QUÁ TRÌNH XÚC TÁC TRONG PHẢN ỨNG DỊ THỂ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

QUÁ TRÌNH XÚC TÁC TRONG PHẢN ỨNG DỊ THỂ

Giáo viên hướng dẫn: Mai Xuân Tịnh
Nhóm SV thực hiện
Võ Văn Hưng
Nguyễn Minh Quân
Võ Quang Anh
Lê Phúc
Nguyễn Ngọc Tích

10:05:06 PM

bộ tứ siêu mập

Huế 2015

1


NỘI DUNG CHÍNH

I. Xúc tác và chất
xúc tác

10:05:06 PM

III. Tài liệu tham

II. Quá trình xúc

khảo

tác dị thể

bộ tứ siêu mập

2


I. Xúc tác và chất xúc tác.


Hiện tượng tốc độ phản ứng thay đổi do sự có mặt của một chất gọi là chất xúc tác. Những phản ứng xảy ra với sự
tham gia của chất xúc tác được gọi là phản ứng xúc tác.



Dưới tác dụng của chất xúc tác, tộc độ phản ứng có thể tăng lên hoặc giảm xuống. Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản
ứng được gọi là chất xúc tác dương, ngược lại làm giảm tốc độ phản ứng là xúc tác âm.

10:05:07 PM

bộ tứ siêu mập

3

I. Xúc tác và chất xúc tác.
a) Đặc điểm:



Chất xúc tác có tính chọn lọc.

-

Mỗi chất xúc tác chỉ có tác dụng xúc tác cho một quá trình ở điều kiện xác định..



Chất xúc tác không làm chuyển dịch trạng thái cân bằng của phản ứng.

- Trường hợp phản ứng thuận nghịch, khi ở trạng thái cân bằng, chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận bao nhiêu
lần thì nó cũng làm tăng tốc độ của phản ứng nghịch lên bấy nhiêu lần, vì chất xúc tác đều có mặt ở 2 vế của phương
trình lý tưởng.

10:05:07 PM

bộ tứ siêu mập

4


I. Xúc tác và chất xúc tác.
a)

10:05:08 PM

Đặc điểm:

bộ tứ siêu mập

5


I. Xúc tác và chất xúc tác.
a)
)

Đặc điểm:
Chất xúc tác không gây ra phản ứng hóa học.

Mặc dù sự có mặt của chất xúc tác làm tăng tốc độ phản
ứng lên rất nhiều lần nhưng chất xúc tác sẽ không có
tác dụng gì đối với những phản ứng không được phép
o
về mặt nhiệt động học (∆G > 0).

10:05:08 PM

bộ tứ siêu mập

6


I. Xúc tác và chất xúc tác.
b) Phân loại chất xúc tác.

-

Khi phân loại theo pha phản ứng, phản ứng xúc tác được phân thành 2 nhóm lớn: đồng thể và dị thể.




Xúc tác đồng thể là trường hợp chất xúc tác và chất phản ứng nằm cùng một pha.

-

Thường gặp là phản ứng của các chất khí trên xúc tác rắn:

Ngược lại là xúc tác dị thể, khi giữa chất xúc tác và chất phản ứng có bề mặt phân cách pha. Trong xúc tác dị thể, sự
tổ hợp các pha đa dạng hơn:
N2 ( k) + 3H2(k) 2NH3(k) (với xúc tác rắn là bột Fe)

-

Trường hợp ít gặp hơn là phản ứng của các chất khí trên xúc tác lỏng.
SO2 + O2 SO3 (với xúc tác V2O5)

10:05:09 PM

bộ tứ siêu mập

7


I. Xúc tác và chất xúc tác.

c) Hiện tượng đầu độc, xúc tiến xúc tác.
-

Một trong những đặc điểm của khác nhau rõ rệt nhất giữa xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể là
xúc tác dị thể rất nhạy cảm đối với tac dụng của các chất lạ mặc dù ở nồng độ rất nhỏ. Đây
chính là cơ sở của hiệu ứng đầu độc.



Đầu độc chất xúc tác là sự mất hoàn toàn hoặc một phần hoạt độ dưới tác dụng của một
lượng không lớn những chất gọi là chất độc.

10:05:09 PM

bộ tứ siêu mập

8


I. Xúc tác và chất xúc tác.
c) Hiện tượng đầu độc, xúc tiến xúc tác.
-

Ví dụ: trong tổng hợp Amoniac chỉ một vài phần trăm Co, H 2O, H2S trên bể mặt chất xúc tác Fe củng đủ làm nó mất
hoạt tính.

•


Đầu độc được chia làm hai loại: đầu độc thực và đầu độc che phủ.



Che phủ là hiện tượng các phân tử của một chất che lấp các trung tâm hoạt đông nhưng không có tương tác hóa
học hoặc không phải hấp phụ dặc trưng.

Đầu độc thực là kết quả của sụ tương tác hóa học giữa chất độc và chất xúc tác hoặc sự hấp phụ đặc trưng chất độc
lên bề mặ chất xúc tác.

