Макет страницы
ратной реакции, т. е. при Я <С 1, катализатор может оказаться неактивным, т. е. реакция будет протекать очень медленно. Это отнюдь не противоречит тому, что в данных условиях катализатор ускоряет прямую и обратную реакции в одинаковой степени.
Многие реакции чисто термически, без катализатора, не осуществляются вообще, например, изомеризация алканов. Однако термодинамически эти реакции возможны, и применение катализатора позволяет осуществить их. Катализатор воздействует на реакцию в результате промежуточного химического взаимодействия с реагирующими веществами, которое открывает новый, невозможный без катализатора путь реакции, состоящий, как правило, из большего числа элементарных стадий, чем в отсутствие катализатора.
5.1.1. Энергия активации каталитической реакции
Пусть протекает мономолекулярная реакция
А —►B
Скорость некаталитической реакции в газовой фазе равна:
w _ и е-£терм/«Г [А]
Предэкспоненциальный множитель мономолекулярных реакций обычно не бывает меньше 1013 с-1. При атмосферном давлении:
о>терм « Wl3e~E™w/RT • 1(Г5 моль • см-3 • с-'1
При проведении этой реакции на твердом катализаторе максимальное значение предэкспоненциального множителя не может превышать удельного числа соударений молекул с поверхностью, имеющего при обычных условиях порядок 105 см-2-с-1; максимальная скорость Шкат (в см-3• моль• с-1) при атмосферном давлении не может быть больше:
дакат= 105е-£кат/*Г - 10"5S где S — поверхность катализатора в 1 см3 объема. \ Если S = 1 см2 - см-3, то:
Шкат/^терм < Ю-8е(ЕтеРм"Якат)/^
Если даже S = 106 см2-см-3, то все-таки
^кат/^терм < Ю"2е(£терм"£кат)//?Г
Чтобы каталитическая реакция осуществлялась, энергия активации ее должна быть ниже, чем некаталитической (Екат<Етерм). Таким образом, энергия активации каталитической реакции всегда меньше энергии активации той же реакции, протекающей без катализатора, т. е. термической; в этом необходимое условие катализа. '
