KTXT Chương 2: Xúc tác đồng thể

Kỹ thuật xúc tác 2021 7/19/2021 CHƯƠNG 2.1 LÝ THUYẾT XÚC TÁC ĐỒNG THỂ PHẢN ỨNG XÚC TÁC ĐỒNG THỂ • Xúc tác phân bố hệ dạng ion hay phân tử, đồng • Chỉ xảy Pha Khí Pha Lỏng, khơng có pha rắn 2.1 Lý thuyết xúc tác đồng thể 2.2 Phân loại xúc tác đồng thể 2.3 Xúc tác đồng thể acid – base 2.4 Xúc tác phức đồng thể kim loại chuyển tiếp 2.5 Xúc tác enzyme 2.6 Các q trình cơng nghệ có sử dụng xúc tác đồng thể tiêu biểu 7/19/2021 CÁC VÍ DỤ - Phản ứng oxy hóa SO2 (xúc tác NO) - Phản ứng ester hóa - Phản ứng thủy phân ester - Polymer hóa olefin, - Phản ứng nghịch đảo đường 7/19/2021 Phản ứng xúc tác đồng thể pha khí Phản ứng xúc tác đồng thể pha lỏng • P/ứ oxy hóa SO2 với xúc tác NO: 2SO2 + O2 → 2SO3 Các giai đoạn phản ứng: 2NO + O2 → 2NO2 2SO2 + 2NO2 → 2SO3 + 2NO • P/ứ CO O2, xúc tác nước: CO + H2O → CO2 + H2 2H2 + O2 → 2H2O • P/ứ phân hủy axetaldehyd, este: xt I2 thể khí • P/ứ tạo khí HCl: xúc tác Na, K 7/19/2021 • P/ứ oxy hóa ion thiosunfat H2O2, xúc tác ion I- : 2S2O32- + H2O2 + 2H+ → S4O62- + 2H2O Cơ chế : H2O2 + I- → IO- + H2O I- + IO- + 2H+ → I + H2 O 2I2 + 2S2O3 → S4O62- + 2I• P/ứ ester hóa 7/19/2021 Kỹ thuật xúc tác 2021 7/19/2021 2.1.3 ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG XÚC TÁC ĐỒNG THỂ 2.1.2 THUYẾT HỢP CHẤT TRUNG GIAN (Spitalki 1926) Xúc tác tạo với chất phản ứng thành hợp chất trung gian bền Sự tạo thành hợp chất trung gian trình thuận nghịch, xảy nhanh Hợp chất trung gian không bền, phân hủy nhanh thành sản phẩm chất xúc tác Tốc độ chung trình tỉ lệ thuận với nồng độ hợp chất trung gian 7/19/2021 7/19/2021 * Xét phản ứng đơn giản: nA  B k Khi có xúc tác: nA  [ K ]   M  Động học phản ứng xúc tác đồng thể k2 * Viết chế p/ứ xúc tác đồng thể Dựa vào “Thuyết hợp chất trung gian” k3 M   sanpham  [ K ] Tốc độ QT tốc độ giai đoạn phân hủy M: * Xây dựng phương trình động học p/ứ xúc tác đồng thể  Tốc độ = tốc độ giai đoạn chậm Tìm biểu thức tính nồng độ hợp chất trung gian từ Kcb hay PP nồng độ ổn định Thế vào biểu thức tốc độ 7/19/2021 Kc  d  A  k3  M  dt M  k1  n k2  A  K    M  M   Kc  A  K  n  Kc  A n d  A k K  A  K    k3  M   c n dt  K c  A n 7/19/2021 Kỹ thuật xúc tác 2021 7/19/2021 * Xét phản ứng lưỡng phân tử: A + B  D Nhận xét: Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ tác chất lẫn chất xúc tác Nếu Kc [A]n >> 1:  k1   AK * A  K   k2 Khi có xúc tác: d  A  k3  K  dt k3 B  AK *   ABK * k4 ABK *  D K tốc độ phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ chất xúc tác Nếu Kc[A]n > k3 d[ D ]  dt d  D k k  A B  K   k4  ABK *  dt k2  k3  B  k k [ A ][ B ][ K ] k2 chaát trung gian kieåu Arrhenius Nhận xét: Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ chất xúc tác 7/19/2021 d  D  k4  ABK * dt 11 7/19/2021 k2