух-топливо» в идеальной пропорции, которая не влияет на окружающую среду, такое сбалансированное соотношение называется стехиометрической точкой.

Сами каталитические конвертеры подразделяются на два типа – окислительные и восстанавливающие катализаторы.

Оба катализатора – это керамика, которая покрыта драгоценным металлом, чаще всего используют платину, палладий и родий. Именно эта часть каталитического преобразователя и интересует больше всего. Деталь из-за своих составляющих обладает высокой стоимостью, поэтому с недавнего времени стали использовать золото в их производстве, оно повышает степень окисления выхлопных газов на 40%, но его износостойкость, по сравнению с платиновой группой оставляет желать лучшего. Платиновые сплавы позволяют в несколько раз уменьшить выброс NOx, когда молекулы соединения сталкиваются с катализатором, то происходит расщепление вещества на кислород и азот, а это уже во много раз уменьшает вероятность выброса.

В последствии, автомобильные катализаторы, которые отслужили свой срок, перерабатывают для того, чтобы извлечь из них драгоценные компоненты.

Катализатор (каталитический конвертор)

Расшифровка чисто химического термина «катализатор» – вещество, не участвующее в реакции непосредственно, в присутствии которого происходит ускорение химической реакции или же вещество, делающее данную реакцию вообще возможной.  Автомобильный каталити́ческий конвертер (в просторечии катализатор) — устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов. 

Основным требованием для успешной работы катализатора является стехиометрическое соотношение топлива и воздуха, действующее вещество – благородные металлы: платина, палладий или родий.

В каталитических конверторах используют два различных типа катализаторов:

— восстанавливающий катализатор и — окислительный катализатор. 

Оба типа состоят из керамической структуры (реже – металлический гофрированный лист), покрытой веществом — катализатором.

Идея заключается в том, чтобы увеличить площадь катализатора и свести к минимуму задействованное при этом количество самого катализатора, так как используемые материалы весьма дороги. Восстанавливающий катализатор — первый этап каталитического преобразователя. Он использует платину и родий чтобы уменьшить выбросы NOx. Когда молекула NO или NO₂ встречается с молекулами катализатора, от нее отделяется атом азота, высвобождая кислород — O₂. Окислительный катализатор — второй этап каталитического преобразователя. Он снижает количество несгоревшего топлива и окиси углерода в результате их взаимодействия со свободным кислородом на поверхности той же платины и палладия. На выходе, вместо страшной смеси окислов углерода, азота и несгоревших углеводородов имеем воду, углекислый газ и чистый азот. Но это в идеале.

Каталитические конверторы являются достаточно чувствительными реакторами. На их работоспособность влияет температура, состав топлива и отработанных газов, расход масла двигателем, сорт масла, режим работы двигателя.

Широкое использование каталитических преобразователей началось в 1975 году. Но создали их намного раньше, в 1953 году в Америке, когда инженер Юджин Хоудри, ознакомившись со сводками по увеличению быстрыми темпами смога в различных городах, был просто шокирован данными. После чего он и решил разработать прибор, который смог бы защитить окружающую среду от влияния на нее человеческого фактора. Но созданное устройство оказалось малоэффективным, так как необходимая очистка не получалась из-за содержания в бензине большого процента тэтраэтилсвинца (присадка для повышения октанового числа), и этот химический элемент не был запрещен к использованию в бензине почти до конца 20 века. Промышленный выпуск автокатализаторов был бессмысленным до тех пор, пока не внесли поправки в закон «Чистый воздух», запрещающие использование свинца.

Наличие соединений свинца в выхлопных газах приводило к оплавлению керамических сот каталитического конвертора и выхлопному газу становилось просто некуда выходить.

С запретом этилированного бензина, жизнь автомобильного катализатора не стала безоблачной.  

— Во-первых, со временем расходуются материалы катализатора, благородные металлы и ресурс катализатора при условии исправных систем двигателя составляет в среднем 80-150 тыс. км. пробега. Эффективность работы катализатора с пробегом ухудшается и растет шанс его загрязнения смолами и нагарами. Особенно увеличивает риск загрязнения повышенный расход масла двигателем. Не сгоревшие остатки масла и топлива уже не полностью окисляются и остаются на сотах в виде нагара, постепенно уменьшая проходное сечение для газов, как результат, мощность двигателя уменьшается. Если ситуация не приобрела необратимый характер, то катализатор можно очистить при помощи щелочных промывок или топливных присадок, которые способствуют выведению загрязнений. Классическое решение – использование присадки Liqui Moly Catalytic-System Clean 1 раз в 2 000 км при заправке топливом.

— Во-вторых, эффективность катализатора падает при больших пробегах из-за постепенного разрушения керамических сот. Процесс совсем не безболезненный для двигателя, так как система продувки очень многих современных двигателей предусматривает частичный подсос топливной смеси из выхлопного тракта обратно в камеры сгорания. В результате керамическая пыль попадает в цилиндры и вызывает абразивный износ. После диагностики такой проблемы необходимо полностью заменить катализатор. 

— В-третьих, наличие избытка железосодержащих  присадок в топливе, так же, как в случае с тетраэтилсвинцом, вызывает оплавление сот катализатора, процесс может дойти до того, что двигатель с оплавленным катализатором просто не заводится, так как отработавшим газам просто нет прохода. Выход – замена катализатора.

Как проверить катализатор на исправность?

Самый простой способ – на просвет. Через керамические каналы исправного катализатора свет проходит беспрепятственно. В случае затруднений со съемом этого агрегата, можно проверить противодавление, создаваемое катализатором при проходе газов и при высоких показателях признать агрегат неисправным. 

Можно ли безболезненно для автомобиля удалить катализатор вовсе?

На автомобилях ЕВРО2 можно, для более экологичных конструкций, как минимум, придется перешивать блок управления двигателем. Но следует помнить о своем долге перед потомками, об экологии. На некоторых современных автомобилях удаление катализатора невозможно вообще.

Как избежать проблем с катализатором и продлить его ресурс? Заправляться в проверенных местах, регулярно, раз в 2000 км, использовать очищающую присадку Catalytic-System Clean и проводить диагностику при каждом техническом обслуживании.

Не эксплуатировать автомобиль с неисправными свечами, высоковольтными проводами и ка тушкой.

Несгоревший бензин в катализаторе не только сокращает его ресурс, но и может привести к пожару из-за перегрева самого катализатора. Если возникнут проблемы – не тянуть с ремонтом. Помните, от исправности катализатора зависит ресурс двигателя!

история развития технологии производства в «Газпром нефти» — Журнал «Сибирская нефть» — №176 (ноябрь 2020)

В 1965 году в Омске заработала первая в СССР катализаторная фабрика, и была получена первая промышленная партия собственного товарного аморфного алюмосиликатного катализатора каталитического крекинга. Сегодня «Газпром нефть» строит в Омске новый завод, который должен стать крупнейшим в России производством катализаторов. А между этими двумя событиями — долгая история, в которой были и драматические эпизоды, и крупные научные открытия

В поиске технологий

История катализаторной фабрики неразрывно связана с историей ОНПЗ: завод всегда был главным заказчиком и определял вектор развития катализаторов, в частности основного продукта — катализаторов каталитического крекинга (см. врез). Долгое время существенной предпосылкой для создания новых катализаторов оставалась заинтересованность завода в увеличении отбора бензиновых фракций в процессе каткрекинга. Здесь главным прорывом стал переход с выпуска простых микросферических катализаторов на содержащие цеолит гидратированные алюмосиликаты щелочных элементов. Известны своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другое важное свойство цеолитов — способность к ионному обмену, то есть селективному выделению и впитыванию различных веществ, а также обмену катионами. Искусственно синтезированные цеолиты используются, кроме прочего, в качестве сырья для производства катализаторов различных химических процессов. . Первый вариант катализатора микросферического цеолитсодержащего (КМЦ-8) был разработан в Грозненском нефтяном научно-исследовательском институте. Этот продукт имел определенные недостатки, и значительная часть производимого катализатора не удовлетворяла техническим условиям.

В 1986 году началось сотрудничество Омского завода по производству катализаторов — в те годы предприятия «ОмскНефтеоргсинтез» — с омским филиалом Института катализа Сибирского отделения РАН, который, в частности, занимался синтезом цеолитов. По приглашению руководства предприятия специалисты Института катализа Владимир Доронин и Татьяна Сорокина разработали катализатор КМЦ-8у с усовершенствованной технологией синтеза цеолита. С 1987 года новый катализатор стали загружать на установку каткрекинга 43–103, и серия катализаторов КМЦ (марки от КМЦ-90 до КМЦ-99) в течение многих лет успешно применялась на предприятии.

До конца 80-х на ОНПЗ использовались катализаторы с однокомпонентной алюмосиликатной матрицей. В 1991 году омские ученые разработали двухкомпонентную матрицу из аморфного алюмосиликата и оксида алюминия. Улучшение качества цеолита и применение двухкомпонентной матрицы позволило повысить выход бензинов с 29 до 33%.

Следующим этапом разработок стал поиск технологий, которые позволили бы повысить как активность катализатора, так и улучшить его физические характеристики. «В 1995 году в результате совместной работы специалистов нашего института и омского завода был разработан и внедрен процесс ультрастабилизации, или деалюминирования цеолита — модификации цеолита для повышения его активности и термической стабильности, — рассказывает кандидат технических наук, заведующий лабораторией цеолитного катализа Института проблем переработки углеводородов СО РАН Владимир Доронин. — В это же время была получена и внедрена в производство трехкомпонентная матрица, в которую вошел природный катализатор — бентонитовая глина». За комплекс работ по совершенствованию катализаторов крекинга в 1996 году специалистам Омского филиала ИК СО РАН и ОНПЗ присуждена премия Правительства РФ в области науки и техники.

Впрочем, несмотря на бурное развитие каталитического производства и появление новых марок катализаторов, не все шло гладко. В середине 90-х объем производства на ОНПЗ резко снизился: не хватало сырья, и каталитическая фабрика оказалась на грани закрытия. Затем пришлось отвоевывать место под солнцем у иностранных катализаторов, которые были объективно лучше. Их начали использовать на секции каталитического крекинга С-200 комплекса глубокой переработки мазута КТ-1/1, введенного в эксплуатацию в 1994 году. Новая установка крекинга с контактом катализаторов в движущемся слое требовала их более высокой активности и прочности. В России таких не было.

Но уже в ноябре 1999 года на установку КТ-1/1 был загружен катализатор КМЦ-96, который продемонстрировал более высокий отбор бензина и более высокое октановое число по сравнению со многими импортными аналогами. На испытаниях КМЦ-96 показал результаты, близкие к катализатору фирмы «Энгельгардт» — одного из мировых лидеров по поставкам катализаторов крекинга. «После того как собственный продукт был признан конкурентоспособным, от закупки импортного катализатора каткрекинга постепенно отказались, — вспоминает Сергей Гурьевских, начальник общезаводского хозяйства „Газпромнефть-ОНПЗ“, до 2019 года руководивший катализаторным производством. — С 1999 года на двух установках каталитического крекинга Омского НПЗ применяется только свой катализатор».

Катализаторы каталитического крекинга

Катализаторы используются в процессе крекинга, в ходе которого тяжелое сырье, например вакуумный газойль, с высокими пределами выкипания (от 350 до 560–580 градусов) и крупными молекулами (с количеством атомов углерода 30–40) распадается на более мелкие молекулы. Ключевые составляющие катализатора крекинга — цеолитный компонент и матрица. Матрица обеспечивает первичный крекинг, то есть распад сырья на более мелкие молекулы с числом атомов до 20. Затем уже функция цеолита — еще раз разбить эти осколки, превратив их в бензиновую фракцию. Кроме того, матрица обеспечивает транспорт реагирующих молекул к цеолиту и механическую прочность всей конструкции микросферы.

Новые времена

На примере развития катализаторов каткрекинга можно четко проследить эволюцию рынка нефтепродуктов в СССР и потом в России. Сначала речь шла о повышении отбора светлых нефтепродуктов, затем появился спрос на более высокое октановое число и, наконец, с 2010-х годов началась гонка за улучшенными экологическими характеристиками.

Еще в 2004 году в Омске была освоена технология производства катализаторов на основе ультрастабильного цеолита, обладающих высокой каталитической активностью и обеспечивающих отбор бензиновой фракции до 56%. Очень хороший показатель по тем временам. Эта серия катализаторов, получившая название «Люкс», по многим характеристикам превосходила зарубежные аналоги и применялась до 2010 года.

