§ 2. Катализ

Как видно из материала предыдущего параграфа, оба метода производстваважнейшего продукта химической промышленностисерной кислоты – основаны на каталитических процессах. Последние имеют настолько важное значение, что на их рассмотрении следует остановиться несколько подробнее.

Хотя отдельные наблюдения, относящиеся к влиянию «посторонних» веществ на протекание химических процессов, были сделаны еще в XVIII веке, быстрое развитие учения о катализе характерно лишь для текущего столетия. Определение понятия «катализатор» может быть дано в уже приводившейся ранее (II § 3) форме: катализатором называется вещество, ускоряющее реакцию, но в результате ее самоостающееся химически неизмененным.

1) Иногда реакция при прибавлении небольших количеств постороннего вещества сильно замедляется. Влияющее таким образом вещество носит название ингибитора (т. е. замедлителя) данной реакции. Роль его сводится либо к уничтожению действия одновременно присутствующих катализаторов (путем их химического связывания или адсорбции на них), либо к переводу в неактивное состояние (дезактивации) наиболее активных частиц реагирующих веществ, которые именно и обусловливают быстрое течение процессов.

Все многообразие каталитических процессов может быть сведено к двум общим случаям: катализа гомогенного и гетерогенного. Первый характеризуется принадлежностью реагирующих веществ и катализатора к одной и той же фазе, второй – к разным. Например, если вся система газообразна или представляет собой раствор, будем иметь случай гомогенного катализа. Сюда вносится, в частности, получение серной кислоты по нитрозному оду. Напротив, контактный метод является случаем гетерогенного катализа, так как твердый катализатор ускоряет здесь реакцию между газообразными веществами.

Химизм гомогенного катализа рассматривают обычно, исходя из теории промежуточных соединений. Согласно последней, медленно протекающие сами по себе реакции

А + Б = АБ или ВГ = В +Г

могут значительно ускориться, если их вести «обходным» путем, через более реакционноспособные промежуточные соединения реагирующих веществ с катализатором. Обозначая его через К, получаем для обоих процессов следующие примерные схемы:

А + К = АК

АК + Б = АБ + К

или

ВГ + К = ВГК

ВГК = В + Г + К

Как видно из этих схем, катализатор после реакций остается химически неизмененным. Во многих случаях гомогенного катализа существование промежуточных соединений реагирующих веществ с катализатором было экспериментально доказано.