12. Теория переходного состояния. Энергетические диаграммы для эндотермических и экзотермических реакций.

ТПС базируется на тех же принципах, что и ТАС с той лишь разницей, что взаимодействие молекул происходит не моментально, а в течение какого-то промежутка времени, за который происходит перестроение хим. связей.

При сближении реагирующих молекул начинается взаимодействие между ними, в результате чего хим. связи постепенно ослабляются и одновременно начинают формироваться новые. В какой-то момент в системе образуется комплекс, имеющий характерные черты, как исходных молекул, так и образовавшихся продуктов реакции. Энергия системы максимальна. Комплекс называется активированный или переходным состоянием. Он крайне неустойчив и распадается либо на молекулы исходных в-в, либо молекулы продуктов реакции. В комплексе старые связи не разорваны, но уже ослаблены. Новые связи наметились, но еще не сформировались.

В ТПС есть энергетический барьер, который система должна преодолеть, чтобы перейти от исходнго в-ва к продуктам реакции.

Пусть системы при переходе от исходных в-в к продуктам реакции называется координатой реакции. Изменение потенциальной энергией системы при движении вдоль координаты реакции назывется энергической диаграммой.

Диаграммы в конспекте.

13. Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализаторы и ингибиторы. Механизм действия катализатора.

Катализ – процесс, протекающий в присутствии в-ва (катализатора), ускоряющего протекание х.р.

По характеру каталитических процессов катализ делится на гомогенный и гетерогенный. При гомогенном катализе катализатор образует единую фазу с реагирующими веществами, что, в принципе, способствует высокой эффективности действия катализаторов, так как реакция идет во всем объеме сосуда, но практическое выделение продуктов из реакционной смеси может быть затруднено.

При гетерогенном катализе реакция происходит на поверхности раздела фаз, причем обычно катализатор представляет собой твердое тело, а субстрат — жидкость или газ. Гетерогенный катализ очень удобен тем, что катализатор не смешивается с реагентами и не возникает проблемы отделения его от продуктов реакции.

Катализаторы могут, в частности, вызывать протекание с заметной скоростью таких процессов, которые без них практически не идут. При огромном разнообразии катализаторов и механизмов их действия ускорение процессов с их помощью достигается всегда засчет того, что появляются новые механизмы, при которых медленные стадии заменяются более быстрыми, идущими с участием катализаторов.

Однако «постороннее вещество» может воздействовать на ход реакции и противоположным образом: привести её к труднопреодолимому энергетическому барьеру. Тогда процесс замедляется. Такой «отрицательный» катализ называется ингибированием, а «катализаторы, действующие наоборот» — ингибиторами.

Механизм действия катализаторов обычно объясняют образованием промежуточных соединений с одним из реагирующих веществ. Рассмотрим схему действия катализатора на следующем примере:

1) Основной химический процесс:

А + В = АВ

2)Образование промежуточного соединения одного из исходных веществ с катализатором:

К + А = КА

3) Взаимодействие промежуточного соединения со вторым исходным веществом и освобождение катализатора:

КА + В = АВ + К

Катализатор разбивает ход химической реакции на несколько стадий. Соответственно у каждой стадии имеется свой энергетический барьер. В сумме он составляет энергию активации (Еа). За счет снижения энергетических барьеров по стадиям реакции протекают с большими скоростями.