Sanoatning jadal rivojlanishi tufayli katalitik reaktsiyalar kimyo ishlab chiqarish, mashinasozlik va metallurgiyada tobora ko'proq talab qilinmoqda. Katalizatorlardan foydalanish tufayli past navli xom ashyoni qimmatbaho mahsulotga aylantirish mumkin.
Ahamiyat
Katalitik reaksiyalar ishlatiladigan agentlarning xilma-xilligi bilan ajralib turadi. Organik sintezda ular gidrogenlanish, gidrogenlanish, hidratsiya, oksidlanish va polimerlanishning sezilarli tezlashishiga yordam beradi. Katalizatorni xom ashyoni tayyor mahsulotga aylantiruvchi "falsafa toshi" deb hisoblash mumkin: tolalar, dori-darmonlar, kimyoviy moddalar, o'g'itlar, yoqilg'ilar, plastmassalar.
Katalitik reaksiyalar koʻplab mahsulotlarni olish imkonini beradi, ularsiz normal hayot va inson faoliyati mumkin emas.
Kataliz sizga jarayonlarni tezlashtirish imkonini beradiminglab va millionlab marta, shuning uchun u hozirda turli kimyo sanoatining 91% ida qo'llaniladi.
Qiziqarli faktlar
Ko'pgina zamonaviy sanoat jarayonlari, masalan, sulfat kislota sintezi, faqat katalizator yordamida amalga oshirilishi mumkin. Katalitik moddalarning keng assortimenti avtomobil sanoati uchun motor moylarini yaratishni ta'minlaydi. 1900 yilda sanoat miqyosida birinchi marta o'simlik xom ashyosidan margarinning katalitik sintezi (gidrogenlash yo'li bilan) amalga oshirildi.
1920-yildan boshlab tolalar va plastmassalar ishlab chiqarishda katalitik reaksiyalar mexanizmi ishlab chiqilgan. Efirlar, olefinlar, karboksilik kislotalar hamda polimer birikmalarini ishlab chiqarish uchun boshqa boshlang'ich materiallarning katalitik ishlab chiqarilishi muhim voqea bo'ldi.
Neftni qayta ishlash
Oʻtgan asrning oʻrtalaridan neftni qayta ishlashda katalitik reaksiyalar qoʻllanila boshlandi. Ushbu qimmatbaho tabiiy resursni qayta ishlash bir vaqtning o'zida bir nechta katalitik jarayonlarni o'z ichiga oladi:
- islohot;
- yorilish;
- gidrosulfonatsiya;
- polimerizatsiya;
- hydrocracking;
- alkillanish.
Oʻtgan asrning oxiridan atmosferaga chiqindi gazlarni kamaytirish uchun katalitik konvertorni ishlab chiqish mumkin edi.
Kataliz va tegishli sohalardagi ishlar uchun bir nechta Nobel mukofotlari berilgan.
Amaliy ahamiyatga ega
Katalitik reaksiya tezlatkichlardan (katalizatorlar) foydalanishni nazarda tutuvchi har qanday jarayondir. Bunday o‘zaro ta’sirlarning amaliy ahamiyatini baholash uchun azot va uning birikmalari bilan bog‘liq bo‘lgan reaksiyalarni misol qilib keltirish mumkin. Bu miqdor tabiatda juda cheklangan bo'lgani uchun, sintetik ammiakdan foydalanmasdan oziq-ovqat oqsilini yaratish juda muammoli. Muammo Xaber-Bosch katalitik jarayonining rivojlanishi bilan hal qilindi. Katalizatorlardan foydalanish doimiy ravishda kengayib bormoqda, bu ko'plab texnologiyalar samaradorligini oshirish imkonini beradi.
Ammiak ishlab chiqarish
Keling, ba'zi katalitik reaksiyalarni ko'rib chiqaylik. Anorganik kimyodan misollar eng keng tarqalgan sanoat tarmoqlari asosida keltirilgan. Ammiakning sintezi ekzotermik, qaytariladigan reaktsiya bo'lib, u gazsimon modda hajmining kamayishi bilan tavsiflanadi. Jarayon alyuminiy oksidi, k altsiy, kaliy, kremniy qo'shilishi bilan gözenekli temir bo'lgan katalizatorda sodir bo'ladi. Bunday katalizator 650-830K harorat oralig'ida faol va barqarordir.
