Phản ứng xúc tác dị thể 3

Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể
Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ:

Đặc trưng: có sự di chuyển proton và
hình thành các liên kết cho nhậän.
Xúc tác: các axit-bazơ
Sản phẩm trung gian: ion cacbony (xúc
tác axit) / ion cacbonyl (xúc tác bazơ)
Ví dụ: phản ứng cracking hydrocacbon
bằ
b èng aluminosilicat, h d t h ùa,
l i ili t hydrat hoù
dehydrat hoùa, thủy phân, đồng phân

hoa, trùng hơp v.v…
hóa trung hợp, v v
Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể
Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ:

Xú tá bazơ khô
X ùc t ùc b ơ kh âng cóù vai t ø quan
i trò
trọng

ít được nghiên cứu.
Xúc tác axit
là loại xúc tác quan
trọ trong côâng nghieääp
t ng t
hi

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể
Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ

Theo quan điểåm thuyếát phức chấát hoạt động: trên
bề mặt xúc tác rắn tồn tại:
trung tam a it kiể
tr ng tâm axit kieu Bronsted (xuc tac proton)
( ùc tác
trung tâm axit Lewis (xúc tác aproton)

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể
Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ

Các cation nằm phía ngoài của mạng tinh
thể là trung tâm axit Lewis.
anion là trung tâm bazơ Lewis
la
tam

anion chứa hydro có thể phân
ly cho proton - trung tâm axit
y
p
g
Bronsted

Nước hấp phụ trên trung
tâm axit Lewis phân ly
cho trung taâm axit
Bronsted
B
t d
Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Độ axit
Axit rắn thường có độ oxy hóa không đổi

Độ axit phụ thuộc vào bản chất nguyên tố và thành
phầàn củûa chấát rắén
Phương pháp xác định độ axit (nồng độ các tâm axit,
lựïc axit của các trung tâm):
g
)

Chuẩn độ (trong nước, dung dịch không nước với chất chỉ thị
khác nhau)
Hấp phụï và giải hấp phụï (đầu độäc, sắc ký khí)
p
g

p (
y
)
Phương pháp vật lý (hồng ngoại, tử ngoại, phổ vô tuyến,
trao đổi đồng vị …).

Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm riêng nên cần dùng
đồng thời nhiều phương pháp để kết hợp, bổ sung cho nhau.

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM

Một số cơ chế xúc tác axit-bazơ
axitCơ chế proton hóa:
hình thành ion cacbony từ olefin.

ion hydrua
(H-)

hình thành ion cacbony từ parafin
(không thuận lợi về mặt nhiệt động)
Xúc tác làm bền vững hệ R+ và H– nhờ các trung tâm
proton va aproton (Bronsted vaø Lewis)
vaø

va
Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Tạïo ion cacbony = trung tâm proton (Bronsted)
y
g
p
(
)

Ví dụ:

Khi có trung taâm proton tham gia:

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


ankan có thể proton hóa theo cơ che
co the
hoa
chế

,

ion
không
ben
bền
vững

olefin

ion
cacbony

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Tạïo ion cacbony = trung tâm aproton (Lewis)
y
g
p
(
)

Trung tâm aproton là các nguyên tử nằm trên bề
mặt chất xúc tác rắn chưa bão hòa phối trí

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Tạo ion cacbony = olefin khơi mào
olefin làm cho dễ dàng hình thành ion cacbony

Tiếp theo, chuyển hydrua từ ankan sang ion cacbony
đã được hình thành ở trên (mà không phải sang [H+]s)

Phản ứng tiếp tục xảy ra không cần olefin khơi mào

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


•theo cơ chế aproton thì olefin khơi mào như sau:

Tiếp theo, chuyển hydrua từ ankan sang ion cacbony
,
y
y
g
y
đã được hình thành ở trên.

Phan ưng tiep tục xảy khong can
Phản ứng tiếp tuc xay ra không cần olefin khơi mào
mao

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


hai cơ chế trên đươc xem là đáng
che tren được
la đang
tin cậy
có thể có các cơ chế khác

Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM


Biến đổi của ion cacbony, tùy theo độ bền, có
thể di
th å diễãn ra theo cáùc hướng chủû yếáu sau:
th
h

(a), (b),
(a) (b)

(c), (d):
tạo
tao ion
cacbony
mơi
mới
Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM