Sənayenin sürətli inkişafı ilə əlaqədar olaraq katalitik reaksiyalar kimya istehsalı, maşınqayırma və metallurgiyada getdikcə daha çox tələb olunur. Katalizatorların istifadəsi sayəsində aşağı dərəcəli xammalı qiymətli məhsula çevirmək mümkündür.
Əhəmiyyət
Katalitik reaksiyalar istifadə olunan agentlərin müxtəlifliyi ilə fərqlənir. Üzvi sintezdə onlar dehidrogenləşmə, hidrogenləşmə, hidratlaşma, oksidləşmə və polimerləşmənin əhəmiyyətli dərəcədə sürətlənməsinə kömək edir. Katalizator xammalı hazır məhsula çevirən "fəlsəfə daşı" hesab edilə bilər: liflər, dərmanlar, kimyəvi maddələr, gübrələr, yanacaqlar, plastiklər.
Katalitik reaksiyalar çoxsaylı məhsullar əldə etməyə imkan verir, onlarsız normal həyat və insan fəaliyyəti qeyri-mümkündür.
Kataliz sizə prosesləri sürətləndirməyə imkan verirminlərlə və milyonlarla dəfə, buna görə də hazırda müxtəlif kimya sənayelərinin 91%-də istifadə olunur.
Maraqlı faktlar
Sülfat turşusunun sintezi kimi bir çox müasir sənaye prosesləri yalnız katalizatordan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər. Geniş çeşiddə katalitik maddələr avtomobil sənayesi üçün motor yağlarının yaradılmasını təmin edir. 1900-cü ildə sənaye miqyasında ilk dəfə olaraq bitki xammalından marqarinin katalitik sintezi (hidrogenləşdirmə yolu ilə) həyata keçirilmişdir.
1920-ci ildən liflərin və plastiklərin istehsalında katalitik reaksiyalar üçün mexanizm işlənib hazırlanmışdır. Əhəmiyyətli hadisə esterlərin, olefinlərin, karboksilik turşuların, eləcə də polimer birləşmələrinin istehsalı üçün digər başlanğıc materialların katalitik istehsalı oldu.
Neft emalı
Keçən əsrin ortalarından neft emalında katalitik reaksiyalardan istifadə olunur. Bu qiymətli təbii sərvətin emalı eyni anda bir neçə katalitik prosesi əhatə edir:
- islahat;
- krekinq;
- hidrosulfonasiya;
- polimerləşmə;
- hydrocracking;
- alkilləşmə.
Keçən əsrin sonlarından atmosferə egzoz emissiyalarını az altmaq üçün katalitik çevirici hazırlamaq mümkün olmuşdur.
Bir neçə Nobel Mükafatı kataliz və əlaqəli sahələrdə işlərə görə verilib.
Praktik uyğunluq
Katalitik reaksiya sürətləndiricilərin (katalizatorların) istifadəsini nəzərdə tutan istənilən prosesdir. Bu cür qarşılıqlı təsirlərin praktik əhəmiyyətini qiymətləndirmək üçün azot və onun birləşmələri ilə əlaqəli reaksiyaları nümunə kimi göstərmək olar. Bu miqdar təbiətdə çox məhdud olduğundan, sintetik ammonyakdan istifadə etmədən qida zülalının yaradılması çox problemlidir. Problem Haber-Bosch katalitik prosesinin inkişafı ilə həll edildi. Katalizatorların istifadəsi daim genişlənir və bu, bir çox texnologiyaların səmərəliliyini artırmağa imkan verir.
Ammonyak istehsalı
Bəzi katalitik reaksiyaları nəzərdən keçirək. Ən çox yayılmış sənaye sahələri əsasında qeyri-üzvi kimyadan nümunələr verilmişdir. Ammonyakın sintezi qaz halında olan maddənin həcminin azalması ilə xarakterizə olunan ekzotermik, geri dönən reaksiyadır. Proses, alüminium oksid, kalsium, kalium, silisiumun əlavə edilməsi ilə məsaməli dəmir olan katalizatorda baş verir. Belə katalizator 650-830K temperatur intervalında aktiv və sabitdir.