В 2010 году была внедрена технология бицеолитных катализаторов с использованием высококремнеземного цеолита типа ZSM-5 в качестве второго активного компонента, обладающего свойствами, повышающими октановые характеристики бензина крекинга. Кроме того, новый катализатор позволял снизить содержание серы в получаемом продукте. «Экологические стандарты „Евро-3“, „Евро-4“ и т. д. предполагают последовательное снижение серы в топливе. Для этого необходимо уменьшить уровень содержания серы в вакуумном газойле, сырье каталитического крекинга, но при этом сохранить высокое октановое число бензина при переработке такого сырья, — объясняет Владимир Доронин. — Одновременное решение этих задач считается противоречивым и требует компромиссного подхода при моделировании катализаторной композиции. За счет вовлечения в состав катализатора высококремнеземного цеолита типа ZSM-5 нам удалось решить эту проблему».

В дальнейшем технология была усовершенствована, и в 2016 году «Газпром нефть» выпустила катализаторы под маркой «Авангард». За счет улучшенных характеристик катализатор «Авангард» позволил увеличить выпуск компонентов высокооктановых бензинов стандарта «Евро-5», при этом себестоимость производства нового катализатора удалось снизить по сравнению с продуктами предыдущей серии. В частности, после загрузки нового катализатора на установку каталитического крекинга Московского НПЗ выход бензина увеличился на 3–4%.

Для производства катализаторов серии «Авангард» на омском производстве был смонтирован дополнительный блок фильтрации и стабилизации цеолитов. Улучшенная структура производимых цеолитов дала возможность моделировать композиции катализатора с учетом параметров нефтяного сырья и качества выпускаемой продукции, модифицируя его под потребности заказчиков.

В центре испытаний

«Мировой опыт показывает: для того, чтобы конкурировать с лидерами рынка, необходимо регулярно обновлять линейку катализаторов, проводить исследования и вносить изменения в технологию производства, — объясняет Сергей Гурьевских. — Это сложная работа, включающая лабораторные испытания в институте, затем опытно-промышленные испытания на производстве». До 2016 года испытания новых марок катализаторов проводились непосредственно на установках каткрекинга ОНПЗ. Результат пробега опытной партии катализатора можно было получить только через год, что несло определенные риски.

С 2016 года в «Газпром нефти» начал работу центр испытаний катализаторов, оснащенный экспериментальной лабораторией и исследовательским стендом, по сути, опытной мини-установкой — полным аналогом промышленной установки каткрекинга. Сегодня в центре разрабатываются и апробируются новые рецептуры катализаторов каталитического крекинга и добавок к ним, адаптированные под сырье и оборудование заказчика. «Для каждого заказчика создается своя модификация катализатора. В процессе разработки мы учитываем и качество сырья, на котором будет работать катализатор, и технологические особенности установки», — говорит Сергей Гурьевских. Как отмечает эксперт, найти два одинаковых завода — и даже две одинаковых установки — невозможно. Везде есть свои нюансы: разные сырье, состав технологических цепочек, производственные планы и требования к качеству нефтепродуктов. Поэтому индивидуальный подход к каждому заказчику очень важен. Это дает компании существенные конкурентные преимущества, а клиентам позволяет быть уверенными в том, что произведенные для них катализаторы покажут максимальную эффективность.

Рынок ждет

В 2019 году в Омске стартовал ключевой проект импортозамещения в российской нефтеперерабатывающей отрасли: «Газпром нефть» приступила к активной фазе строительства нового завода по производству катализаторов. Мощность предприятия составит 21 тыс. т в год: 15 тыс. т катализаторов каталитического крекинга, 4 тыс. т катализаторов гидроочистки и 2 тыс. т катализаторов гидрокрекинга.

Новое производство предполагает и расширение номенклатуры катализаторов. В 2018 году «Газпром нефть» испытала и успешно ввела в эксплуатацию катализаторы, разработанные учеными Института катализа совместно со специалистами компании и получившие название «Селектум». Промышленный пробег состоялся на установках каталитического крекинга Омского НПЗ.

В отличие от катализаторов предыдущих поколений и западных аналогов, новый катализатор обладает активной ультраматрицей. В пористую основу катализаторной микрочастицы встроены активные компоненты, что увеличивает эффективность превращения молекул углеводородного сырья в ценные продукты. Вместе с высокой активностью, катализаторы нового поколения более устойчивы к повышенным температурам. Перед промышленным пробегом катализатор прошел опытные испытания на пилотной установке каталитического крекинга, подтвердив рост отбора качественного бензина и повышение октанового числа продукта. Под брендом «Селектум» «Газпром нефть» намерена выпускать не только улучшенные катализаторы каткрекинга, но также катализаторы гидропроцессов — гидроочистки и гидрокрекинга.

Завоевание российского рынка — не единственная цель для катализаторного производства «Газпром нефти». Совместно с учеными компания продолжает разработки новых марок катализаторов, отвечающих уже принципиально другим задачам. «Если говорить о дальнейших направлениях развития катализаторного производства, то в мировой нефтепереработке растет тенденция к освоению запасов тяжелой нефти, — говорит Владимир Доронин. — В ней содержится много металлов, в основном ванадия и никеля, которые отравляют катализатор крекинга, снижая его активность. Чтобы этого избежать, нужны специфические катализаторы с так называемыми ловушками для вредных тяжелых металлов. У Института катализа уже есть соответствующая разработка, которая ждет внедрения на новом производстве». Еще одна тенденция — развитие нефтехимии, которая все глубже интегрируется с нефтепереработкой, что предполагает в числе прочего спрос на соответствующие катализаторы крекинга для получения пропиленов, бутиленов и легких олефинов.

Таблетки с ускорением — Санкт-Петербургский государственный университет

Последние сто лет интенсивно развивалась область катализа, где в качестве катализаторов используются комплексы металлов. Металлокомплексный катализ сделал органический синтез дешевле, а химические процессы — экологичнее.

Михаил, для начала уточним, что такое катализ?

Катализ — это ускорение химических реакций под действием малого количества вещества (катализатора), которое само в ходе реакции не изменяется. Вы удивитесь, но возникновение и существование живой природы связано самым непосредственным образом с катализом. Это движущая сила природы.

В 2010 году ученые из США и Японии (Хек, Негиши и Сузуки) получили Нобелевскую премию как раз за металлокомплексный катализ — палладиевый катализ реакций кросс-сочетания. Можно сказать, что их открытия совершили революцию в химии и фармакологии?

Да, естественно. Во-первых, реакции кросс-сочетания упростили синтез сложных органических соединений. Если вам надо синтезировать сложное лекарство, то, применяя классические методы, требуется пройти несколько стадий. Если стадий, к примеру, пять, а результативность каждой — 90 %, то общая эффективность — всего 45 %. А палладиевый катализатор делает то же самое за одну стадию, и выход реакции достигает 90 %. Приведу аналогию с лестницей и лифтом. По лестнице надо преодолевать пролеты, двигаясь то вправо, то влево. На лифте — с первого этажа сразу на последний. Реакции кросс-сочетания — это и есть лифт.

Во-вторых, простота метода позволяет синтезировать больше веществ в единицу времени, а значит — открыть больше новых лекарств. Ведь как происходит их поиск? Основываясь на каких-то соображениях, химики синтезируют в лаборатории новые вещества. Но далеко не все из них оказываются биологически активными и полезными. Соответственно, чем меньше стадий, тем быстрее поиск новых препаратов.

Как ученые пришли к этому открытию?

Не совсем правильно говорить, что палладиевый катализ открыла эта троица. Реакции кросс-сочетания — это целое семейство реакций с участием арилгалогенида и еще одного реагента. Много классов соединений способны выступать в роли этого второго реагента в реакциях кросс-сочетания, но именно алкены (реакция Хека), соединения бора (реакция Сузуки) и соединения цинка (реакция Негиши) оказались наиболее востребованными в лабораторных синтезах и в фармпромышленности.

Российские химики тоже были среди тех, кто занимался этой темой. Группа академика РАН Ирины Петровны Белецкой использовала соединения олова. Результаты опубликовали на русском языке в журнале «Известия Академии наук» — по понятным причинам статью за рубежом прочитали поздно, поэтому широкого резонанса работа не вызвала.

Исследования реакций кросс-сочетания связаны с тремя волнами.

В начале XIX века ученые поняли, что малоактивные арилгалогениды можно использовать в реакциях конструирования углеродного скелета, то есть для создания новых связей углерод-углерод. Однако открытые тогда реакции приводили в основном к гомосочетанию: соединялись одинаковые фрагменты из одного и того же исходного вещества. Поэтому на первом этапе внимание исследователей было сосредоточено на выявлении того металла, который будет селективно приводить к соединению двух различных фрагментов разных веществ (кросс-сочетание). Изначально пробовали соединения никеля, но у палладиевых селективность оказалась выше. И исследования перешли с более дешевого никеля на более дорогой палладий.

Далее стали искать партнеров — легкодоступные вещества, которые могут быть вовлечены в перекрестное сочетание вместе с арилгалогенидами. В 2010 году Нобелевскую премию по химии вручили Ричарду Хеку, Акире Сузуки и Эйити Негиши «за применение реакций кросс-сочетания, катализируемых палладиевыми соединениями, в тонком органическом синтезе». Во всех трех реакциях, носящих теперь фамилии ученых, атомы углерода из разных фрагментов соединяются между собой с помощью комплекса палладия. Атом палладия является своеобразным посредником, сближающим атомы углерода достаточно близко друг к другу для того, чтобы между ними произошло химическое взаимодействие.

Третий этап — непрерывное совершенствование каждой открытой реакции кросс-сочетания путем дизайна новых палладиевых катализаторов и тонкой настройки их свойств. Сегодня исследовательская группа из СПбГУ занимается принципиально новым, четвертым этапом — работой сразу двух катализаторов, которые еще эффективнее всех предыдущих.

Какие типы катализаторов разработали на основе комплексов палладия?

Ключевых — три. Фосфиновые комплексы, где к палладию координирован атом фосфора, и диаминокарбеновые — к палладию координирован атом углерода, связанный с двумя атомами азота, — циклические и ациклические. Последние за счет структурной гибкости способны менять свой объем и, тем самым, подстраиваться под разные этапы каталитического цикла.

Предыдущие поколения катализаторов были слишком неудобны для использования. Для работы с ними требовались высокие температуры, ядовитые вспомогательные реагенты и токсичные растворители. Работая с современными типами катализаторов, мы используем безопасные вспомогательные реагенты (например, обычную соду) и растворители — воду и спирт. Переход от органических растворителей к воде делает наши системы настолько «дружелюбными», что они подходят для модификации биомолекул, синтеза протеинов и неприродных аминокислот.

Для каких известных лекарств важны палладиевые катализаторы?

Современные лекарства — это большие сложные органические молекулы, которые, попадая в организм, должны невредимыми доходить до пораженного участка и там уже действовать. Молекула собрана из различных блоков, как корпус крейсера, сваренный из металла: каждый элемент выполняет свою задачу. И если технология сборки больших кораблей перешла от метода «заклепок» к сварке больше столетия назад, то «сварка» отдельных молекул — процесс более сложный и тонкий — до сих пор находится в приоритете научных исследований.

Сейчас на долю катализируемых палладием реакций кросс-сочетания приходится четверть от всех реакций, используемых для создания фармпрепаратов. В их числе, например, «Валсартан» — в 2008–2010 годах самое назначаемое в мире средство для лечения артериальной гипертензии в мире.

Метод может работать везде, где нужны большие сложные органические молекулы, — например, в производстве светодиодов, дисплеев, оптоэлектроники.

Михаил Кинжалов на церемонии вручения свидетельств на право получения гранта президента РФ молодым ученым.

В 2016 году вас и вашу коллегу Светлану Каткову наградили Медалью РАН для молодых ученых. Расскажите подробнее о вашей работе.

По правилам, на соискание премии для молодых ученых подаются работы, выполненные в соавторстве со старшими коллегами. Большую часть работы я проделал в аспирантуре под руководством профессора Вадима Павловича Боярского. Результаты меня настолько вдохновили, что я продолжил двигаться в этом направлении в родном университете, тем более что фундаментальные исследования и преподавание меня всегда привлекали. Светлана — великолепный синтетик, она приехала в Петербург по программе постдоков СПбГУ и сразу влилась в работу.

Нам удалось понизить загрузку катализатора с типичных 1–5 % до 0,0001–0,01 %, то есть количество используемого палладиевого комплекса в разработанных системах стало близко к гомеопатическому. Что это значит? В теории катализатор не расходуется в ходе реакции и достаточно одной молекулы, которая будет проводить «сшивку» бесконечное число раз. Но в реальности молекулы катализаторов не бессмертны, и со временем реакции «портятся». Кроме того, если эта молекула работает медленно, то и ждать придется бесконечно долго. Поэтому используют ощутимое количество катализатора — 1–5 %, то есть одна молекула катализатора «сшивает» 20–100 молекул продукта.

Лиганды помогают атому палладия работать быстрее и оберегают от деструктивных процессов. Разные лиганды делают это с разным успехом: чем лучше они справляются со своей миссией, тем меньше катализатора необходимо, тем дешевле конечный продукт. Мы в этом отношении добились рекордно низкого количества катализатора.

Расскажите, пожалуйста, о вашей кафедре.

Кафедра физической органической химии примечательна двумя вещами: механизмы и металлы, в сокращении получается ММ, как название вашего журнала (смеется). Каждая из этих особенностей связана с конкретным человеком. Первый — это Алексей Евграфович Фаворский, который работал в университете в начале прошлого века. Раньше органик-синтетик придерживался единственного правила: «Греешь больше — выход больше». Алексей Евграфович внес в органическую химию стремление изучать ее механизм, чтобы тонко ею управлять. Именно для развития его идей и была создана наша кафедра — мы стремимся знать максимум о наших реакциях и детально изучаем их механизмы.

Второй — это нынешний заведующий кафедрой, Вадим Юрьевич Кукушкин, член-корреспондент РАН, сын академика Юрия Николаевича Кукушкина, всемирно известного специалиста по химии платиновых металлов. Страсть к механизмам и любовь к металлам — вот два ключевых фактора, которые вдохновляют нас синтезировать молекулы с полезными свойствами.

Вы продолжаете работу и уже сами руководите студентами?

Да. Сейчас в моей команде работает семь студентов и аспирантов, у каждого из них своя часть работы в общей теме. Например, недавно нам с Анжеликой Ереминой удалось синтезировать иридиевые катализаторы, позволяющие получать термоустойчивые (до 320 °С) силиконы. Благодаря иридию такой силикон светится зеленым в ультрафиолете, что позволяет определять толщину силиконового покрытия бесконтактно и сразу по всему изделию. Это тот редкий случай, когда катализатор, выполнив свою основную работу, продолжает нести полезную нагрузку.

Отрадно, что светлых голов хватает. Провал, который в 90-е годы образовался между поколениями, сейчас стирается, ученые молодеют — это уже люди 20–30 лет, и многие больше не уезжают, остаются работать здесь. Почему? Заграница дает шанс после учебы поехать работать в другие места, чтобы набраться опыта, побывать в разных лабораториях. Так можно путешествовать десять лет, по два года работая на одном месте. Но за это время у тебя не будет наработок по собственному исследованию. А без своего задела 30—40-летний ученый сейчас никому не нужен. Поэтому я остаюсь в России и работаю над своей темой.

Какие были трудности и препятствия в процессе исследований?

В университете хороший Научный парк, а это уже полдела в успешном исследовании. С другой стороны, научные трудности всегда добавляют азарта: чем сложнее поставленная задача, тем воодушевленнее ищется решение. Поэтому сложности в основном технические, например, общая у российских ученых проблема в том, что большая часть реактивов импортные и на их покупку может уйти много времени, вплоть до года.

Химику надо не меньше набить руку, чем повару, черпающему рецепты из поваренной книги.

Когда мы начали работать с иридием, это был 2014 год. Иридий мне достался в виде бруска металла. Растворять иридий научились несколько столетий назад, однако это один из самых сложных для растворения металлов. Два с половиной года мы не знали, как к этому бруску подойти.

Как звучит по классике растворение иридия? Одна из стадий — перевести иридий со степенью окисления 4 в иридий со степенью окисления 3. Для этого темно-коричневый раствор необходимо кипятить с оксалатом калия до тех пор, пока он не станет зеленым.

Как приличный химик, я собрал установку: колба, обратный холодильник (чтобы выпариваемая вода конденсировалась и возвращалась обратно), залил раствор. Кипячу. Час кипячу, два, три. Терпение кончается, ничего не меняется.

Благо, я нашел людей, которые уже это делали. Звоню, спрашиваю: кипячу, ничего не происходит. «А ты как кипятишь?» — «Колба, обратный холодильник…» — «Так нельзя: вода должна выкипать. Надо ее периодически подливать». Кипячу снова. Доливаю, кипячу, доливаю — ничего. Опять звоню. «А ты сколько кипятишь?» — «Два дня…» — «Ха! Надо два месяца».

Здоровому человеку такое на ум не придет. Ведь написано просто: «до изменения окраски».

Учитывая, что параллельно мы вели работу над палладием, работа с иридием растянулась еще и по этой причине. К счастью, были люди, которые методично бились над решением задачи, в частности, Анжелика сидела и растворяла иридий.

Отличная история. А было ли что-то еще?

В науке, как и везде, многое от психологии исследователя зависит. Шикарно, когда команда разношерстная, — тогда коллектив способен реализовать амбициозные проекты. Мне всегда больше нравился синтез, работа с веществами. А вот усидчивости мне не хватает. Девушки, как правило, наоборот: легко могут выполнить множество схожих экспериментов.

Например, как происходит оптимизация условий реакции? Необходимо последовательно варьировать один из параметров и наблюдать за изменениями. Для каждого катализатора это около ста схожих опытов, то есть 100 баночек, и надо в каждую отмерить на весах 5 мг одного вещества, 5 мг другого, третьего, добавить 1 мл растворителя, забить пробочкой, подписать, поставить в баню, вытащить, упарить, проанализировать результаты, записать в таблицу. Тут терпение — главный помощник. Я мог себя заставить этим заниматься только раз в три дня. А Светлане, наоборот, такое было по душе: она, напевая, взвешивала эти 100 баночек, составляла табличку, думая о своем, о девичьем, — у нее это занимало полдня, и дальше она была счастлива и свободна. Так что в таком сотрудничестве в результате мы и добились успеха.

Сейчас вы работаете над кооперативным катализом, причем с использованием солнечной энергии. Расскажите, это как?

Тренд развития синтетической химии понятен — стремление получать все более сложные молекулы из все более простых и доступных, при этом с минимальными затратами. Но еще более простые и доступные реагенты слишком инертны и даже в палладий-катализируемые реакции кросс-сочетания не вступают. Перевести их в активное состояние возможно при помощи локально направленной энергии. Например, солнечной энергии в виде света. Здесь требуются уже два катализатора в одной реакции: один — палладиевый, а другой — вещество, преобразующее энергию Солнца. Это и называется кооперативным катализом.

Но чтобы заставить энергию Солнца работать, надо ее сначала собрать. Мы используем для этого катализаторы на основе соединений иридия. Комплексы иридия активируются поглощением света и «сшибают» часть исходной органической молекулы так, чтобы она могла прикрепиться «срезанной» стороной к палладию. Собственно, сейчас мы и занимаемся поиском лигандов, которые могут менять свойства иридия, делая его способным поглощать энергию Солнца и затем ее отдавать.

Отслеживаете ли вы наработки иностранных коллег по этой теме? Какие успехи у них?

Реакции кросс-сочетания — горячая область химии. Множество научных групп по всему миру ищут новые комплексы палладия, чтобы проводить реакции кросс-сочетания с высокими выходами и в экологически безопасных условиях. Каждый год разрабатывают сотни новых катализаторов, и только единицы из них находят применение в промышленности — это связано с их низкой эффективностью и высокой стоимостью. Поэтому отслеживать работы коллег приходится регулярно, буквально каждую неделю. Бывает так, что над идеей, над которой работаем мы, трудится кто-то еще, и этот кто-то оказывается чуть проворнее нас. Тогда, конечно, немного обидно, но унывать нельзя — значит, мы на верном пути. Наши исследования на уровне, бывает и так, что мы опережаем иностранных коллег перед самым финишем.

Приверженность катализу | Haldor Topsoe

Что такое катализ?
Мы уверены в том, что фундаментальные исследования позволяют компании продемонстрировать преимущества катализа для мировой промышленности и предложить заказчикам наилучшие решения. На протяжении 75 лет наши исследователи непрерывно повышают эффективность катализаторов и расширяют возможности их использования. Но что такое катализатор? Как он работает? Где применяются катализаторы и технологии Топсе? Катализ – это процесс, в котором вещество, называемое катализатором, способствует химической реакции, оставаясь при этом неизменным.

Велосипедист
Для иллюстрации процесса, рассмотрим пример велосипедиста, который находится у подножия горы. Без катализатора он должен будет забираться на вершину, используя колоссальное количество энергии. Использование катализатора сопоставимо с наличием туннеля в горе, который поможет велосипедисту значительно сократить путь и, следовательно, энергетические и временные затраты. Туннель и, так же как и катализатор, остается неизменным и служит в течение многих лет, помогая тем самым многим велосипедистам проехать гору.

Topsoe Catalysis Forum

Что делает катализ?
Каталитический процесс преобразовывает один химический компонент в другой. Например, из природного газа можно получить водород, а водород и азот можно преобразовать в аммиак. Участие катализатора в химическом процессе ускоряет химическую реакцию и значительно уменьшает затраты энергии. В результате повышается производительность при одновременном сохранении ресурсов.

 

Катализ и промышленность
Катализ имеет первостепенное значение для мирового промышленного производства. В 90 % всех химических процессов используется катализ, и 60 % всех промышленных продуктов производится с его применением. Катализ ускоряет химические процессы. Например, установка по производству аммиака в день обычно производит 1000 тонн продукта. Без катализа производство такого объема аммиака заняло бы примерно один миллион дней.

От нано — до мега
В компании Топсе мы решаем широкий диапазон задач: от исследований на нано-уровне и разработки катализаторов и каталитических процессов до послепродажного обслуживания установок наших заказчиков. На каждом этапе наши ученые и инженеры вносят весомый вклад в процесс поиска наиболее оптимальных решений. Проектирование установок и разработка процессов происходят в соответствии с конкретными требованиями заказчиков.

 

Синергетическая связь
Непосредственная взаимосвязь научно-исследовательских, проектно-конструкторских работ, изготовления катализаторов и их продажи создает основу для непрерывной оптимизации наших продуктов – катализаторов и технологий. Наши катализаторы и технологии разрабатываются в тесном сотрудничестве между научно-исследовательскими, проектно-конструкторскими и производственными подразделениями компании, что гарантирует создание катализаторов и процессов, не только соответствующих ожиданиям заказчиков, но и во многом превосходящих эти ожидания.

Исследователь и бизнесмен
Доктор Топсе понимал необходимость соединения научных знаний и духа предпринимательства. Научные исследования в Топсе обеспечивают компании передовые позиции в создании и внедрении каталитических технологий. Что в свою очередь является гарантией предоставления наилучших решений для наших заказчиков. В процессе создания решений следующего поколения мы охватываем новые отрасли. Иными словами, наши научные исследования финансируются посредством бизнеса. Уникальность бизнес-модели Топсе состоит в объединении всех аспектов — от фундаментальных знаний до практического применения, что обеспечивает высочайшую эффективность и качество.

В наименьшем масштабе
Наши знания в сфере химических реакций и процессов на атомном уровне служат основой для разработки продукции. Научные исследования в Топсе варьируются в диапазоне от атомного уровня до крупномасштабных пилотных установок. В ходе исследований, создания и совершенствования катализаторов и процессов мы стремимся охватывать новые отрасли и новые направления бизнеса. Научные исследования и разработки осуществляются в тесном сотрудничестве между различными подразделениями компании. Исследователи изучают новые возможности. Инженеры выявляют потребности заказчиков. Проектировщики разрабатывают технологические процессы и оборудование. На катализаторном заводе оптимизируют производство катализаторов.

Зачем в США и Британии воруют каталитические конвертеры с автомобилей

Цены на палладий выросли более чем на 50% за последние полгода из-за его дефицита. Благодаря этому металл, используемый в автомобильной промышленности для уменьшения вредных выбросов бензиновых двигателей, в январе впервые с 2002 г. стал стоить дороже золота. Это спровоцировало массовые случаи краж каталитических конвертеров в США и Великобритании, пишет The Wall Street Journal.

На рынке палладия уже давно наблюдается дефицит предложения, и многие эксперты прогнозируют, что он сохранится в ближайшие годы. Это связано с ростом спроса на металл из-за ужесточения экологических требований к автомобилям, особенно после ухудшения репутации дизельных машин после скандала с Volkswagen.

По прогнозам «Норникеля», крупнейшего в мире производителя палладия, дефицит металла на рынке сохранится до 2025 г., а в этом году он достигнет 1,4 млн унций.

В понедельник на Нью-Йоркской товарной бирже мартовский фьючерс на палладий стоил около $1367 за тройскую унцию (почти $44 за 1 г), за унцию золота давали $1309. Между тем с 2002 г. золото было дороже палладия, но в середине января они поменялись местами, а цена палладия даже превысила $1400. Физический дефицит палладия сохранится в краткосрочной и среднесрочной перспективе, даже если производители катализаторов начнут заменять палладий более дешевой платиной, поэтому его цена, «вероятно, продолжит бить рекорды… и может протестировать уровни выше $1500 за унцию», писали в конце января в отчете аналитики «Атона».

