کاتالیزگرها مکانیسم عملکرد کاربرد انها صنایع ص

لینک دانلود خرید پایین توضیحات

فرمت word  قابل ویرایش پرینت

تعداد صفحات: 22

به نام خدا

عنوان مقاله

کاتالیزگرها مکانیسم عملکرد کاربرد انها صنایع

نگارنده:

خانم حوریه فرجی

ناحیه 4 تبریز

خلاصه:

کاتالیزگرها موادی هستند که سرعت واکنش‌های شیمیایی افزایش می‌هند ولی واکنش مصرف نمی‌شوند.

کاتالیزگرها چه کاربردهای صنعتی وچه فرایندهای بیولوژیکی اهمیت بسیاری دارند زیرا واکنشهای صنعتی لازم است که سرعت واکنش طریقی مثلا استفاده کاتالیزگرها افزایش داده شود تولید فراورده‌های حاصل نظر اقتصادی مقرون صرفه باشد، اگر چه می‌توان افزایش دما سرعت واکنش مقدار قابل توجهی افزایش داد ولی جا که افزایش دما مصرف انرژی است، چنین اقدام صرفه‌ی اقتصادی نخواهد داشت، سوی دیگر بسیاری مواد نسبت گرما حساس هستند اثر گرما تجزیه می‌شوند همین دلیل مناسب‌ترین راه است که سرعت دادن واکنش‌های شیمیایی کاتالیزگر استفاده گردد.

کاتالیزگرها فرایندهای بیولوژیکی اهمیت بسیاری برخوردار هستند. انزیم‌ها مانند یک کاتالیزگر کلیه اعمال زیستی نقش بسیار اساسی ماهرانه‌ای ایفا می‌کنند که کاتالیزگرها می‌توانیم یک کلید تشبیه کنیم که می‌تواند انواع قفل‌ها مکانیسم‌های مختلف باز کند یعنی نقشی که انزیم‌ها اعمال زیستی حیاتی ایفا می‌کنند بسیار موثرتر کاتالیزگرهایی است که ساخته‌ی دست بشر است مقاله سعی شده است که تعریف کاتالزگر، خواص چند مکانیسم کاتالیزگرها بحث بررسی قرار گیرد برخی کاربردهای صنعت بیان شده است نقش اهمیت کاتالیزگرها پالایش‌های نفت بسیاری سنتزها سایه‌ی بهره‌گیری کاتالیزگرهای خاصی مکانیسم‌های معین انجام می‌گیرد برخی کاتالیزگرها نه تنها تشکیل شکستن پیوندها اسان می‌کنند بلکه محصولات واکنش قالب هندسی خاصی تولید می‌کنند امیدواریم توجه قرار گیرد.

مقدمه

تا اغاز قرن نوزدهم ماهیت کاتالیزگرها ناشناخته بود، سرانجام سال 1835 میلادی، ژان یاکوب برسلیوس شیمیدان سوئدی بررسی واکنشهای شیمیایی طول سی سال پژوهش بررسی یکی خصوصیات مهم واکنشها سرعت انجام انها دانست زیرا واکنشهایی که ازمایشگاه انجام می‌شود باید سرعت کافی برخوردار باشد بتوان واکنشی دنبال کرده مشاهده ازمایش نتایجی دست یافت مانند هر گاه شعله کبریت افروخته‌ای توده‌ای قند تماس دهید قند گداخته می‌‌شود ولی نمی‌سوزد، سوزاندن قند می‌توانید مقداری خاکستر سیگار کمی خاک گلدان بریزید صورت قند شعله‌ی ابی خیره‌کننده‌ای صدای فش‌فش خواهد سوخت عمل خاکستر سیگار خاک گلدان کاتالیزگر است، یعنی سوختن قند مجاورت خاکستر خاک انجام می‌گیرد، لیکن خاکستر خاک پایان واکنش بدون تغییر شیمیایی جا می‌ماند.