Dönməz şəkildə ona kükürd birləşmələri, xüsusən də karbon monoksit (CO) göndərir. Son bir neçə onillikdə innovativ texnologiyaların tətbiqi sayəsində təzyiq əhəmiyyətli dərəcədə azalıb. Məsələn, təzyiq göstəricisini 8106 - 15106 Pa-a endirməyə imkan verən bir çevirici hazırlanmışdır.
Ön dövrənin modernləşdirilməsi onun tərkibində katalitik zəhərlərin - kükürd birləşmələrinin,xlor. Katalizatora olan tələblər də xeyli artmışdır. Əgər əvvəllər dəmir oksidlərinin (miqyasda) əridilməsi, maqnezium və kalsium oksidlərinin əlavə edilməsi ilə istehsal olunurdusa, indi kob alt oksid yeni aktivator rolunu oynayır.
Ammiakın oksidləşməsi
Katalitik və katalitik olmayan reaksiyaların xüsusiyyətləri hansılardır? Müəyyən maddələrin əlavə edilməsindən asılı olan proseslərin nümunələri ammonyakın oksidləşməsinə əsaslanaraq nəzərdən keçirilə bilər:
4NH3+ 5O2=4NO+ 6H2O.
Bu proses təxminən 800°C temperaturda, həmçinin seçici katalizatorda mümkündür. Qarşılıqlı əlaqəni sürətləndirmək üçün platin və onun manqan, dəmir, xrom və kob alt ilə ərintiləri istifadə olunur. Hazırda əsas sənaye katalizatoru platinin rodium və palladium ilə qarışığıdır. Bu yanaşma prosesin dəyərini əhəmiyyətli dərəcədə az altmağa imkan verdi.
Suyun parçalanması
Katalitik reaksiyaların tənliklərini nəzərə alsaq, suyun elektrolizi ilə qaz halında oksigen və hidrogen əldə etmə reaksiyasını nəzərdən qaçırmaq olmaz. Proses əhəmiyyətli enerji xərcləri tələb edir, ona görə də sənaye miqyasında nadir hallarda istifadə olunur.
Təxminən 5-10 nm (nanoklasterlər) hissəcik ölçüsünə malik metal platin belə bir proses üçün optimal sürətləndirici rolunu oynayır. Belə bir maddənin tətbiqi suyun parçalanmasını 20-30 faiz sürətləndirir. Digər üstünlüklərə platin karbon monoksit katalizatorunun sabitliyi daxildir.
2010-cu ildəamerikalı alimlər qrupu suyun elektrolizi üçün enerji sərfiyyatını azaldan ucuz katalizator aldı. Onlar dəyəri platindən xeyli aşağı olan nikel və borun birləşməsinə çevrildilər. Bor-nikel katalizatoru sənaye hidrogeninin istehsalında yüksək qiymətləndirilib.
Alüminium yodidin sintezi
Alüminium tozunu yodla reaksiyaya salaraq bu duzu əldə edin. Kimyəvi reaksiyaya başlamaq üçün katalizator kimi çıxış etmək üçün bir damcı su kifayətdir.
Birincisi, alüminium oksid filmi prosesin sürətləndiricisi kimi çıxış edir. Yod suda həll olunaraq hidroyod və yod turşularının qarışığı əmələ gətirir. Turşu, öz növbəsində, kimyəvi proses üçün katalizator rolunu oynayaraq, alüminium oksid təbəqəsini həll edir.
Xülasə
Hər il müasir sənayenin müxtəlif sahələrində katalitik proseslərin tətbiqi miqyası artır. Ətraf mühit üçün təhlükəli olan maddələri zərərsizləşdirməyə imkan verən katalizatorlara tələbat var. Kömürdən və qazdan sintetik karbohidrogenlərin alınması üçün lazım olan birləşmələrin rolu da artır. Yeni texnologiyalar müxtəlif maddələrin sənaye istehsalında enerji xərclərini az altmağa kömək edir.
Kataliz sayəsində polimer birləşmələri, qiymətli xassələrə malik məhsullar əldə etmək, yanacağın elektrik enerjisinə çevrilməsi texnologiyalarını müasirləşdirmək, istehsal üçün zəruri olan maddələri sintez etmək mümkündür.insan həyatı və fəaliyyəti.