Украсть катализатор относительно легко – с этим можно справиться за несколько минут, а на YouTube есть обучающие видео, пишет WSJ. Воры довели этот процесс до совершенства, утверждает полиция Чикаго. По словам ее представителя Говарда Людвига, обычно этим посреди ночи занимается группа грабителей, которая подъезжает на автомобиле, отпиливает у стоящей на парковке машины катализатор с помощью поршневой пилы и тут же уезжает. «За одну ночь они работают в нескольких кварталах. Как минимум один ждет за рулем, а другой работает под автомобилем», – говорит Людвиг.

Выследить грабителей трудно, поскольку они сдают катализаторы на металлолом в тех штатах, где не нужно предъявлять документы. Обычно они получают за один катализатор от $150 до $200. «Продают они не автозапчасти, а именно металл», – утверждает лейтенант Чак Нейгл из Алабамы.

Точной статистики по кражам автомобильных катализаторов нет, отмечает WSJ. Однако полиция Лондона сообщила об учащении таких преступлений еще в сентябре прошлого года (с минимумов в начале 2016 г., когда палладий стоил менее $500 за унцию, он подорожал до $1100 в январе 2018 г., а после продлившейся до августа коррекции начался новый стремительный взлет цены). Причем в британской столице бывали случаи, когда грабители снимали катализаторы даже с гибридных автомобилей Toyota Prius, хотя, по данным компании European Metal Recycling, из катализаторов этих моделей можно извлечь лишь около 2 г палладия, а сами катализаторы можно продать примерно за $450.

История — KNT Group

Компания КНТ Групп является российским производителем катализаторов для нефтегазовой промышленности, а также крупнейшей компанией по производству и поставкам цеолитов (молекулярных сит) на газоперерабатывающие, нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия. Компания КНТ групп включает в себя два производственных центра:

• Стерлитамакский Завод Катализаторов (СЗК)
• Ишимбайский Специализированный Химический Завод Катализаторов. (ИСХЗК)

Именно с них началась история компании.

В 1936 г. на территории современного Ишимбайского специализированного химического завода катализаторов был построен первый в Башкирии, да и на всем Востоке страны, нефтеперерабатывающий завод.

4 января 1975 года был издан приказ Миннефтехимпрома СССР о строительстве на территории Ишимбайского нефтеперерабатывающего завода, комплекса по производству катализаторов, в состав которого должны входить:

I очередь – производство цеолитов и адсорбентов

II очередь – производство катализаторов гидрогенизационных процессов

III очередь – производство катализаторов нефтехимии

31 декабря 1985 года на Ишимбайском специализированном химическом заводе катализаторов была введена в строй первая очередь по производству цеолитов.

В 1992 г. на ИСХЗК в рамках государственной программы строительства «под ключ» нового производства современных синтетических цеолитов (молекулярных сит), адсорбентов, а также катализаторов каталитического крекинга, гидроочистки и гидрокрекинга начало поступать технологическое и лабораторное оборудование из Японии и Дании. В частности, у Японской компании «JGC Corporation» и Датской компании «Haldor Topsoe» были приобретены две комплектные линии по производству микросферического катализатора крекинга FCC и катализатора гидрокрекинга. Оборудование такого класса позволяло не уступать таким мировым производителям катализаторов как Haldor Topsoe, Axens, UOP.

В 2004 г. компания КНТ Групп начинает строительство линии по производству катализаторов гидрогенизационных процессов на Стерлитамакском катализаторном заводе. На момент строительства, технология производства катализаторов была модернизирована для успешной конкуренции с лидерами по производству катализаторов гидрогенизационных процессов. Это позволило производить катализаторы, не только не уступающие по своим характеристикам катализаторам других мировых фирм, но и превосходящие их.

В 2005 г. ИСХЗК входит в состав КНТ Групп.

В 2007 г. на ИСХЗК была закончена модернизация основного производства с применением японского оборудования и смонтирована линия по производству микросферического катализатора крекинга (FCC).

Компания КНТ Групп постоянно ведет научную деятельность, имея в своем составе лабораторию, оснащенную по высочайшему классу и находящуюся в постоянном контакте с институтами РФ и СНГ. В настоящее время, благодаря разработкам научного центра, катализаторы КНТ Групп превосходят по качеству большинство производителей катализаторов. 

Catalyst — New World Encyclopedia

Каталитический преобразователь на Saab 9-5.

Для химической реакции требуется определенное минимальное количество энергии, называемое энергией активации . Если вещество может снизить эту энергию активации без изменения или потребления во время реакции, оно называется катализатором или катализатором . Действие катализатора называется катализ .

Катализатор снижает энергию активации, обеспечивая альтернативный путь протекания реакции.При этом каталитический агент заставляет реакцию протекать быстрее и при более низкой температуре, чем некаталитическая реакция. Кроме того, если данная реакция может давать множество продуктов, катализатор может помочь направить реакцию на образование определенной подгруппы продуктов.

Катализаторы играют важную роль в биологических системах и промышленных процессах. В живых организмах ферменты катализируют многочисленные биохимические реакции, поддерживающие жизнь, и участвуют в росте и репродуктивных функциях.В промышленности катализаторы используются в широком спектре производственных процессов, включая производство аммиака, серной кислоты, полимеров и заменителей нефтепродуктов. В промышленно развитых странах, пожалуй, наиболее известным примером использования катализаторов является каталитический нейтрализатор — устройство, разрушающее вредные вещества в выхлопных газах автомобилей. Исследования катализа и использования катализаторов продолжают оставаться в центре внимания многих исследователей в чистых и прикладных науках.

В более общем смысле термин катализатор может применяться к любому агенту (включая человека или группу), который вызывает ускоренное изменение.Например, кого-то можно назвать «катализатором политических перемен».

История и этимология

Термин катализ был введен в употребление в 1835 году Йенсом Якобом Берцелиусом, который отметил, что определенные химические вещества ускоряют реакцию. Слово происходит от греческого существительного κατάλυσις, связанного с глаголом καταλύειν, означающим «растворяться», «аннулировать», «развязывать» или «поднимать».

Примерно в то же время химик Александр Мичерлих упомянул «контактные процессы», а Иоганн Вольфганг Доберейнер говорил о «контактном действии».«Доберейнер работал над использованием платины в качестве катализатора и изобрел зажигалку, которая зажигалась под действием водорода на платиновую губку. Эта зажигалка, названная лампой Доберейнера, имела огромный коммерческий успех в 1820-х годах.

Общий каталитический процесс

Катализатор участвует в одной или нескольких стадиях реакции, но обычно он не является реагентом или продуктом общей реакции, которую он катализирует. Исключением из этого правила является процесс, известный как автокатализ , в котором продукт реакции действует как катализатор реакции.Вещество, подавляющее действие катализатора, называется ингибитором ; тот, который ускоряет действие катализатора, называется промотором .

Катализатор может реагировать с одним или несколькими реагентами с образованием промежуточного химического соединения, которое впоследствии вступает в реакцию с образованием конечного продукта реакции. В общем процессе катализатор регенерируется. В качестве альтернативы катализатор может обеспечивать поверхность, с которой связываются реагенты, облегчая их реакцию, сближая их.Образующиеся продукты высвобождаются из катализатора.

Рассмотрим следующую схему реакции, в которой C представляет собой катализатор, A и B являются реагентами, а D является продуктом реакции A и B.

A + C → AC (1)

B + AC → ABC (2)

ABC → CD (3)

CD → C + D (4)

Здесь катализатор (C) расходуется на реакцию на первой стадии, но регенерируется на четвертой стадии.Таким образом, общую реакцию можно записать как:

A + B + C → D + C

Типы катализаторов

Катализаторы могут быть гетерогенными или гомогенными. Биологические катализаторы (или биокатализаторы) часто выделяют в отдельную группу.

Гетерогенный катализатор — это катализатор, который находится в фазе, отличной от фазы реагентов. Например, твердый катализатор можно использовать в жидкой реакционной смеси. С другой стороны, гомогенный катализатор — это катализатор, который находится в той же фазе, что и реагенты.Например, катализатор может быть растворен в жидкой реакционной смеси.

Гетерогенные катализаторы

Простая модель гетерогенного катализа включает катализатор, обеспечивающий поверхность, на которой реагенты (или субстраты) временно адсорбируются. ^[1] Химические связи в подложке становятся достаточно ослабленными для образования новых. По мере того как продукты образуются, они относительно слабо связываются с катализатором и, следовательно, высвобождаются. Известны различные возможные механизмы реакций на поверхностях в зависимости от того, как происходит адсорбция.

Например, рассмотрим процесс Габера по производству аммиака из азота и водорода. В этом случае мелкодисперсное железо действует как гетерогенный катализатор. Поскольку молекулы реагента (водород и азот) связываются с катализатором, этот процесс связывания имеет два эффекта: во-первых, молекулы сближаются ближе, чем они были бы в газовой фазе; во-вторых, их внутренние связи ослаблены. Таким образом, катализатор позволяет молекулам реагента реагировать быстрее, чем если бы они оставались в газовой фазе.

Гомогенные катализаторы

При гомогенном катализе сам катализатор может быть преобразован на ранней стадии реакции, и он регенерируется к концу реакции. Примером может служить разрушение озона свободными радикалами хлора (свободными атомами хлора). Свободные радикалы хлора образуются под действием ультрафиолетового излучения на хлорфторуглероды (ХФУ). Эти свободные радикалы реагируют с озоном с образованием молекул кислорода, а свободные радикалы хлора регенерируются.Вот некоторые из простейших реакций.

Cl • + O ₃ → ClO • + O ₂

ClO • + O ₃ → Cl • + 2 O ₂

Биологические катализаторы

В природе ферменты являются катализаторами биохимических реакций, протекающих в живых организмах. Большинство ферментов представляют собой белки, но некоторые ферменты, называемые рибозимами , состоят из РНК. Было обнаружено, что некоторые молекулы ДНК, называемые дезоксирибозимами , обладают каталитической активностью.Кроме того, некоторые антитела, обычно полученные искусственно, обладают каталитической активностью и называются абзимами .

Энергетика реакций

Катализаторы

работают, обеспечивая альтернативный механизм химической реакции — механизм, который снижает энергию активации по сравнению с некаталитической реакцией. Это означает, что катализаторы уменьшают количество энергии, необходимое для начала химической реакции. Кроме того, «переходное состояние» (нестабильный переходный промежуточный продукт), образованное реагентами во время каталитической реакции, обычно отличается от того, которое образуется во время некаталитической реакции.

Диаграмма энергетического профиля справа показывает, что катализированный путь (красный) имеет более низкую энергию активации, чем некаталитический путь (синий). Кроме того, это показывает, что чистое изменение энергии для всей реакции одинаково, независимо от того, используется ли катализатор или нет.

Таким образом, катализаторы могут позволить реакциям протекать с гораздо более высокими скоростями, определенными способами или при более низких температурах. Кроме того, некоторые реакции протекают только в присутствии катализатора.

Катализаторы не могут вызвать энергетически неблагоприятные реакции.Они оказывают № влияние на химическое равновесие реакции, потому что на скорость прямой и обратной реакций в равной степени влияет катализатор.

Производной единицей СИ для измерения «каталитической активности» катализатора является катал (моль в секунду). В биохимии каталитическая активность фермента измеряется в единицах фермента.

Активность катализатора также может быть описана оборотным числом (TON).В энзимологии число оборотов определяется как максимальное количество молей субстрата, которое фермент может преобразовать в продукт на один каталитический сайт (фермента) в единицу времени. В других областях химии число оборачиваемости (TON) определяется как количество молей субстрата, которое моль катализатора может преобразовать до того, как катализатор станет инактивированным. Термин частота оборота (TOF) используется для обозначения оборота в единицу времени, как в энзимологии.

Отравление катализатора

Катализатор может быть отравлен, если другое соединение (подобное ингибитору) изменяет его химически или связывается с ним, но не высвобождает его.Такие взаимодействия эффективно разрушают полезность катализатора, поскольку он больше не может участвовать в реакции, которую он должен был катализировать. Обычными каталитическими ядами являются свинец, сера, цинк, марганец и фосфор.

Приложения

По некоторым оценкам, 60% всех промышленных химических продуктов требуют катализаторов на той или иной стадии в процессе их производства. ^[2] Наиболее эффективными катализаторами обычно являются переходные металлы или комплексы переходных металлов.

Каталитический нейтрализатор автомобиля — хорошо известный пример использования катализаторов. В этом устройстве в качестве катализаторов могут использоваться платина, палладий или родий, поскольку они помогают разрушать некоторые из наиболее вредных побочных продуктов выхлопных газов автомобилей. «Трехкомпонентный» каталитический нейтрализатор выполняет три задачи: (а) восстановление оксидов азота до азота и кислорода; (б) окисление окиси углерода до двуокиси углерода; и (c) окисление несгоревших углеводородов до диоксида углерода и воды.