10:05:10 PM

bộ tứ siêu mập

9


I. Xúc tác và chất xúc tác.
c) Hiện tượng đầu độc, xúc tiến xúc tác.
-

Ví dụ: trong tổng hợp Amoniac chỉ một vài phần trăm Co, H2O, H2S trên bể mặt chất xúc tác Fe củng đủ làm nó mất hoạt
tính.



Xúc tiến là hiện tượng có tác động ngược lại với đầu độc, tức là hoạt độ xúc tác được tăng lên dưới tác dụng của một
lượng nhỏ chất lạ. Hiện tượng xúc tiến có thể là do: làm tăng bề mặt làm việc của chất xúc tác, làm thay đổi cấu trúc, bản
chất các trung tâm hoạt động

10:05:10 PM

bộ tứ siêu mập

10


I. Xúc tác và chất xúc tác.
d) Hấp phụ và xúc tác:
-

Quá trình xúc tác dị thể luôn gắn liền với sự hấp phụ và khuyết tán, trong đó sự hấp phụ đóng
vai trò quan trọng. Vì vậy nghiên cứu hiện tượng sự hấp phụ sẽ cho phép làm sang tỏ thêm bản
chất của quá trình hấp phụ.

 Hấp phụ là quá trình hấp phụ chất khí lên bề mặt hạt rắn .
 Người ta phân làm 2 loại hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
 Sự hấp phụ lý học luôn kèm theo một quá trình ngược lại là sự phản hấp phụ. Sau một thời

gian xác định, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ phản hấp phụ, ta có một cân bằng hấp phụ (cân bằng
động).

10:05:11 PM

bộ tứ siêu mập

11


II. Xúc tác dị thể
a)

Giới thiệu:

) Phản ứng xúc tác dị thể có tác dụng to lớn và được áp dụng rộng rãi trông công nghệ hóa
học.

) Trong quá trình xúc tác dị thể, phản ứng diễn ra ở lớp bề mặt ngăn cách pha. Thông thường
chất xúc tác ở pha rắn, chất phản ứng và sản phẩm phản ứng ở pha khí.

) Hoạt tính của chất xúc tác phụ thuộc vào độ lớn, tính chất, cấu tạo, trạng thái bề mặt. Các
hiện tượng này có quan hệ mật thiết với hiện tượng bề mặt, quá trình khuyết tán và hấp
phụ.

10:05:11 PM

bộ tứ siêu mập

12


II. Xúc tác dị thể
b) Các giai đoạn của xúc tác dị thể:



Quá trình xúc tác dị thể gồm có 5 giai đoạn nối tiếp nhau, đó là:

- Khuyết tán chất phản ứng lên bề mặt phân cách pha.
- Hấp phụ chất phản ứng lên bề mặt xúc tác.
- Phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt xúc tác.

- Giải hấp phụ sản phẩm phản ứng khỏi bề mặt xúc tác.
-Khuyết tán sản phẩm khỏi miền phản ứng.

10:05:12 PM

bộ tứ siêu mập

13


II. Xúc tác dị thể
b) Các giai đoạn của xúc tác dị thể:



Năm giai đoạn trên có thể chia thành 3 quá trình

-

Quá trình khuyết tán.

-

Quá trình hấp phụ- giải hấp phụ



Quá trình biến hóa trên bề mặt

10:05:12 PM

bộ tứ siêu mập

14


II. Xúc tác dị thể
c)Tốc độ của quá trình xúc tác dị thể:




Tốc độ chung của quá trình xúc tác dị thể do giai đoạn chậm nhất quyết định.
Nếu giai đoạn chậm nhất xảy ra trong miền động học thì tốc độ phản ứng được tính theo công
thức:

10:05:12 PM

bộ tứ siêu mập

15


II. Xúc tác dị thể
c)Tốc độ của quá trình xúc tác dị thể:



Nếu giai đoạn chậm nhất xảy ra trong miền khuyết tán thì tốc độ của quá trình được xác
định bằng tốc độ khuyết tán của chất phản ứng và sản phẩm trong pha khí.



Giai đoạn cơ bản của bất cứ quá trình xúc tác dị thể đều lá sự hấp phụ hoạt hóa các chất trên bề
mặt xúc tác. Sụ hấp phụ đó mang bản chất hóa học và các liên kết hình thành là liên kết cộng hóa
trị. Tốc độ của quá trình hoạt hóa này cũng tăng theo nhiệt độ như một phản ứng hóa học.

10:05:13 PM

bộ tứ siêu mập

16


MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ XÚC TÁC

10:05:13 PM

bộ tứ siêu mập

17


V. Tài Liệu Tham Khảo



CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN

/>

/>oa_hoc.pdf




LẮNG NGHE

/>Giáo trình Động Hóa Học ( PGS.TS lê Thanh Sơn)

10:05:14 PM

bộ tứ siêu mập

18


10:05:14 PM

bộ tứ siêu mập

19


10:05:15 PM

bộ tứ siêu mập

20