Понятие катализ. 
Теория катализа

Катализ (от греч. katбlysis — разрушение), изменение скорости химических реакций в присутствии веществ (катализаторов), вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с реагирующими веществами, но восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой химический состав. Реакции с участием катализаторов называются каталитическими. Количество реагирующего вещества, которое может испытать превращение в присутствии определённого количества катализатора, не ограничивается какими-либо стехиометрическими соотношениями и может быть очень большим. Этим каталитические реакции отличаются от индуцируемых, или сопряжённых реакций, когда одна реакция вызывается или ускоряется (индуцируется) другой и происходит необратимое превращение вещества-индуктора. Возможные изменения катализатора при каталитических реакциях являются результатом побочных процессов, ни в коей мере не обусловливающих каталитическое действие.

Воздействие катализатора открывает новый реакционный путь, обычно с большим числом стадий, на котором катализатор входит в состав активного комплекса по крайней мере одной из стадий. Если при этом скорость реакции становится больше, чем в отсутствие катализатора, то К. называется положительным (активаторы). Возможен и обратный случай, когда происходит отрицательный К.: в присутствии катализатора исключается один из возможных путей реакции и остаются лишь более медленные, в результате чего реакция замедляется или даже практически полностью подавляется (ингибиторы).

По условиям проведения каталитические процессы бывают гомогенными (реакция протекает в объеме раствора или в объеме газовой фазы) и гетерогенными (реакция идет на поверхности твердого тела). При наличии двух фаз (жидкость-жидкость, жидкость-твердое тело) используют также катализаторы — переносчики реагентов из одной фазы в другую (межфазный катализ).

При этом катализаторы межфазного переноса выполняют не только физическую (транспортную) функцию, но и существенно влияют на реакционную способность переносимой частицы.

Среди множества требований к промышленным катализаторам следует отметить три главных:

• 1) каталитическая реакция должна протекать с заметной скоростью (активность катализатора);
• 2) скорость основной реакции должна существенно превышать скорости всех остальных реакций (селективность действия катализатора);
• 3) активность катализатора не должна заметно снижаться во времени (стабильность работы катализатора, время его жизни).

Типы катализаторов Катализаторы можно разделить на 5 типов, учитывая особенности их строения и механизма катализа.

• 1. Кислоты и основания (гомогенные и гетерогенные катализаторы)
• 2. Комплексы металлов (гомогенные и гетерогенные катализаторы)
• 3. Твердые соединения металлов типа MmЭn, где Э = O, S, Se, Te, As, P, C, N, Si, B, H, — гетерогенные катализаторы.
• 4. Металлические катализаторы (гетерогенные) — нанесенные на инертных носителях или массивные металлы и сплавы.
• 5. Ферменты (гомогенные и гетерогенные).

Кислотно-основной катализ относится к очень распространенному и к наиболее изученному типу катализа. В катализе протонными кислотами Бренстеда (НА) субстрат реакции (реагент) выступает в качестве основания и первой стадией является протонирование реагента. Протонированный реагент (B) переходит в более реакционно-способное состояние и превращается далее через одно или несколько промежуточных соединений.

Металлокомплексный катализ — быстроразвивающаяся область каталитической химии. Более 50 крупнотоннажных промышленных процессов используют гомогенные или гетерогенные металлокомплексные катализаторы. Химия комплексных соединений (координационная химия) и химия металлоорганических соединений являются основой этой области каталитической химии.