Другие примеры катализаторов и их применения следующие.

• Массовое производство полимера, такого как полиэтилен или полипропилен, катализируется агентом, известным как катализатор Циглера-Натта, который основан на хлориде титана и соединениях алкилалюминия.

• Оксид ванадия (V) представляет собой катализатор для производства серной кислоты в высоких концентрациях методом, известным как контактный процесс .

• Оксид алюминия и кремнезем являются катализаторами расщепления больших молекул углеводорода на более простые — процесса, известного как крекинг .

• Ряд ферментов используется для химических превращений органических соединений. Эти ферменты называются биокатализаторами , а их действие называется биокатализ .

• Электроды топливного элемента покрыты катализатором, таким как платина, палладий или наноразмерный порошок железа.

• Процесс Фишера-Тропша — это химическая реакция, в которой окись углерода и водород превращаются в жидкие углеводороды в присутствии катализаторов на основе железа и кобальта.Этот процесс в основном используется для производства синтетического нефтяного заменителя топлива или смазочного масла.

• Реакции гидрирования, которые включают добавление водорода к органическим соединениям, таким как алкены или альдегиды, требуют катализатора, такого как платина, палладий, родий или рутений.

• Ряд химических реакций катализируется кислотами или основаниями.

См. Также

Список литературы

1. ↑ Обратите внимание, что термин «адсорбция» означает связывание с поверхностью вещества.В этом случае реагенты связываются с поверхностью катализатора.
2. ↑ «Признание лучших в инновациях: прорывный катализатор», R&D Magazine , сентябрь 2005 г., стр. 20.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 17 января 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателя и редактора переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Catalyst — New World Encyclopedia

Каталитический преобразователь на Saab 9-5.

Для химической реакции требуется определенное минимальное количество энергии, называемое энергией активации . Если вещество может снизить эту энергию активации без изменения или потребления во время реакции, оно называется катализатором или катализатором . Действие катализатора называется катализ .

Катализатор снижает энергию активации, обеспечивая альтернативный путь протекания реакции.При этом каталитический агент заставляет реакцию протекать быстрее и при более низкой температуре, чем некаталитическая реакция. Кроме того, если данная реакция может давать множество продуктов, катализатор может помочь направить реакцию на образование определенной подгруппы продуктов.

Катализаторы играют важную роль в биологических системах и промышленных процессах. В живых организмах ферменты катализируют многочисленные биохимические реакции, поддерживающие жизнь, и участвуют в росте и репродуктивных функциях.В промышленности катализаторы используются в широком спектре производственных процессов, включая производство аммиака, серной кислоты, полимеров и заменителей нефтепродуктов. В промышленно развитых странах, пожалуй, наиболее известным примером использования катализаторов является каталитический нейтрализатор — устройство, разрушающее вредные вещества в выхлопных газах автомобилей. Исследования катализа и использования катализаторов продолжают оставаться в центре внимания многих исследователей в чистых и прикладных науках.

В более общем смысле термин катализатор может применяться к любому агенту (включая человека или группу), который вызывает ускоренное изменение.Например, кого-то можно назвать «катализатором политических перемен».

История и этимология

Термин катализ был введен в употребление в 1835 году Йенсом Якобом Берцелиусом, который отметил, что определенные химические вещества ускоряют реакцию. Слово происходит от греческого существительного κατάλυσις, связанного с глаголом καταλύειν, означающим «растворяться», «аннулировать», «развязывать» или «поднимать».

Примерно в то же время химик Александр Мичерлих упомянул «контактные процессы», а Иоганн Вольфганг Доберейнер говорил о «контактном действии».«Доберейнер работал над использованием платины в качестве катализатора и изобрел зажигалку, которая зажигалась под действием водорода на платиновую губку. Эта зажигалка, названная лампой Доберейнера, имела огромный коммерческий успех в 1820-х годах.

Общий каталитический процесс

Катализатор участвует в одной или нескольких стадиях реакции, но обычно он не является реагентом или продуктом общей реакции, которую он катализирует. Исключением из этого правила является процесс, известный как автокатализ , в котором продукт реакции действует как катализатор реакции.Вещество, подавляющее действие катализатора, называется ингибитором ; тот, который ускоряет действие катализатора, называется промотором .

Катализатор может реагировать с одним или несколькими реагентами с образованием промежуточного химического соединения, которое впоследствии вступает в реакцию с образованием конечного продукта реакции. В общем процессе катализатор регенерируется. В качестве альтернативы катализатор может обеспечивать поверхность, с которой связываются реагенты, облегчая их реакцию, сближая их.Образующиеся продукты высвобождаются из катализатора.

Рассмотрим следующую схему реакции, в которой C представляет собой катализатор, A и B являются реагентами, а D является продуктом реакции A и B.

A + C → AC (1)

B + AC → ABC (2)

ABC → CD (3)

CD → C + D (4)

Здесь катализатор (C) расходуется на реакцию на первой стадии, но регенерируется на четвертой стадии.Таким образом, общую реакцию можно записать как:

A + B + C → D + C

Типы катализаторов

Катализаторы могут быть гетерогенными или гомогенными. Биологические катализаторы (или биокатализаторы) часто выделяют в отдельную группу.

Гетерогенный катализатор — это катализатор, который находится в фазе, отличной от фазы реагентов. Например, твердый катализатор можно использовать в жидкой реакционной смеси. С другой стороны, гомогенный катализатор — это катализатор, который находится в той же фазе, что и реагенты.Например, катализатор может быть растворен в жидкой реакционной смеси.

Гетерогенные катализаторы

Простая модель гетерогенного катализа включает катализатор, обеспечивающий поверхность, на которой реагенты (или субстраты) временно адсорбируются. ^[1] Химические связи в подложке становятся достаточно ослабленными для образования новых. По мере того как продукты образуются, они относительно слабо связываются с катализатором и, следовательно, высвобождаются. Известны различные возможные механизмы реакций на поверхностях в зависимости от того, как происходит адсорбция.

Например, рассмотрим процесс Габера по производству аммиака из азота и водорода. В этом случае мелкодисперсное железо действует как гетерогенный катализатор. Поскольку молекулы реагента (водород и азот) связываются с катализатором, этот процесс связывания имеет два эффекта: во-первых, молекулы сближаются ближе, чем они были бы в газовой фазе; во-вторых, их внутренние связи ослаблены. Таким образом, катализатор позволяет молекулам реагента реагировать быстрее, чем если бы они оставались в газовой фазе.

Гомогенные катализаторы

При гомогенном катализе сам катализатор может быть преобразован на ранней стадии реакции, и он регенерируется к концу реакции. Примером может служить разрушение озона свободными радикалами хлора (свободными атомами хлора). Свободные радикалы хлора образуются под действием ультрафиолетового излучения на хлорфторуглероды (ХФУ). Эти свободные радикалы реагируют с озоном с образованием молекул кислорода, а свободные радикалы хлора регенерируются.Вот некоторые из простейших реакций.

Cl • + O ₃ → ClO • + O ₂

ClO • + O ₃ → Cl • + 2 O ₂

Биологические катализаторы

В природе ферменты являются катализаторами биохимических реакций, протекающих в живых организмах. Большинство ферментов представляют собой белки, но некоторые ферменты, называемые рибозимами , состоят из РНК. Было обнаружено, что некоторые молекулы ДНК, называемые дезоксирибозимами , обладают каталитической активностью.Кроме того, некоторые антитела, обычно полученные искусственно, обладают каталитической активностью и называются абзимами .

Энергетика реакций

Катализаторы

работают, обеспечивая альтернативный механизм химической реакции — механизм, который снижает энергию активации по сравнению с некаталитической реакцией. Это означает, что катализаторы уменьшают количество энергии, необходимое для начала химической реакции. Кроме того, «переходное состояние» (нестабильный переходный промежуточный продукт), образованное реагентами во время каталитической реакции, обычно отличается от того, которое образуется во время некаталитической реакции.

Диаграмма энергетического профиля справа показывает, что катализированный путь (красный) имеет более низкую энергию активации, чем некаталитический путь (синий). Кроме того, это показывает, что чистое изменение энергии для всей реакции одинаково, независимо от того, используется ли катализатор или нет.

Таким образом, катализаторы могут позволить реакциям протекать с гораздо более высокими скоростями, определенными способами или при более низких температурах. Кроме того, некоторые реакции протекают только в присутствии катализатора.

Катализаторы не могут вызвать энергетически неблагоприятные реакции.Они оказывают № влияние на химическое равновесие реакции, потому что на скорость прямой и обратной реакций в равной степени влияет катализатор.

Производной единицей СИ для измерения «каталитической активности» катализатора является катал (моль в секунду). В биохимии каталитическая активность фермента измеряется в единицах фермента.

Активность катализатора также может быть описана оборотным числом (TON).В энзимологии число оборотов определяется как максимальное количество молей субстрата, которое фермент может преобразовать в продукт на один каталитический сайт (фермента) в единицу времени. В других областях химии число оборачиваемости (TON) определяется как количество молей субстрата, которое моль катализатора может преобразовать до того, как катализатор станет инактивированным. Термин частота оборота (TOF) используется для обозначения оборота в единицу времени, как в энзимологии.

Отравление катализатора

Катализатор может быть отравлен, если другое соединение (подобное ингибитору) изменяет его химически или связывается с ним, но не высвобождает его.Такие взаимодействия эффективно разрушают полезность катализатора, поскольку он больше не может участвовать в реакции, которую он должен был катализировать. Обычными каталитическими ядами являются свинец, сера, цинк, марганец и фосфор.

Приложения

По некоторым оценкам, 60% всех промышленных химических продуктов требуют катализаторов на той или иной стадии в процессе их производства. ^[2] Наиболее эффективными катализаторами обычно являются переходные металлы или комплексы переходных металлов.

Каталитический нейтрализатор автомобиля — хорошо известный пример использования катализаторов. В этом устройстве в качестве катализаторов могут использоваться платина, палладий или родий, поскольку они помогают разрушать некоторые из наиболее вредных побочных продуктов выхлопных газов автомобилей. «Трехкомпонентный» каталитический нейтрализатор выполняет три задачи: (а) восстановление оксидов азота до азота и кислорода; (б) окисление окиси углерода до двуокиси углерода; и (c) окисление несгоревших углеводородов до диоксида углерода и воды.

Другие примеры катализаторов и их применения следующие.

• Массовое производство полимера, такого как полиэтилен или полипропилен, катализируется агентом, известным как катализатор Циглера-Натта, который основан на хлориде титана и соединениях алкилалюминия.

• Оксид ванадия (V) представляет собой катализатор для производства серной кислоты в высоких концентрациях методом, известным как контактный процесс .

• Оксид алюминия и кремнезем являются катализаторами расщепления больших молекул углеводорода на более простые — процесса, известного как крекинг .

• Ряд ферментов используется для химических превращений органических соединений. Эти ферменты называются биокатализаторами , а их действие называется биокатализ .

• Электроды топливного элемента покрыты катализатором, таким как платина, палладий или наноразмерный порошок железа.

• Процесс Фишера-Тропша — это химическая реакция, в которой окись углерода и водород превращаются в жидкие углеводороды в присутствии катализаторов на основе железа и кобальта.Этот процесс в основном используется для производства синтетического нефтяного заменителя топлива или смазочного масла.

• Реакции гидрирования, которые включают добавление водорода к органическим соединениям, таким как алкены или альдегиды, требуют катализатора, такого как платина, палладий, родий или рутений.

• Ряд химических реакций катализируется кислотами или основаниями.

См. Также

Список литературы

1. ↑ Обратите внимание, что термин «адсорбция» означает связывание с поверхностью вещества.В этом случае реагенты связываются с поверхностью катализатора.
2. ↑ «Признание лучших в инновациях: прорывный катализатор», R&D Magazine , сентябрь 2005 г., стр. 20.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 17 января 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателя и редактора переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Catalyst — New World Encyclopedia

Каталитический преобразователь на Saab 9-5.

Для химической реакции требуется определенное минимальное количество энергии, называемое энергией активации . Если вещество может снизить эту энергию активации без изменения или потребления во время реакции, оно называется катализатором или катализатором . Действие катализатора называется катализ .

Катализатор снижает энергию активации, обеспечивая альтернативный путь протекания реакции.При этом каталитический агент заставляет реакцию протекать быстрее и при более низкой температуре, чем некаталитическая реакция. Кроме того, если данная реакция может давать множество продуктов, катализатор может помочь направить реакцию на образование определенной подгруппы продуктов.

