IV. Chất độc xúc tác 1/ Khái niệm:
4/Trung tâm hoạt động của xúc tác:
A0 A A
Với xúc tác : V2O5 và chất độc: H2S Tiến hành phản ứng ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau, nhận thấy rằng:
+ ở 130oC : hoạt tính giảm nhiều
+ ở 250oC : hoạt tính xúc tác được khôi phục như ban đầu
Nguyên nhân là do ở nhiệt độ cao sự hấp phụ giữa V2O5 và H2S không bền vững dẫn đến sự giải hấp nên không ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác. H2O2 Pt H2O + ½ O2 C6H5COCl C6H5CHO Benzyl alcohol C6H5CH2OH H2 H2 H2 Benzoyl chloride [H2S] 1300C 1700C 1900C 2500C 2300C 2100C C6H5CH3
• Khi nghiên cứu phản ứng :
Người ta nhận thấy rằng một lượng vô cùng bé chất độc H2S đủ để làm cho hoạt tính của Pt giảm mạnh. Từ đấy đặt vấn đề tại sao hàng trục triệu nguyên tử xúc tác như vậy mà chỉ một lượng nhỏ bé chất độc cũng có thể làm cho xúc tác mất hoạt tính. Điều đó chứng tỏ rằng không phải tất cả các nguyên tử chất xúc tác đều làm xúc tác cho phản ứng mà trong đó chỉ có một phần rất nhỏ số nguyên tử hoạt động xúc tác cho phản ứng . Số
nguyên tử hoạt động đó ta gọi là tâm hoạt động.
• Khi nghiên cứu sự hấp phụ chất khí trên bề mặt xúc tác rắn, người ta nhận thấy: mỗi một nguyên tử xúc tác trên bề mặt có thể hấp phụ một nguyên tử khí và nguyên tử xúc tác đó gọi là tâm hấp phụ ; khi đó sẽ tạo thành một lớp hấp phụ nguyên tử khí trên bề mặt xúc tác
• Như vậy, số tâm hấp phụ và tâm hoạt động không tương đương nhau.
• Nếu thừa nhận rằng: tâm hấp phụ hoạt hóa là loại tâm có tác dụng tạo điều kiện cho phản ứng hóa học tiến hành thì số tâm hấp phụ hoạt hóa được gọi là số tâm hoạt động xúc tác. Và như vậy, số tâm hấp phụ hoạt hóa chiếm một phần rất bé so với tâm hấp phụ
nói chung.
• Với những phản ứng khác nhau, với những xúc tác khác nhau thì số trung tâm hoạt động xúc tác cũng khác nhau.
Thế giới người ta công nhận số trung tâm hoạt động xúc tác là 10-23.
• Cho đến nay việc thừa nhận có tâm hoạt động xúc tác vẫn chưa hoàn toàn được công nhận. Tâm hoạt tính là gì? Nó có tác dụng gì với chất phản ứng ? thì đến nay các ý kiến đó vẫn chưa thống nhất nhưng có thể định nghĩa một cách tổng quát: “Trung tâm hoạt động là những trung tâm có hóa trị tự do lớn nên có thể hấp phụ chất phản ứng và tiến hành phản ứng.”
Dưới đây là một vài thuyết giải thích trung tâm hoạt động.