Caracterizarea Catalizatorilor Eterogeni

INTRODUCERE

Majoritatea catalizatorilor industriali sunt substanţe extrem de complexe; una din problemele fundamentale ale catalizei se referă la corelarea activităţii şi selectivităţii catalizatorilor cu proprietăţile lor fizice şi chimice pe care le manifestă. Caracterizarea catalizatorilor prezintă importanţă deosebită atât pentru procesele de obţinere a acestora cât şi pentru optimizarea proceselor catalitice industriale.

Dintre tehnicile şi metodele de caracterizare a catalizatorilor doar o parte sunt standardizate: determinarea suprafeţei specifice prin metoda BET, determinarea densităţii aparente şi a densităţii picnometrice şi determinarea distribuţiei porilor după dimensiuni aparente şi a densităţii picnometrice şi determinarea distribuţiei porilor după dimensiuni prin absorbţia azotului şi porozimetria cu mercur.

O altă metodă utilizată pentru determinarea suprafeţei specifice a catalizatorilor metalici este cea a chemosorbţiei selective a gazelor iar pentru determinarea dimensiunilor şi cristalinităţii particulelor se foloseşte difracţia de raze X. În ultimul timp se utilizează cu mare succes tehnicile şi metodele spectrometrice.

Dezvoltarea indusriei chimice moderne este indisolubil legată de folosirea proceselor catalitice, acestea permiţând realizarea unor fluxuri tehnologice la scară mare, în procese continue, automatizare şi de mare eficienţă tehnico-economică. Ca urmare, în prezent, peste 80% din noile tehnologii introduse în industria chimică încorporează procese catalitice.

Intrucât factorul de bază al proceselor catalitice îl constituie catalizatorii, studiile pentru aprofundarea cunoştiinţelor privind natura acţiunii catalizatorilor, pentru elaborarea de noi catalizatori şi sisteme catalitice, ca şi pentru perfecţionarea celor existenţi, constituie un domeniu prioritar al cercetărilor de chimie şi inginerie genetică cu caracter fundamental sau aplicativ.

Deşi implică un volum mare de timp, materiale şi muncă, eficienţa cercetărilor pentru obţinerea de catalizatori şi implementarea de procese catalitice în cele mai diverse tehnologii este justificată de ponderea scazută a costului catalizatorului în costul produsului finit şi de eficienţa proceselor catalitice.

CAPITOLUL I

NOŢIUNI DE CATALIZĂ

Cataliza este acel capitol al chimiei care studiază intensificarea proceselor chimice prin adăugarea în mediul de reacţie a unor mici cantităţi de substanţe chimice, numite catalizatori.

Cataliza studiază, de asemenea substanţe chimice, numite catalizatori. Cataliza studiază, de asemenea, catalizatorii. Fizica mai ales, dar şi matematica, sunt ştiinţele care au ajutat într-o măsură majoră progresele din cataliză.

Aproximativ 80% din procesele chimice industriale sunt procese catalitice.

Viteza unei reacţii chimice poate fi considerabil crescută prin prezenţa unei mici cantităţi dintr-o altă substanţă, care nu se consumă în reacţie, se regăseşte neschimbată la sfârşitul reacţiei şi care se numeşte catalizator.

Această definiţie a catalizatorului este una idealizată şi ea este valabilă când catalizatorul funcţionează o mică perioadă de timp (secunde, minute, ore), de obicei în experienţele de laborator.

Practica industrială, unde viaţa catalizatorului poate ajunge la mai mulţi ani (chiar 10), a evidenţiat o schimbare accentuată a catalizatorilor, atât în ceea ce priveşte proprietăţile fizico-chimice şi proprietăţile catalitice (activitatea catalitică, selectivitatea, stabilitatea), cât şi cantitatea, după un timp de funcţionare.

Catalizatorul nu poate modifica variaţia entalpiei, variaţia energiei libere sau constanta de echilibru a reacţiei, cât şi pe aceea a reacţiei inverse.

Sunt unele substanţe care pot scădea viteza de reacţie foarte accentuat când sunt prezente în urme. Acestea se numesc catalizatori negativi.

Când ele sunt consumate în reacţie se numesc inhibitori dacă încetinesc reacţia printr-un proces competitiv cu un intermediar, şi otrăvuri, dacă încetinesc reacţia printr-un proces cu catalizatorul însuşi.