Катализаторы играют важную роль в биологических системах и промышленных процессах. В живых организмах ферменты катализируют многочисленные биохимические реакции, поддерживающие жизнь, и участвуют в росте и репродуктивных функциях.В промышленности катализаторы используются в широком спектре производственных процессов, включая производство аммиака, серной кислоты, полимеров и заменителей нефтепродуктов. В промышленно развитых странах, пожалуй, наиболее известным примером использования катализаторов является каталитический нейтрализатор — устройство, разрушающее вредные вещества в выхлопных газах автомобилей. Исследования катализа и использования катализаторов продолжают оставаться в центре внимания многих исследователей в чистых и прикладных науках.

В более общем смысле термин катализатор может применяться к любому агенту (включая человека или группу), который вызывает ускоренное изменение.Например, кого-то можно назвать «катализатором политических перемен».

История и этимология

Термин катализ был введен в употребление в 1835 году Йенсом Якобом Берцелиусом, который отметил, что определенные химические вещества ускоряют реакцию. Слово происходит от греческого существительного κατάλυσις, связанного с глаголом καταλύειν, означающим «растворяться», «аннулировать», «развязывать» или «поднимать».

Примерно в то же время химик Александр Мичерлих упомянул «контактные процессы», а Иоганн Вольфганг Доберейнер говорил о «контактном действии».«Доберейнер работал над использованием платины в качестве катализатора и изобрел зажигалку, которая зажигалась под действием водорода на платиновую губку. Эта зажигалка, названная лампой Доберейнера, имела огромный коммерческий успех в 1820-х годах.

Общий каталитический процесс

Катализатор участвует в одной или нескольких стадиях реакции, но обычно он не является реагентом или продуктом общей реакции, которую он катализирует. Исключением из этого правила является процесс, известный как автокатализ , в котором продукт реакции действует как катализатор реакции.Вещество, подавляющее действие катализатора, называется ингибитором ; тот, который ускоряет действие катализатора, называется промотором .

Катализатор может реагировать с одним или несколькими реагентами с образованием промежуточного химического соединения, которое впоследствии вступает в реакцию с образованием конечного продукта реакции. В общем процессе катализатор регенерируется. В качестве альтернативы катализатор может обеспечивать поверхность, с которой связываются реагенты, облегчая их реакцию, сближая их.Образующиеся продукты высвобождаются из катализатора.

Рассмотрим следующую схему реакции, в которой C представляет собой катализатор, A и B являются реагентами, а D является продуктом реакции A и B.

A + C → AC (1)

B + AC → ABC (2)

ABC → CD (3)

CD → C + D (4)

Здесь катализатор (C) расходуется на реакцию на первой стадии, но регенерируется на четвертой стадии.Таким образом, общую реакцию можно записать как:

A + B + C → D + C

Типы катализаторов

Катализаторы могут быть гетерогенными или гомогенными. Биологические катализаторы (или биокатализаторы) часто выделяют в отдельную группу.

Гетерогенный катализатор — это катализатор, который находится в фазе, отличной от фазы реагентов. Например, твердый катализатор можно использовать в жидкой реакционной смеси. С другой стороны, гомогенный катализатор — это катализатор, который находится в той же фазе, что и реагенты.Например, катализатор может быть растворен в жидкой реакционной смеси.

Гетерогенные катализаторы

Простая модель гетерогенного катализа включает катализатор, обеспечивающий поверхность, на которой реагенты (или субстраты) временно адсорбируются. ^[1] Химические связи в подложке становятся достаточно ослабленными для образования новых. По мере того как продукты образуются, они относительно слабо связываются с катализатором и, следовательно, высвобождаются. Известны различные возможные механизмы реакций на поверхностях в зависимости от того, как происходит адсорбция.

Например, рассмотрим процесс Габера по производству аммиака из азота и водорода. В этом случае мелкодисперсное железо действует как гетерогенный катализатор. Поскольку молекулы реагента (водород и азот) связываются с катализатором, этот процесс связывания имеет два эффекта: во-первых, молекулы сближаются ближе, чем они были бы в газовой фазе; во-вторых, их внутренние связи ослаблены. Таким образом, катализатор позволяет молекулам реагента реагировать быстрее, чем если бы они оставались в газовой фазе.

Гомогенные катализаторы

При гомогенном катализе сам катализатор может быть преобразован на ранней стадии реакции, и он регенерируется к концу реакции. Примером может служить разрушение озона свободными радикалами хлора (свободными атомами хлора). Свободные радикалы хлора образуются под действием ультрафиолетового излучения на хлорфторуглероды (ХФУ). Эти свободные радикалы реагируют с озоном с образованием молекул кислорода, а свободные радикалы хлора регенерируются.Вот некоторые из простейших реакций.

Cl • + O ₃ → ClO • + O ₂

ClO • + O ₃ → Cl • + 2 O ₂

Биологические катализаторы

В природе ферменты являются катализаторами биохимических реакций, протекающих в живых организмах. Большинство ферментов представляют собой белки, но некоторые ферменты, называемые рибозимами , состоят из РНК. Было обнаружено, что некоторые молекулы ДНК, называемые дезоксирибозимами , обладают каталитической активностью.Кроме того, некоторые антитела, обычно полученные искусственно, обладают каталитической активностью и называются абзимами .

Энергетика реакций

Катализаторы

работают, обеспечивая альтернативный механизм химической реакции — механизм, который снижает энергию активации по сравнению с некаталитической реакцией. Это означает, что катализаторы уменьшают количество энергии, необходимое для начала химической реакции. Кроме того, «переходное состояние» (нестабильный переходный промежуточный продукт), образованное реагентами во время каталитической реакции, обычно отличается от того, которое образуется во время некаталитической реакции.

Диаграмма энергетического профиля справа показывает, что катализированный путь (красный) имеет более низкую энергию активации, чем некаталитический путь (синий). Кроме того, это показывает, что чистое изменение энергии для всей реакции одинаково, независимо от того, используется ли катализатор или нет.

Таким образом, катализаторы могут позволить реакциям протекать с гораздо более высокими скоростями, определенными способами или при более низких температурах. Кроме того, некоторые реакции протекают только в присутствии катализатора.

Катализаторы не могут вызвать энергетически неблагоприятные реакции.Они оказывают № влияние на химическое равновесие реакции, потому что на скорость прямой и обратной реакций в равной степени влияет катализатор.

Производной единицей СИ для измерения «каталитической активности» катализатора является катал (моль в секунду). В биохимии каталитическая активность фермента измеряется в единицах фермента.

Активность катализатора также может быть описана оборотным числом (TON).В энзимологии число оборотов определяется как максимальное количество молей субстрата, которое фермент может преобразовать в продукт на один каталитический сайт (фермента) в единицу времени. В других областях химии число оборачиваемости (TON) определяется как количество молей субстрата, которое моль катализатора может преобразовать до того, как катализатор станет инактивированным. Термин частота оборота (TOF) используется для обозначения оборота в единицу времени, как в энзимологии.

Отравление катализатора

Катализатор может быть отравлен, если другое соединение (подобное ингибитору) изменяет его химически или связывается с ним, но не высвобождает его.Такие взаимодействия эффективно разрушают полезность катализатора, поскольку он больше не может участвовать в реакции, которую он должен был катализировать. Обычными каталитическими ядами являются свинец, сера, цинк, марганец и фосфор.

Приложения

По некоторым оценкам, 60% всех промышленных химических продуктов требуют катализаторов на той или иной стадии в процессе их производства. ^[2] Наиболее эффективными катализаторами обычно являются переходные металлы или комплексы переходных металлов.

Каталитический нейтрализатор автомобиля — хорошо известный пример использования катализаторов. В этом устройстве в качестве катализаторов могут использоваться платина, палладий или родий, поскольку они помогают разрушать некоторые из наиболее вредных побочных продуктов выхлопных газов автомобилей. «Трехкомпонентный» каталитический нейтрализатор выполняет три задачи: (а) восстановление оксидов азота до азота и кислорода; (б) окисление окиси углерода до двуокиси углерода; и (c) окисление несгоревших углеводородов до диоксида углерода и воды.

Другие примеры катализаторов и их применения следующие.

• Массовое производство полимера, такого как полиэтилен или полипропилен, катализируется агентом, известным как катализатор Циглера-Натта, который основан на хлориде титана и соединениях алкилалюминия.

• Оксид ванадия (V) представляет собой катализатор для производства серной кислоты в высоких концентрациях методом, известным как контактный процесс .

• Оксид алюминия и кремнезем являются катализаторами расщепления больших молекул углеводорода на более простые — процесса, известного как крекинг .

• Ряд ферментов используется для химических превращений органических соединений. Эти ферменты называются биокатализаторами , а их действие называется биокатализ .

• Электроды топливного элемента покрыты катализатором, таким как платина, палладий или наноразмерный порошок железа.

• Процесс Фишера-Тропша — это химическая реакция, в которой окись углерода и водород превращаются в жидкие углеводороды в присутствии катализаторов на основе железа и кобальта.Этот процесс в основном используется для производства синтетического нефтяного заменителя топлива или смазочного масла.

• Реакции гидрирования, которые включают добавление водорода к органическим соединениям, таким как алкены или альдегиды, требуют катализатора, такого как платина, палладий, родий или рутений.

• Ряд химических реакций катализируется кислотами или основаниями.

См. Также

Список литературы

1. ↑ Обратите внимание, что термин «адсорбция» означает связывание с поверхностью вещества.В этом случае реагенты связываются с поверхностью катализатора.
2. ↑ «Признание лучших в инновациях: прорывный катализатор», R&D Magazine , сентябрь 2005 г., стр. 20.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 17 января 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателя и редактора переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Catalyst — New World Encyclopedia

Каталитический преобразователь на Saab 9-5.

Для химической реакции требуется определенное минимальное количество энергии, называемое энергией активации . Если вещество может снизить эту энергию активации без изменения или потребления во время реакции, оно называется катализатором или катализатором . Действие катализатора называется катализ .

Катализатор снижает энергию активации, обеспечивая альтернативный путь протекания реакции.При этом каталитический агент заставляет реакцию протекать быстрее и при более низкой температуре, чем некаталитическая реакция. Кроме того, если данная реакция может давать множество продуктов, катализатор может помочь направить реакцию на образование определенной подгруппы продуктов.

Катализаторы играют важную роль в биологических системах и промышленных процессах. В живых организмах ферменты катализируют многочисленные биохимические реакции, поддерживающие жизнь, и участвуют в росте и репродуктивных функциях.В промышленности катализаторы используются в широком спектре производственных процессов, включая производство аммиака, серной кислоты, полимеров и заменителей нефтепродуктов. В промышленно развитых странах, пожалуй, наиболее известным примером использования катализаторов является каталитический нейтрализатор — устройство, разрушающее вредные вещества в выхлопных газах автомобилей. Исследования катализа и использования катализаторов продолжают оставаться в центре внимания многих исследователей в чистых и прикладных науках.

В более общем смысле термин катализатор может применяться к любому агенту (включая человека или группу), который вызывает ускоренное изменение.Например, кого-то можно назвать «катализатором политических перемен».

История и этимология

Термин катализ был введен в употребление в 1835 году Йенсом Якобом Берцелиусом, который отметил, что определенные химические вещества ускоряют реакцию. Слово происходит от греческого существительного κατάλυσις, связанного с глаголом καταλύειν, означающим «растворяться», «аннулировать», «развязывать» или «поднимать».

Примерно в то же время химик Александр Мичерлих упомянул «контактные процессы», а Иоганн Вольфганг Доберейнер говорил о «контактном действии».«Доберейнер работал над использованием платины в качестве катализатора и изобрел зажигалку, которая зажигалась под действием водорода на платиновую губку. Эта зажигалка, названная лампой Доберейнера, имела огромный коммерческий успех в 1820-х годах.

Общий каталитический процесс

Катализатор участвует в одной или нескольких стадиях реакции, но обычно он не является реагентом или продуктом общей реакции, которую он катализирует. Исключением из этого правила является процесс, известный как автокатализ , в котором продукт реакции действует как катализатор реакции.Вещество, подавляющее действие катализатора, называется ингибитором ; тот, который ускоряет действие катализатора, называется промотором .

Катализатор может реагировать с одним или несколькими реагентами с образованием промежуточного химического соединения, которое впоследствии вступает в реакцию с образованием конечного продукта реакции. В общем процессе катализатор регенерируется. В качестве альтернативы катализатор может обеспечивать поверхность, с которой связываются реагенты, облегчая их реакцию, сближая их.Образующиеся продукты высвобождаются из катализатора.

Рассмотрим следующую схему реакции, в которой C представляет собой катализатор, A и B являются реагентами, а D является продуктом реакции A и B.