کشف کاتالیزگرهای جدید تاثیر فراوانی صنعت داشته است واکنشهای شیمیایی صنعت باید نسبتا سریع انجام شوند زیرا یک کارخانه‌دار نمی‌تواند سالها انتظار بدست امدن محصولی بماند که امروز بازار فروش خوبی دارد.

دانش روز افزون درباره‌ی انزیم‌ها یعنی کاتالیزگرهای زیستی درک ما درباره‌ی فرایندهای زیستی دگرگون کرده است، همین دلیل مطالعه نحوه‌ی کاربرد انها بین مواد شیمیایی اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

انزیم‌ها تنظیم سرغت واکنشهای شیمیایی که بدن موجودات زنده انجام می‌شوند، نقش بسیار اساسی دارند. انزیم‌ها خود ترکیبهای پیچیده‌ای هستند که مولکولهای بسیار سنگین پروتئینی ساخته شده‌اند. تنظیم اداره هر یک واکنشهای زیستی عهده‌ی انزیم ویژه‌ای است. امروزه تخمین زده‌اند که چندین هزار انزیم مختلف اداره‌ی اعمال زیستی بدن انسان شرکت دارند. بسیاری فرایندهای زیستی، مانند گوارش جانوران فتوسنتز گیاهان ضروری هستند. انزیم‌ها نقش مهمی لخته شدن خون انقباض بافتهای ماهیچه‌ای دارند، کاتالیزگرها حتی سبب تغییر رنگ برگ‌ها پائیز تبدیل گلولز اتیل الکل (اتانول) مطابق واکنش زیر می‌شوند:

نخستین بار لویی پاستور دهه سال 1850 پژوهشهای خود درباره‌ی تخمیر، کاتالیزگرهای زیستی مطالعه قرار داد، پاستور نشان داد که ارگانیسم ذره‌بینی مخمر سبب تبدیل گلولز اتانول کربن دی‌اکسید می‌شود که بعدها دانشمند المانی ادوارد بوخنر سال 1897 نشان داد که تخمیر توسط ماده‌ی موجود عصاره مخمر حاصل می‌شود ماده انزیم نامیدند.

بعدها مواد دیگری کشف شدند که می‌توانستند عنوان کاتالیزگر فرایندهای زیستی شرکت کنند سی سال پس کشف بوخنر نخستین انزیم حالت بلوری خالص بدست امد.

هر انزیم معمولا می‌تواند تنها یک واکنش خاص عنوان کاتالیزگر شرکت کند، بنابراین سلولهای زنده صدها انزیم مختلف تولید می‌کنند انزیم‌ها صدها واکنش شیمیایی مختلف، که ضرورت زنده ماندن سلولها هستند، عنوان کاتالزگر شرکت کنند.

انزیم‌ها کاتالیزگرهایی کارایی شگفت‌اوری هستند مقیاسی کارایی، عدد تبدیل است. عدد تبدیل تعداد مولکولهایی ماده اولیه است که یک مولکول انزیم هر واحد زمانی فراورده‌های تبدیل می‌کند. عدد تبدیل انزیم مالتوز ، که تمام ارگانیسم‌های حیوانی یافت می‌شود واکنش ئیدرولیز قند مالتوز است که واکنش گلولز تشکیل می‌شود.

سرعت انجام همه‌ی واکنشهای شیمیایی یکسان نمی‌باشد مثلا بعضی واکنشها سریع هستند مانند اگر مقدار کمی سدیم اب بیاندازیم سرعت اکسیژن اب واکنش داده محلول قلیا تولید می‌کند. برخی واکنشها سرعت بسیار کمی برخوردار هستند مانند مس شرایط عادی ارامی اکسیژن هوا ترکیب می‌شود، رو ذخایری عنصر سطح زمین یافت می‌شود، واکنشهای دیگری هستند که سرعت متوسطی دارند مانند واکنش اهن اکسیژن هوا که شرایط عادی مدت زمان متوسطی طول می‌کشد اهن زنگ بزند البته واکنشهای فوق می‌توان تحت شرایط سریع سرعت کاست بنابراین عواملی مانند دما، غلظت، کاتالیزگر واکنش‌دهنده‌ها سطح تماس، ماهیت مواد اولیه کاتالیزگر میزان قابل توجهی سرعت واکنش موثر خواهد بود.

