Мультиплетная теория А.А. Баландина

Основные положения теории:

• адсорбционные и каталитические центры неравноценны;

• каждая молекула сорбируется на нескольких центрах (мультиплете, состоящем из 2, 4 или 6 единиц);
• каталитически активный центр - совокупность адсорбционных центров, отвечающих геометрии атомов в молекуле;
• максимальная скорость реакции наблюдается при определенных оптимальных энергиях связи реагирующих атомов с поверхностью катализатора.

Рассмотрим реакцию дегидрирования циклогексана до бензола на платине:

С₆Н₁₂ ® С₆Н₆ + Н₂

Сорбция молекулы циклогексана происходит «плашмя» на шести атомах платины.

Атомы платины, лежащие в проекции шестиугольника, притягивают к себе атомы углерода кольца, периферийные атомы - водород СН₂-групп. В результате активации связей происходят их разрыв и перераспределение электронных плотностей, и формирование двойных связей в бензольном кольце и связей Н-Н в молекулах водорода. Такой катализ осуществляется только, если расстояние между атомами металла находится в интервале 0, 249-0, 278 нм. В противном случае отсутствует геометрическое соответствие между кристаллической решеткой катализатора и распределением связей в молекуле циклогексана.

Если проводить дегидрирование циклогексана в присутствии оксидных катализаторов, в частности Cr₂O₃, в составе продуктов кроме бензола присутствуют циклогексен и циклогексадиен. Это значит, что происходит реберная ориентация молекулы циклогексана по отношению к поверхности оксида хрома и мультиплет состоит из двух атомов.

КАТАЛИЗ (Выдержки из практикума)

Один из способов повышения скорости реакции – введение катализатора – вещества, изменяющего скорость реакции, но не расходующегося при этом.

Катализаторы действую избирательно. Универсального катализатора, способного ускорять все реакции, не существует. Одна и та же реакция может иметь несколько катализаторов. Так, окисление оксида серы (IV) в оксид серы (VI) может идти под действием платины, оксида железа (III), оксида азота (II), оксида ванадия (V).

Несколько реакций могут ускоряться одним и тем же катализатором, например, под действием платинового катализатора могут происходить реакции разложения УВ, окисление оксида серы (IV), окисление аммиака, гидрирование УВ.

Катализаторы могут изменить направление химического процесса. При достаточно высокой температуре без катализатора в атмосфере кислорода метан сгорает с образованием воды и углекислого газа. Под действием катализатора из метана в присутствии кислорода образуется муравьиная кислота.