不均一系触媒作用の概念には、触媒、相、触媒作用の種類などに関するいくつかの基本的な知識が含まれます。したがって、まずこれらの用語を理解して、不均一系触媒作用についてよりよく理解しましょう。
- 相 - 物質の相とは、全体に均一な物理的特性を持つ物理的形態です。相には、固体、液体、気体が含まれます。
- 触媒 - 化学反応の速度を上げるために意図的に添加される物質です。反応物と結合せず、プロセスを助けるだけです。
- 触媒作用の種類 - 触媒を加えるプロセスは触媒作用であり、2 つのカテゴリに分けることができます。不均一および均一触媒作用
- 不均一系触媒反応 - 添加される触媒の相が、反応物または生成物の相とは異なるプロセスです。ほとんどの場合、触媒は固相にありますが、不均一系触媒作用では反応物は気相または液相にあります。
不均一触媒作用のプロセス サイクル-
このプロセスでは、触媒の相は通常固体ですが、反応物と生成物は気体状態です。不均一系触媒作用のプロセス全体は、さらに 3 ステップのサイクルに分けることができます。これには、吸着、反応、そして脱着が含まれます。 3 つのステップはすべて、触媒の表面で発生します。
最初のステップは、反応物 (吸着物とも呼ばれます) の吸着です。気相にある反応物は、触媒 (吸着剤と呼ばれる) 表面を見つけ、その表面の原子と結合します。吸着物は固体触媒に付着するため、表面積が大きいほど好ましいのです。
次のステップでは、反応が起こります。触媒の表面で、反応物が結合し、目的の生成物が形成されます。このプロセスでは、触媒は反応せず、消費されません。
そして最後に、脱着が発生します。これは、吸着の正反対です。ここで、最終生成物が触媒の表面から剥がれ、プロセスはここで停止します。
吸着の種類 - 物理吸着と化学吸着
不均一系触媒作用で吸着が発生する可能性がある方法は 2 つあります。これは、触媒との結合の強さに基づいています。考えてみましょう。
<オール>物理吸着による不均一系触媒作用-
これは、触媒表面への反応物の弱い結合吸着です。この吸着は、弱いファン デル ワールス引力の結果として発生します。物理吸着に寄与する可能性のある力には、双極子間力、双極子と誘導双極子間の相互作用力、さらにはロンドン分散力が含まれます。
このタイプの吸着では、化学結合は形成されません。触媒の表面上のこれらの反応物は、同様に表面を自由に移動します。物理吸着が起こるとき、原子は中間のエネルギー状態にあります。ここから、2 つの可能性があります。それは、化学吸着を受けてより強い結合を形成するか、脱着して触媒表面から分裂する可能性があります.
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化学吸着による不均一系触媒作用-
ここで、反応物の分子が触媒表面にさらに近づくと、はるかに強い結合が形成されます。これは化学吸着と呼ばれ、ここではそれらの電子雲も重なっています。吸着物と吸着剤の両方がこの段階で電子を共有し、物理吸着とは異なり、強力な化学結合をうまく形成します。
繰り返しますが、この化学吸着のプロセスは 2 つの方法で発生します。反応物分子の化学構造が変化しない分子吸着か、反応物内の化学結合が影響を受ける解離吸着のいずれかによる。これらの方法はどちらも、反応物と生成物に応じて使用されます。
不均一触媒作用の例-
不均一系触媒作用は、さまざまな化学物質を製造するために、化学およびエネルギー業界全体で広く使用されています。反応物とは異なる相を持つ触媒が使用されます。同じことのいくつかの一般的な例を以下に示します:
<オール>不均一系触媒作用下での例外-
ほとんどすべての不均一系触媒作用は固相に触媒を持っていますが、これが当てはまらない実際的なケースがいくつかあります。触媒が液体状態にある場合、固液および液液化学反応を起こすことが可能です。 2 つの非混和性液体の場合、一方の液体が触媒になり、もう一方の液体が反応物を運びます。
結論-
不均一触媒作用は非常に重要な概念であり、その幅広い実用的な用途により多くの価値があります。そのため、よく理解することが非常に重要です。この記事では、不均一系触媒作用について知っておく必要があるほぼすべてをカバーしています。それでも、助けが必要な場合は、いつでも Unacademy を検討できます。詳細なメモは、長い間心に残る概念を明確にするのに役立ちます。 JEE-Mains または Advance の準備をしている候補者は、Unacademy が提供するほぼすべてのタイプの詳細な知識と質問を探求する必要があります。