برای مثال برسلیوس شرح داد که چگونه اسیدها، تبدیل نشاسته قند سرعت می‌دهند چگونه مجاورت فلز پلاتین، واکنشها بین گازها سرعت بیشتر صورت می‌گیرد.

در سال 1902 ویلهلم استوالد شیمیدان المانی کاتالیزگر ماده‌ای تعریف کرد که سرعت واکنشهای شیمیایی تغییر می‌دهد پایان واکنش بدون تغییر، باقی می‌ماند هم‌چنین توانست خصوصیات ویژه‌ای کاتالیزگرها بیان نماید.

برخی خصوصیات ویژه‌ی کاتالیزگرها

کاتالیزگرها فعالیت خود ویژگی‌های کاملا خاصی دارند بعضی موارد یک کاتالیزگر معین موجب سنتز نوعی محصولات خاص بعضی مواد می‌شود حال انکه کاتالیزگر دیگر موجب سنتز محصولات کاملا متفاوت دیگری همان مواد می‌شود امکان وقوع هر دو واکنش لحاظ ترمودینامیکی میسر است مانند مونوکسیدکربن هیدروژن می‌توانند توجه کاتالیزگر کار رفته شرایط واکنش فراورده‌های بسیار گوناگونی تولید کنند. اگر یک کاتالیزگر کبالت نیکل واکنش مونوکسیدکربن ئیدروژن کار رود، مخلوطی ئیدروکربنها دست می‌اید ولی اگر همین واکنش مخلوطی اکسیدهای کروم عنوان کاتالیزگر مصرف شود 2Co 2 H متانول تولید می‌‌شود یعنی:

ساده‌ترین ارزان‌ترین راه سرعت بخشیدن یک واکنش یافتن کاتالیزگر مناسبی است که اکثرا صورت جامدات ریزی می‌باشند البته انتخاب کاتالیزگر هر واکنش بیشتر یک هنر است علم، انتخاب کاتالیزگر، مواد مختلفی ازمایش می‌شود موثرترین انها انتخاب می‌شود.

اثر کاتالیزگرها واکنشهای تعادلی

بنا قوانین ترمودینامیک، یک سیستم حال تعادل اضافه کردن کاتالیزگر تغییر نمی‌کند. کاتالیزگر سرعت رسیدن سیستم حالت نهایی تعادل می‌افزاید ولی نمی‌تواند مقدار ثابت تعادل تغییر دهد زیرا شرایط تعادل یک کاتالیزگر همان اثر افزودن سرعت واکنش معکوس (برگشتی) دارد که واکنش مستقیم (رفت) اعمال می‌کند.

نقش کاتالیزگری

فلزات واسطه علت قدرت جذب سطحی زیاد، تمایل تشکیل ترکیب‌های درون شبکه‌ای کمپلسکهای فعال سهولت شرکت واکنش‌های اکسایش- کاهش می‌توانند بسیاری مواد صورت ترکیبهای حد واسطه مناسبی که اسانی صورت مواد نظر می‌ایند، تبدیل کنند رو نقش کاتالیزگر بسیاری واکنش‌ها می‌توانند ایفا کنند، ویژه صورت ترکیبهای الی- فلزی مانند نقش کاتالیزگری نیکل واکنشهای هیدروژن‌دار کردن نقش کبالت تبدیل الکن‌ها الدئیدها مجاورت Co 2H

2- کاتالیزگر انرژی فعالسازی

کاتالیزگر نمی‌تواند موجب وقوع واکنشهایی شود که نظر ترمودینامیک امکان وقوع ندارند بعلاوه صرفا حضور یک کاتالیزگر نیست که (احتمالا عنوان یک بخش فعال کننده) موجب اثر سرعت واکنش می‌شود. یک واکنش کاتالیز شده، کاتالیزگر مراحلی