A + C → AC (1)

B + AC → ABC (2)

ABC → CD (3)

CD → C + D (4)

Здесь катализатор (C) расходуется на реакцию на первой стадии, но регенерируется на четвертой стадии.Таким образом, общую реакцию можно записать как:

A + B + C → D + C

Типы катализаторов

Катализаторы могут быть гетерогенными или гомогенными. Биологические катализаторы (или биокатализаторы) часто выделяют в отдельную группу.

Гетерогенный катализатор — это катализатор, который находится в фазе, отличной от фазы реагентов. Например, твердый катализатор можно использовать в жидкой реакционной смеси. С другой стороны, гомогенный катализатор — это катализатор, который находится в той же фазе, что и реагенты.Например, катализатор может быть растворен в жидкой реакционной смеси.

Гетерогенные катализаторы

Простая модель гетерогенного катализа включает катализатор, обеспечивающий поверхность, на которой реагенты (или субстраты) временно адсорбируются. ^[1] Химические связи в подложке становятся достаточно ослабленными для образования новых. По мере того как продукты образуются, они относительно слабо связываются с катализатором и, следовательно, высвобождаются. Известны различные возможные механизмы реакций на поверхностях в зависимости от того, как происходит адсорбция.

Например, рассмотрим процесс Габера по производству аммиака из азота и водорода. В этом случае мелкодисперсное железо действует как гетерогенный катализатор. Поскольку молекулы реагента (водород и азот) связываются с катализатором, этот процесс связывания имеет два эффекта: во-первых, молекулы сближаются ближе, чем они были бы в газовой фазе; во-вторых, их внутренние связи ослаблены. Таким образом, катализатор позволяет молекулам реагента реагировать быстрее, чем если бы они оставались в газовой фазе.

Гомогенные катализаторы

При гомогенном катализе сам катализатор может быть преобразован на ранней стадии реакции, и он регенерируется к концу реакции. Примером может служить разрушение озона свободными радикалами хлора (свободными атомами хлора). Свободные радикалы хлора образуются под действием ультрафиолетового излучения на хлорфторуглероды (ХФУ). Эти свободные радикалы реагируют с озоном с образованием молекул кислорода, а свободные радикалы хлора регенерируются.Вот некоторые из простейших реакций.

Cl • + O ₃ → ClO • + O ₂

ClO • + O ₃ → Cl • + 2 O ₂

Биологические катализаторы

В природе ферменты являются катализаторами биохимических реакций, протекающих в живых организмах. Большинство ферментов представляют собой белки, но некоторые ферменты, называемые рибозимами , состоят из РНК. Было обнаружено, что некоторые молекулы ДНК, называемые дезоксирибозимами , обладают каталитической активностью.Кроме того, некоторые антитела, обычно полученные искусственно, обладают каталитической активностью и называются абзимами .

Энергетика реакций

Катализаторы

работают, обеспечивая альтернативный механизм химической реакции — механизм, который снижает энергию активации по сравнению с некаталитической реакцией. Это означает, что катализаторы уменьшают количество энергии, необходимое для начала химической реакции. Кроме того, «переходное состояние» (нестабильный переходный промежуточный продукт), образованное реагентами во время каталитической реакции, обычно отличается от того, которое образуется во время некаталитической реакции.

Диаграмма энергетического профиля справа показывает, что катализированный путь (красный) имеет более низкую энергию активации, чем некаталитический путь (синий). Кроме того, это показывает, что чистое изменение энергии для всей реакции одинаково, независимо от того, используется ли катализатор или нет.

Таким образом, катализаторы могут позволить реакциям протекать с гораздо более высокими скоростями, определенными способами или при более низких температурах. Кроме того, некоторые реакции протекают только в присутствии катализатора.

Катализаторы не могут вызвать энергетически неблагоприятные реакции.Они оказывают № влияние на химическое равновесие реакции, потому что на скорость прямой и обратной реакций в равной степени влияет катализатор.

Производной единицей СИ для измерения «каталитической активности» катализатора является катал (моль в секунду). В биохимии каталитическая активность фермента измеряется в единицах фермента.

Активность катализатора также может быть описана оборотным числом (TON).В энзимологии число оборотов определяется как максимальное количество молей субстрата, которое фермент может преобразовать в продукт на один каталитический сайт (фермента) в единицу времени. В других областях химии число оборачиваемости (TON) определяется как количество молей субстрата, которое моль катализатора может преобразовать до того, как катализатор станет инактивированным. Термин частота оборота (TOF) используется для обозначения оборота в единицу времени, как в энзимологии.

Отравление катализатора

Катализатор может быть отравлен, если другое соединение (подобное ингибитору) изменяет его химически или связывается с ним, но не высвобождает его.Такие взаимодействия эффективно разрушают полезность катализатора, поскольку он больше не может участвовать в реакции, которую он должен был катализировать. Обычными каталитическими ядами являются свинец, сера, цинк, марганец и фосфор.

Приложения

По некоторым оценкам, 60% всех промышленных химических продуктов требуют катализаторов на той или иной стадии в процессе их производства. ^[2] Наиболее эффективными катализаторами обычно являются переходные металлы или комплексы переходных металлов.

Каталитический нейтрализатор автомобиля — хорошо известный пример использования катализаторов. В этом устройстве в качестве катализаторов могут использоваться платина, палладий или родий, поскольку они помогают разрушать некоторые из наиболее вредных побочных продуктов выхлопных газов автомобилей. «Трехкомпонентный» каталитический нейтрализатор выполняет три задачи: (а) восстановление оксидов азота до азота и кислорода; (б) окисление окиси углерода до двуокиси углерода; и (c) окисление несгоревших углеводородов до диоксида углерода и воды.

Другие примеры катализаторов и их применения следующие.

• Массовое производство полимера, такого как полиэтилен или полипропилен, катализируется агентом, известным как катализатор Циглера-Натта, который основан на хлориде титана и соединениях алкилалюминия.

• Оксид ванадия (V) представляет собой катализатор для производства серной кислоты в высоких концентрациях методом, известным как контактный процесс .

• Оксид алюминия и кремнезем являются катализаторами расщепления больших молекул углеводорода на более простые — процесса, известного как крекинг .

• Ряд ферментов используется для химических превращений органических соединений. Эти ферменты называются биокатализаторами , а их действие называется биокатализ .

• Электроды топливного элемента покрыты катализатором, таким как платина, палладий или наноразмерный порошок железа.

• Процесс Фишера-Тропша — это химическая реакция, в которой окись углерода и водород превращаются в жидкие углеводороды в присутствии катализаторов на основе железа и кобальта.Этот процесс в основном используется для производства синтетического нефтяного заменителя топлива или смазочного масла.

• Реакции гидрирования, которые включают добавление водорода к органическим соединениям, таким как алкены или альдегиды, требуют катализатора, такого как платина, палладий, родий или рутений.

• Ряд химических реакций катализируется кислотами или основаниями.

См. Также

Список литературы

1. ↑ Обратите внимание, что термин «адсорбция» означает связывание с поверхностью вещества.В этом случае реагенты связываются с поверхностью катализатора.
2. ↑ «Признание лучших в инновациях: прорывный катализатор», R&D Magazine , сентябрь 2005 г., стр. 20.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 17 января 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателя и редактора переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Catalyst — New World Encyclopedia

Каталитический преобразователь на Saab 9-5.

Для химической реакции требуется определенное минимальное количество энергии, называемое энергией активации . Если вещество может снизить эту энергию активации без изменения или потребления во время реакции, оно называется катализатором или катализатором . Действие катализатора называется катализ .

Катализатор снижает энергию активации, обеспечивая альтернативный путь протекания реакции.При этом каталитический агент заставляет реакцию протекать быстрее и при более низкой температуре, чем некаталитическая реакция. Кроме того, если данная реакция может давать множество продуктов, катализатор может помочь направить реакцию на образование определенной подгруппы продуктов.

Катализаторы играют важную роль в биологических системах и промышленных процессах. В живых организмах ферменты катализируют многочисленные биохимические реакции, поддерживающие жизнь, и участвуют в росте и репродуктивных функциях.В промышленности катализаторы используются в широком спектре производственных процессов, включая производство аммиака, серной кислоты, полимеров и заменителей нефтепродуктов. В промышленно развитых странах, пожалуй, наиболее известным примером использования катализаторов является каталитический нейтрализатор — устройство, разрушающее вредные вещества в выхлопных газах автомобилей. Исследования катализа и использования катализаторов продолжают оставаться в центре внимания многих исследователей в чистых и прикладных науках.

В более общем смысле термин катализатор может применяться к любому агенту (включая человека или группу), который вызывает ускоренное изменение.Например, кого-то можно назвать «катализатором политических перемен».

История и этимология

Термин катализ был введен в употребление в 1835 году Йенсом Якобом Берцелиусом, который отметил, что определенные химические вещества ускоряют реакцию. Слово происходит от греческого существительного κατάλυσις, связанного с глаголом καταλύειν, означающим «растворяться», «аннулировать», «развязывать» или «поднимать».

Примерно в то же время химик Александр Мичерлих упомянул «контактные процессы», а Иоганн Вольфганг Доберейнер говорил о «контактном действии».«Доберейнер работал над использованием платины в качестве катализатора и изобрел зажигалку, которая зажигалась под действием водорода на платиновую губку. Эта зажигалка, названная лампой Доберейнера, имела огромный коммерческий успех в 1820-х годах.

Общий каталитический процесс

Катализатор участвует в одной или нескольких стадиях реакции, но обычно он не является реагентом или продуктом общей реакции, которую он катализирует. Исключением из этого правила является процесс, известный как автокатализ , в котором продукт реакции действует как катализатор реакции.Вещество, подавляющее действие катализатора, называется ингибитором ; тот, который ускоряет действие катализатора, называется промотором .

Катализатор может реагировать с одним или несколькими реагентами с образованием промежуточного химического соединения, которое впоследствии вступает в реакцию с образованием конечного продукта реакции. В общем процессе катализатор регенерируется. В качестве альтернативы катализатор может обеспечивать поверхность, с которой связываются реагенты, облегчая их реакцию, сближая их.Образующиеся продукты высвобождаются из катализатора.

Рассмотрим следующую схему реакции, в которой C представляет собой катализатор, A и B являются реагентами, а D является продуктом реакции A и B.

A + C → AC (1)

B + AC → ABC (2)

ABC → CD (3)

CD → C + D (4)

Здесь катализатор (C) расходуется на реакцию на первой стадии, но регенерируется на четвертой стадии.Таким образом, общую реакцию можно записать как:

A + B + C → D + C

Типы катализаторов

Катализаторы могут быть гетерогенными или гомогенными. Биологические катализаторы (или биокатализаторы) часто выделяют в отдельную группу.

Гетерогенный катализатор — это катализатор, который находится в фазе, отличной от фазы реагентов. Например, твердый катализатор можно использовать в жидкой реакционной смеси. С другой стороны, гомогенный катализатор — это катализатор, который находится в той же фазе, что и реагенты.Например, катализатор может быть растворен в жидкой реакционной смеси.

Гетерогенные катализаторы

Простая модель гетерогенного катализа включает катализатор, обеспечивающий поверхность, на которой реагенты (или субстраты) временно адсорбируются. ^[1] Химические связи в подложке становятся достаточно ослабленными для образования новых. По мере того как продукты образуются, они относительно слабо связываются с катализатором и, следовательно, высвобождаются. Известны различные возможные механизмы реакций на поверхностях в зависимости от того, как происходит адсорбция.

Например, рассмотрим процесс Габера по производству аммиака из азота и водорода. В этом случае мелкодисперсное железо действует как гетерогенный катализатор. Поскольку молекулы реагента (водород и азот) связываются с катализатором, этот процесс связывания имеет два эффекта: во-первых, молекулы сближаются ближе, чем они были бы в газовой фазе; во-вторых, их внутренние связи ослаблены. Таким образом, катализатор позволяет молекулам реагента реагировать быстрее, чем если бы они оставались в газовой фазе.

Гомогенные катализаторы

При гомогенном катализе сам катализатор может быть преобразован на ранней стадии реакции, и он регенерируется к концу реакции. Примером может служить разрушение озона свободными радикалами хлора (свободными атомами хлора). Свободные радикалы хлора образуются под действием ультрафиолетового излучения на хлорфторуглероды (ХФУ). Эти свободные радикалы реагируют с озоном с образованием молекул кислорода, а свободные радикалы хлора регенерируются.Вот некоторые из простейших реакций.

Cl • + O ₃ → ClO • + O ₂

ClO • + O ₃ → Cl • + 2 O ₂

Биологические катализаторы

В природе ферменты являются катализаторами биохимических реакций, протекающих в живых организмах. Большинство ферментов представляют собой белки, но некоторые ферменты, называемые рибозимами , состоят из РНК. Было обнаружено, что некоторые молекулы ДНК, называемые дезоксирибозимами , обладают каталитической активностью.Кроме того, некоторые антитела, обычно полученные искусственно, обладают каталитической активностью и называются абзимами .