Unga oltingugurt birikmalarini, xususan, karbon monoksitni (CO) qaytarib bo'lmaydigan tarzda yuboradi. So'nggi bir necha o'n yilliklarda innovatsion texnologiyalarni joriy etish tufayli bosim sezilarli darajada kamaydi. Masalan, bosim ko'rsatkichini 8106 - 15106 Pa ga tushirishga imkon beruvchi konvertor ishlab chiqarilgan.
Old konturni modernizatsiya qilish undagi katalitik zaharlarni - oltingugurt birikmalarini topish ehtimolini sezilarli darajada kamaytirdi.xlor. Katalizatorga bo'lgan talablar ham sezilarli darajada oshdi. Agar ilgari u temir oksidlarini (shkalasini) eritib, magniy va k altsiy oksidlarini qo'shish orqali ishlab chiqarilgan bo'lsa, endi kob alt oksidi yangi faollashtiruvchi rolini o'ynaydi.
Ammiakning oksidlanishi
Katalitik va katalitik bo'lmagan reaksiyalarning xususiyatlari qanday? Ammiakning oksidlanishiga asoslangan holda ma'lum moddalar qo'shilishiga bog'liq bo'lgan jarayonlarga misollar keltirish mumkin:
4NH3+ 5O2=4NO+ 6H2O.
Bu jarayon taxminan 800°C haroratda, shuningdek, selektiv katalizatorda ham mumkin. O'zaro ta'sirni tezlashtirish uchun platina va uning marganets, temir, xrom va kob alt bilan qotishmalari ishlatiladi. Hozirgi vaqtda asosiy sanoat katalizatori platina bilan rodiy va palladiy aralashmasidir. Ushbu yondashuv jarayon narxini sezilarli darajada kamaytirish imkonini berdi.
Suvning parchalanishi
Katalitik reaksiyalar tenglamalarini hisobga olsak, suv elektrolizi orqali gazsimon kislorod va vodorodni olish reaksiyasini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Jarayon katta energiya sarfini talab qiladi, shuning uchun u sanoat miqyosida kamdan-kam ishlatiladi.
Taxminan 5-10 nm (nanoklasterlar) zarracha hajmiga ega bo'lgan metall platina bunday jarayon uchun optimal tezlatkich vazifasini bajaradi. Bunday moddaning kiritilishi suvning parchalanishini 20-30 foizga tezlashtiradi. Boshqa afzalliklarga platina uglerod oksidi katalizatorining barqarorligi kiradi.
2010 yildaamerikalik olimlar jamoasi suv elektrolizi uchun energiya sarfini kamaytiradigan arzon katalizator oldi. Ular nikel va bor birikmasiga aylandi, ularning narxi platinadan ancha past. Bor-nikel katalizatori sanoatda vodorod ishlab chiqarishda qadrlangan.
Alyuminiy yodid sintezi
Bu tuzni alyuminiy kukunini yod bilan reaksiyaga kiritish orqali oling. Kimyoviy reaksiyani boshlash uchun katalizator boʻlishi uchun bir tomchi suv yetarli.
Birinchidan, alyuminiy oksidi plyonkasi jarayonni tezlatuvchi vazifasini bajaradi. Yod suvda erigan holda gidroiyod va yod kislotalar aralashmasini hosil qiladi. Kislota, o'z navbatida, alyuminiy oksidi plyonkasini eritib, kimyoviy jarayon uchun katalizator vazifasini bajaradi.
Xulosa qilish
Har yili zamonaviy sanoatning turli sohalarida katalitik jarayonlarni qo'llash ko'lami ortib bormoqda. Atrof-muhit uchun xavfli bo'lgan moddalarni zararsizlantirishga imkon beruvchi katalizatorlar talabga ega. Ko'mir va gazdan sintetik uglevodorodlar olish uchun zarur bo'lgan birikmalarning roli ham ortib bormoqda. Yangi texnologiyalar turli moddalarni sanoat ishlab chiqarishida energiya sarfini kamaytirishga yordam beradi.
Kataliz tufayli polimer birikmalari, qimmatli xususiyatlarga ega mahsulotlar olish, yoqilg'ini elektr energiyasiga aylantirish texnologiyalarini modernizatsiya qilish, ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan moddalarni sintez qilish mumkin.inson hayoti va faoliyati.
