2. 2) Образование активированного комплекса в результате взаимодействия образовавшегося промежуточного соединения со вторым компонентом реакции:

1. Образование конечных продуктов и регенерация катализатора:

Для некаталитического процесса энергетические изменения потенциальной энергии в ходе реакции имеет уже известный вид. (рис.)

Рисунок 2.

Изображение реакционного пути некаталитической A + B → AB реакции (кривая 1) и гомогенной каталитической реакции (кривая 2).

Поскольку, согласно уравнению Аррениуса, константа скорости химической реакции находится в экспоненциальной зависимости от величины энергии активации, уменьшение последней вызывает значительное увеличение константы скорости. Действительно, если предположить, что предэкспоненциальные множители в уравнении Аррениуса ( ) для каталитической и некаталитической реакций близки, то для отношения констант скорости можно записать:       

  Хотя участие катализаторов в механизме реакции и удлиняет путь процесса, скорость его значительно увеличивается. Таким образом, влияние катализаторов на скорость химического процесса связано с уменьшением энергии активации реакции. Используя уравнение Аррениуса можно выразить каталитическую активность катализатора:

   Если ΔE_A = –50 кДж/моль, то отношение констант скоростей составит 2,7·10⁶ раз (действительно, на практике такое уменьшение E_A увеличивает скорость реакции приблизительно в 10⁵ раз).

Автокатализ – процесс каталитического ускорения химической реакции одним из её продуктов. В качестве примера можно привести катализируемую ионами водорода реакцию гидролиза сложных эфиров. Образующаяся при гидролизе кислота диссоциирует с образованием протонов, которые ускоряют реакцию гидролиза. Особенность автокаталитической реакции состоит в том, что данная реакция протекает с постоянным возрастанием концентрации катализатора. Поэтому в начальный период реакции скорость её возрастает, а на последующих стадиях в результате убыли концентрации реагентов скорость начинает уменьшаться; кинетическая кривая продукта автокаталитической реакции имеет характерный S-образный вид (рис. 3).

Рис. 3.  Кинетическая кривая продукта автокаталитической реакции. 

Гетерогенный катализ – каталитические реакции, идущие на поверхности раздела фаз, образуемых катализатором и реагирующими веществами. Механизм гетерогенно-каталитических процессов значительно более сложен, чем в случае гомогенного катализа. В каждой гетерогенно-каталитической реакции можно выделить как минимум шесть стадий:

1. Диффузия исходных веществ к поверхности катализатора.

2.  Адсорбция исходных веществ на поверхности с образованием некоторого промежуточного соединения:А + В + К   ––>   АВК

3.  Активация адсорбированного состояния (необходимая для этого энергия есть истинная энергия активации процесса):АВК   ––>   АВК^#

4.  Распад активированного комплекса с образованием адсорбированных продуктов реакции:АВК^#   ––>   СDК

5.  Десорбция продуктов реакции с поверхности катализатора.СDК   С + D + К