Энергетика реакций

Катализаторы

работают, обеспечивая альтернативный механизм химической реакции — механизм, который снижает энергию активации по сравнению с некаталитической реакцией. Это означает, что катализаторы уменьшают количество энергии, необходимое для начала химической реакции. Кроме того, «переходное состояние» (нестабильный переходный промежуточный продукт), образованное реагентами во время каталитической реакции, обычно отличается от того, которое образуется во время некаталитической реакции.

Диаграмма энергетического профиля справа показывает, что катализированный путь (красный) имеет более низкую энергию активации, чем некаталитический путь (синий). Кроме того, это показывает, что чистое изменение энергии для всей реакции одинаково, независимо от того, используется ли катализатор или нет.

Таким образом, катализаторы могут позволить реакциям протекать с гораздо более высокими скоростями, определенными способами или при более низких температурах. Кроме того, некоторые реакции протекают только в присутствии катализатора.

Катализаторы не могут вызвать энергетически неблагоприятные реакции.Они оказывают № влияние на химическое равновесие реакции, потому что на скорость прямой и обратной реакций в равной степени влияет катализатор.

Производной единицей СИ для измерения «каталитической активности» катализатора является катал (моль в секунду). В биохимии каталитическая активность фермента измеряется в единицах фермента.

Активность катализатора также может быть описана оборотным числом (TON).В энзимологии число оборотов определяется как максимальное количество молей субстрата, которое фермент может преобразовать в продукт на один каталитический сайт (фермента) в единицу времени. В других областях химии число оборачиваемости (TON) определяется как количество молей субстрата, которое моль катализатора может преобразовать до того, как катализатор станет инактивированным. Термин частота оборота (TOF) используется для обозначения оборота в единицу времени, как в энзимологии.

Отравление катализатора

Катализатор может быть отравлен, если другое соединение (подобное ингибитору) изменяет его химически или связывается с ним, но не высвобождает его.Такие взаимодействия эффективно разрушают полезность катализатора, поскольку он больше не может участвовать в реакции, которую он должен был катализировать. Обычными каталитическими ядами являются свинец, сера, цинк, марганец и фосфор.

Приложения

По некоторым оценкам, 60% всех промышленных химических продуктов требуют катализаторов на той или иной стадии в процессе их производства. ^[2] Наиболее эффективными катализаторами обычно являются переходные металлы или комплексы переходных металлов.

Каталитический нейтрализатор автомобиля — хорошо известный пример использования катализаторов. В этом устройстве в качестве катализаторов могут использоваться платина, палладий или родий, поскольку они помогают разрушать некоторые из наиболее вредных побочных продуктов выхлопных газов автомобилей. «Трехкомпонентный» каталитический нейтрализатор выполняет три задачи: (а) восстановление оксидов азота до азота и кислорода; (б) окисление окиси углерода до двуокиси углерода; и (c) окисление несгоревших углеводородов до диоксида углерода и воды.

Другие примеры катализаторов и их применения следующие.

• Массовое производство полимера, такого как полиэтилен или полипропилен, катализируется агентом, известным как катализатор Циглера-Натта, который основан на хлориде титана и соединениях алкилалюминия.

• Оксид ванадия (V) представляет собой катализатор для производства серной кислоты в высоких концентрациях методом, известным как контактный процесс .

• Оксид алюминия и кремнезем являются катализаторами расщепления больших молекул углеводорода на более простые — процесса, известного как крекинг .

• Ряд ферментов используется для химических превращений органических соединений. Эти ферменты называются биокатализаторами , а их действие называется биокатализ .

• Электроды топливного элемента покрыты катализатором, таким как платина, палладий или наноразмерный порошок железа.

• Процесс Фишера-Тропша — это химическая реакция, в которой окись углерода и водород превращаются в жидкие углеводороды в присутствии катализаторов на основе железа и кобальта.Этот процесс в основном используется для производства синтетического нефтяного заменителя топлива или смазочного масла.

• Реакции гидрирования, которые включают добавление водорода к органическим соединениям, таким как алкены или альдегиды, требуют катализатора, такого как платина, палладий, родий или рутений.

• Ряд химических реакций катализируется кислотами или основаниями.

См. Также

Список литературы

1. ↑ Обратите внимание, что термин «адсорбция» означает связывание с поверхностью вещества.В этом случае реагенты связываются с поверхностью катализатора.
2. ↑ «Признание лучших в инновациях: прорывный катализатор», R&D Magazine , сентябрь 2005 г., стр. 20.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 17 января 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателя и редактора переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Определение катализатора от Merriam-Webster

кошка · а · Lyst | \ Ka-tə-ləst \

1 : вещество, которое позволяет химической реакции протекать обычно с большей скоростью или в других условиях (например, при более низкой температуре), чем это возможно в других случаях.

2 : агент, который провоцирует или ускоряет значительные изменения или действия Этот водный путь стал катализатором индустриализации района.Он был катализатором восстания туземцев.

Катализатор: Ссылки — История

ИСТОРИЯ ХИМИИ

---

(Все ссылки на внешние сайты будут открываться в отдельном окне браузера)

Хронология атомной структуры
Хороший сайт, в котором описаны основные моменты открытия атомной структуры.
http://www.watertown.k12.wi.us/hs/teachers/buescher/atomtime.asp

Выпуск №
к 75-летию C&EN «… C&EN существовала на протяжении периода значительного роста и жизнеспособности химического предприятия — периода, в течение которого химия изменил лицо мира. Этот специальный выпуск посвящен тому, чтобы запечатлеть суть и аромат тех 75 лет ». очень хорошая история химии в этом выпуске Chemical & Engineering News. Ниже приведены интересные ссылки.
http://pubs.acs.org/hotartcl/cenear/980112/master.html

Фонд химического наследия
Фонд химического наследия (CHF) стремится продвигать наследие химического и молекулярного науки, управляя исторической исследовательской библиотекой; обнаружение и распространение информации об исторических ресурсах; поощрение исследований, стипендий и популярной литературы; издательский исторические материалы; ведение устных историй; создание экспонатов; и принимая другие подходящие шаги по популяризации достижений ученых и инженеров-химиков и молекулярных специалистов, а также смежные науки, технологии и отрасли.Фонд занимается широким спектром образовательные мероприятия и программы, ориентированные на широкую публику, студентов и ученых. Швейцарский франк была основана Американским химическим обществом и Американским институтом инженеров-химиков. Чтобы получить представление о работе, которую производит CHF, ознакомьтесь с публикациями «Химические достижения», часть раздела «Образовательные услуги» на их веб-сайте.
http://www.chemheritage.org/

Фотогалерея ChemTeam
Эта страница сайта ChemTeam представляет собой меню со списком имеющихся у них изображений людей и вещей, имеющих отношение к открытиям в химии.
http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Gallery/GalleryMenu.html

Классическая химия
Основная цель сайта Кармен Джунта по классической химии — разместить тексты нескольких классических статей из история химии. Этот сайт также содержит указатели на несколько других сайтов, связанных с химией, и ссылку «На этой неделе в История химии », включая ссылки на сайты, посвященные указанному человеку или событиям.
http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta/

Открытие электрона
Этот сайт описывает историю электрона и его первооткрывателя Дж.Дж. Томсон.
http://www.aip.org/history/electron/

Дмитрий Менделеев Онлайн
Этот веб-сайт является частью веб-сайта МГУ и представляет собой «исчерпывающий обзор великого русского химика. Дмитрий Менделеев »
http://www.chem.msu.ru/rus/misc/mendeleev/welcome.html

Elementistory
Эта периодическая таблица содержит исторические данные, относящиеся к элементам.
http://smallfry.dmu.ac.uk/chem/periodic/elementi.html

Elementymology & Elements Multidict
Этот сайт содержит страницу, на которой приведены (по странам) даты открытия и первооткрывателя каждого химического элемента. Есть также информация о происхождении названий химических элементов и многоязычный словарь названий элементов на более чем 40 языках.
http://www.vanderkrogt.net/elements/

History of the Periodic Table
Очень хорошая страница, описывающая историю периодической таблицы Менделеева.
http://www.periodictable.com/pages/AAE_History.html

История науки
Этот сайт разбит на разные периоды истории химии. Каждый период содержит много информации. и дополнительную отдельную страницу с подробной информацией для большинства упомянутых людей. (Из Технологического университета Мичигана)
http://chemistry.mtu.edu/PAGES/HISTORY/HomePage.html

Домашняя страница Авогадро
Эта страница посвящена Амадео Авогадро и дает прекрасную небольшую справочную информацию об этом человеке, его вкладе в химия, и номер назван в его честь.
http://avogadro.che.hw.ac.uk/avoga.html

HyperChemistry в Интернете — Краткая история химии
Этот сайт содержит информацию, касающуюся истории химии, восходящей к доисторическим временам. Он разбивает эту историю на четыре основных сегмента.
http://library.thinkquest.org/2690/hist/history.html

Празднование столетия Лайнуса Полинга
Комитет по наследию Полинга Университета штата Орегон предоставил эти страницы информации об этом человеке и его достижениях.
http://pauling.library.orst.edu/index.htm

Мария Склодовская-Кюри
Этот сайт посвящен Марии Склодовской-Кюри и содержит большое количество информации, ссылок и многого другого.
http://hum.amu.edu.pl/~zbzw/ph/sci/msc.htm

Периодическая таблица элементов в Национальной лаборатории Лос-Аламоса
Эта периодическая таблица элементов предоставляет историческую информацию о каждом из элементов.
http://pearl1.lanl.gov/periodic/

Выдающиеся деятели физики
На этой странице представлена ​​биографическая информация о многих выдающихся физиках на протяжении всей истории.В этот список включены физики. кто повлиял на область химии.
http://www.newlisbon.k12.wi.us/physicists/home.html

Радиоактивность: исторические фигуры
Веб-статья, посвященная четырем основным ученым, ответственным за открытие радиоактивности. Связанная статья на том же сайте («Открытие радиоактивности: рассвет ядерного века») предоставляет дополнительные информация об обнаружении радиоактивности.
http: // www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/historical_background.html
http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/radioactivity.html

SCETI: Skeptical Chymist Роберта Бойля (1661)
Этот сайт содержит виртуальное факсимиле оригинальной копии книги Бойля The Skeptical Chymist .
http://dewey.library.upenn.edu/sceti/printedbooksNew/index.cfm?textID=boyle_chymist&PagePosition=1

Научная филателия: выборочная история науки на марках
Этот интересный сайт содержит поистине уникальное путешествие по истории каждой научной дисциплины, дополненное изображениями многих марок.
http://ublib.buffalo.edu/libraries/asl/exhibits/stamps/

Гленн Т. Сиборг

• Жизнь Гленна Т. Сиборга
  Центр Гленна Т. Сиборга является частью Колледжа искусств и наук Университета Северного Мичигана. Они предоставляют эти страницы информации о человеке и его достижениях.
  http://seaborg.nmu.edu/gts/
• Гленн Сиборг — Его жизнь и вклад
  «Этот веб-сайт ведет хронику монументальной жизни Гленна Сиборга.»Он имеет значительное количество информация, в том числе руководство для учителя.
  http://www.lbl.gov/seaborg/

На этой неделе в истории химии

Эти ссылки содержат важные исторические события текущей недели, связанные с химическим составом.
Сайт классической химии Кармен Джунты
Американское химическое общество

1992 WWNFF Институт истории химии
Институт истории химии 1992 г. при Принстонском университете собрал 50 участников из школ со всех концов США.Они собрались поделиться идеями о включении истории в школьную программу химии. На этом сайте собраны плоды их труда, в том числе биографические очерки известных химиков. и письменные задания учителя для использования в классе.
http://step.sdsc.edu/projects95/chem.in.history/introduction.html

История химии: 1992 Летний институт WWNFF
Национальный фонд стипендий Вудро Вильсона отвечал за Институт истории химии 1992 года (вверху).Теперь у них есть эта информация на своих собственный сайт. Этот сайт также содержит результаты семинара, в том числе биографические очерки об известных химиках и письменные задания учителей для использования в классе.
http://www.woodrow.org/teachers/ci/1992/

100 выдающихся европейских химиков
Федерация европейских химических обществ инициировала в качестве Проекта тысячелетия празднование Дня выдающихся химиков. Европейские химики на протяжении более двухсот лет, начиная с конца 18 века.Этот был их окончательный список. Вместе с каждым именем приводится краткая биография и подробности их достижений.
http://www.chemsoc.org/networks/enc/fecs/100chemists.htm

[вверху]

.