اثر کاتالیزگر بر سرعت واکنش
اثر کاتالیزگر بر سرعت واکنش
کاتالیز گر ماده ای است که سبب افزایش سرعت یک واکنش می شود بدون آنکه خود بدون آنکه مقدار اولیه آن تغییری کندکاتالیزگر تاثیر خود را برسرعت یک واکنش از طریق کاهش انرژی فعالسازی اعمال میکند . به عبارت کاملتر کاتالیزگر راه تازه ای برای انجام یک واکنشباز میکند و واکنش را از مسیرو مکانیسمی هدایت میکند که سبب کاهش انرژی فعالسازی می شود یعنی در یک واکنش کاتالیز شده انرژی فعالسازی کمتر از انرژی فعالسازی همان واکنش بدون دخالت کاتالیزگراست و از آنجائی که انرژی فعالسازی با انرژی یک واکنش رابطه معکوس دارد بکارگیری کاتالیزگر سبب افزایش سرعت واکنش می شود نمودار زیر این تاثیر را نشان می دهد
با مطالعه نمودار به 2 نکته اساسی پی میبریم :
1) کاتالیز گردر واقع سطح انرژی پیچیده فعال را کاهش می دهد بنابراین همموجب کاهش انرژی فعالسازی واکنش رفت می شود و هم انرزی فعالسازیواکنش برگشت را کاهش می دهد از این رو سرعت واکنش های رفت و برگشت را یه یک نسبت افزایش می دهد به همین دلیل در واکنشهای رفت و برگشتیاز یک نوع کاتالیزگر استفاده می شود مثلا واکنش هیدروژن دار کردن اتیلن در مجاورت کاتالیزگر نیکل صورت میگیرد ودر مقابل واکنش هیدروژن زدایی از اتان وتهیه اتیلن نیز با همان نیکل کاتالیز میشود
۲) کاتالیزگر بر آنتالپی واکنش هیچ تاثیری نداردشکل زیر نمودار توزیع انرژی مولکولی را برای یک واکنش براساس قانونتوزیع ماکسول وبولتزمن به خوبی نمایش می دهد . چنانچه پیداست در شرایط کاتالیز شده حداقل انرژی لازم برای شروع واکنش کمتر از انرژی لازم برای یک واکنش بدون حضور کاتالیزگر است به طوری که در حضورکاتالیزگر کسر بیشتری از مولکولها انرژی کافی برای انجام واکنش را داراهستند
بر اساس معادله زیربه لحاظ ریاضی نیز می توان نتیجه گرفت که کاتالیزگر از طریق کاهش انرژی فعالسازی سبب افزایش ثابت سرعت می سود
کاتالیزگر ها را به دو نوع همگن و ناهمگن تقسیم می کنندکاتالیزگر نا همگن ، با مواد واکنش دهنده دردو فاز جدا گانه قرار دارد مانند :
این نوع از کاتالیزگزها سطحی رابرای انجام واکنش فراهم میکنند به طوریکه واکنش در سرحد یک فاز روی میدهد کاتالیزگزهای ناهمگن به طور معمول از طریق جذب سطحی مواد واکنش دهنده به واکنش سرعت می بخشنددر جذب سطحی فیزیکی معمولی ، مولکولها به وسیله نیروهای واندر والسی به سطح ماده جاذب ، گیر میکنند بنابراین مولکولهایی از گاز که جذب سطحی میشوند تاهمان حد تحت تاثیر قرار می گیرند که گویی مایع میشونددر جذب سطحی شیمیایی مولکولهای جذب شده ، با پیوند هایی که قابلمقایسه با پیوند های شیمیایی است ، به سطح ماده کاتالیزگر میچسبند . در فرایند تشکیل پیوند با ماده جاذب ، مولکولهایی که به طور شیمیایی جذب می شوند دچار تغییر آرایش الکترونی شده و پیوندهای بعضی از مولکولها کشیده وضعیف و حتی پیوند بعضی از آنها شکسته میشود . بنابراین لایه ای از مولکولها که به طور شیمیایی جذب شده اند به صورت یک پیچیده فعال عمل میکنندشکل زیر تاثیر کاتالیز گر طلا را برای مکانیسم تجزیه N[SUB]2[/SUB]O نشان میدهد
همانطور که مشخص است ذرات N[SUB]2[/SUB]O برسطح طلا به طور شیمیایی جذب میشوند و واکنشهایی زیر بر این سطح صورت میگیرد
کاتالیزگر همگن ، نوعی از کاتالیزگر ها هستند که در واکنش درگیر میشوند یعنی در ساز وکار چند مرحلهای یک واکنش ابتدا وارد واکنش می شوند ولی در پایان دوباره تولید می گردند به طوریکه تغییر غلظت انان صفر می شود. دخالت کاتالیز گر در سازو کار (مکانیسم ) واکنش موجب هدایتواکنش در مسیری می شود که انرژی فعالسازی کمتری دارد به طور مثالدیدیم که واکنش تجزیه گاز N[SUB]2[/SUB]O با کاتالیز گر ناهمگن Au سرعت میگیرد .این واکنش با گاز کلر Cl[SUB]2[/SUB] در نقش کاتالیز گر همگن نیز دچار افزایش سرعت میشود
برای این واکنش مکانیسم زیر پیشنهاد شده اشت :
چنانچه روشن است کاتالیز گر در مرحله اول مصرف ودر مرحله آخر دوباره تولید شده است در این مکانیسم ClO نقش ذره حد واسط داردچون ابتدا تولید و سپس مصرف می شود
خواهش میکنم کمکم کنید
